无底柱分段崩落法-回采工作(上)
无底柱分段崩落法在边缘矿体回采中的应用研究
无底柱分段崩落法在边缘矿体回采中的应用研究【摘要】无底柱分段崩落法在国内外金属矿山中广泛应用，随着开采深度的增加应用比例不断加大。
边缘矿体中常出现损失等现象，矿山开采中需要重视贫化等问题。
研究介绍无底柱分段崩落法开采技术，结合采矿工程结总结无底柱分段崩落法在边缘矿体回采中的应用。
采用无底柱分段崩落法回收矿体，通过优化回采工艺设计，证明边缘矿体回采可应用无底柱分段崩落法。
【关键词】无底柱分段崩落法；边缘矿体回采；采矿技术应用我国金属矿床经过多年高强度开采，高应力矿床、受复杂空区破坏矿体等赋存条件复杂的难采资源逐渐投入开采，常规开采方法效率低成本高。
随着社会发展对金属矿资源需求量增加，亟待研究复杂难采资源适用的安全开采技术。
未来复杂难采矿床字眼开采比例不断增大，解决复杂难采矿资源开采工艺技术难题，对保障我国社会经济可持续发展具有重要意义。
无底柱分段崩落法应用可以提高整体工作效率，在各种边缘矿体回采工作中得到广泛的应用。
随着我国市场对矿产资源需求加大，无底柱分段崩落法因生产能力较大，逐渐应用于缓倾斜矿中。
1.无底柱分段崩落法开采技术研究无底柱分段崩落法特征是按分段逐个进行回采，其实质是崩落矿石在覆盖岩石接触下，经过底部结构随崩落矿石放出，方法特点是设无底柱开凿放矿【1】。
无底柱分段崩落法在上世纪60年代开始在有色矿山实验使用，80年代后在矿山采矿方法中占有重要地位。
结合我国矿山情况对无底柱分段崩落法进行生产工艺等方面研究实验取得成熟的经验，其发展趋势是采用全液压大型无轨采掘设备减少工作量降低采矿成本。
无底柱分段崩落法受矿体厚度限制较小，适用于大于10m的缓倾斜矿体。
较薄矿体应用分段尺寸受限，倾角小于70°时在底盘应补加脉外电耙道【2】。
矿体形体及围岩接触线无严格要求，无底柱分段崩落法是回采强度大，成本低作业安全的采矿方法，采场内崩落矿石与上部废石相接触，上部废石覆盖层容易在放矿中渗入崩落矿石中。
采矿学 I课件第十六章 回采工作主要过程
第
在崩落矿石放出之前上盘岩石不发生大量崩落，否则矿石被
十
岩石截断，将造成较大的矿石损失贫化；再有分段高度要与
六
电耙巷道的稳固性相适应，保证电耙巷道在出矿期间不被破
章
坏。在生产实际中常用的分段高度为15～25m。
崩
电耙道间距和耙运距离。在保证底部结构稳固性的前提
落
下应缩小耙道间距，以利于提高矿石回采率，一般变化在
崩
根据放矿管理、工程量和生产能力等要求选取。溜井断面
落 采
一般为1.5×2m²或2×2m²。溜井的上口应偏向电耙道的一
矿
侧，使另一侧有不小于1m宽的人行通道。溜井多用垂直的，
法
便于施工。倾斜溜井上部分段（长溜井）不小于60º，最下
分段（短溜井）不小于55º。
2020/11/15
第四节 有底柱分段崩落法 采矿学I
第二节 单层崩落法 采矿学I
每次放顶的距离称为
第
放顶距。
十
放顶后所保留的能维
六
持正常工作的最小宽度称
章
为控顶距，一般维持在2到
崩
3排支柱距离。
落
顶板暴露的宽度称为
采
悬顶距，放顶时悬顶距为
矿
最大悬顶距，等于放顶距
法
与控顶距之和，最小悬顶
距等于控顶距。
2020/11/15
第二节 单层崩落法 采矿学I
底柱高度主要取决于矿石稳固性和受矿巷道形式。采用 漏斗时，分段底柱常为6～8m；阶段底柱宜设储矿小井，以 消除耙矿和阶段运输间的相互牵制。此时底柱高度为11～ 13m。
第四节 有底柱分段崩落法 采矿学I
3.采准工作 为提高矿块生产能力和适应这种采矿方法溜
无底柱分段崩落采矿法流程
无底柱分段崩落采矿法流程今天咱们来聊一聊一种很有趣的采矿方法，叫无底柱分段崩落采矿法。
在一个大大的矿山里，就像一个超级大的地下城堡一样。
工人们叔叔阿姨们要先在矿山里划分好不同的分段呢。
这就好比把一个大蛋糕切成好几层，每一层就是一个分段。
那怎么开始采矿呢？这时候呀，要在每个分段里打出好多好多的巷道。
这些巷道就像我们在地下挖的小隧道，它们纵横交错的。
比如说，就像我们玩的迷宫游戏里的那些小路一样。
接下来呢，在这些巷道的尽头，会有一些地方专门用来放炸药。
这就像我们过年放鞭炮的时候，找个安全又合适的地方放一样。
不过这里的炸药可多啦。
当炸药放好之后，就要引爆啦。
“轰”的一声，就像打雷一样，炸药把矿石都崩落下来了。
矿石就像下大雨时候的雨点一样，哗啦啦地落下来。
这些落下来的矿石就堆在下面了。
然后呢，有专门的大机器，就像超级大的铁手臂一样，把这些崩落的矿石给运走。
这个大机器可厉害了，就像大力士一样，能把好多好多矿石都搬走。
在这个过程中呀，矿山上面的岩石也会跟着落下来一些呢。
这就像我们在沙堆上挖沙子的时候，周围的沙子也会慢慢滑下来一样。
不过叔叔阿姨们早就做好了准备，会保证整个采矿过程的安全。
比如说我给你们讲个小故事吧。
有一个矿山，刚开始用这种采矿方法的时候，小朋友们都特别好奇。
有个叫小明的小朋友，他的爸爸就在这个矿山工作。
小明就问爸爸：“爸爸，你们怎么把矿石弄出来的呀？”爸爸就给他讲了这个无底柱分段崩落采矿法。
爸爸说：“我们先在地下挖好多小隧道，然后用炸药把矿石炸下来，再用大机器搬走。
”小明听了之后，眼睛亮晶晶的，觉得爸爸的工作好神奇呀。
这种采矿法能采出好多好多有用的矿石。
这些矿石可以用来做很多东西呢。
有的矿石可以炼出铁，铁能做成我们的小剪刀、小铁锅。
还有的矿石能炼出铜，铜可以做电线，这样我们就能用电灯照亮，看电视啦。
这就是无底柱分段崩落采矿法的流程啦，是不是很有趣呢？。
无底柱分段崩落采矿法的回采
（1）落矿。
普遍采用国产单机或双机采矿钻车钻凿中深孔及潜孔钻机，我国大部分矿山的中深孔凿岩效率为30～50米/台班。
要提高炮孔钻凿质量，控制炮孔深度，防止炮孔偏斜。
孔深误差应小于±0.5m，炮孔偏斜角误差应小于±2°，孔底距误差不超过±0.5m。
要建立和健全炮孔验收制度，不合格的炮孔及时补孔，补孔后仍然需要再次进行验收。
炮孔一般采用扇形布置，分段高度为10～12m时，扇形孔的深度一般为12～15m。
孔深与分段高和进路间距有关，二者数值越大，孔深越大。
边孔角一般为50°～60°，边孔角过小时，部分崩落矿岩因不能流动而得不到松散，影响以后步距的爆破效果。
孔径50～65mm时，最小抵抗线为1.4～2m，孔径为80～105mm时，最小抵抗线为2～3m。
每次爆破1～2排炮孔，合理的崩矿步距应当是使损失贫化指标最佳。
炮孔密集系数m值偏小时，炮孔之间容易贯通，形成预裂面而使爆破能量过早释放。
加大m值可使爆破作用时间加长，充分利用爆破能量提高破碎质量。
寿王坟铜矿将m值加大到2～3，并适当减小最小抵抗线后，大块产出率降低了31%。
炸药消耗量根据矿石性质而定，一次炸药消耗量为0.3～0.4kg/t，二次炸药消耗量为0.02～0.15kg/t。
装药工作普遍采用气动装药器。
控制好孔口部分的装药量，对保护眉线有重要作用。
炮孔容易发生变形的地段，可采用预先装药的方法。
程潮铁矿、镜铁山铁矿在矿石松软部位都曾采用预装药的方法，效果良好。
爆破后出现立槽、悬顶及隔墙等现象是无底柱分段崩落法常见的故障。
要根据具体的条件选择合理的凿岩爆破参数，在排间、孔间采用微差爆破，严格执行炮孔验收及补孔管理制度，提高凿岩和装药质量。
（2）出矿。
常用气动装运机、柴油驱动及电动铲运机出矿。
国内还有一些中小型矿山采用了轨道装岩机出矿。
无底柱分段崩落采矿方法
无底柱分段崩落采矿方法无底柱分段崩落采矿法一、什么是无底柱分段崩落采矿法(一)、发展历史上世纪五十年代发生，六十年代逐步发展并在国内外得到广泛应用，七十年代已成为一种成熟的并占优势的种方法。
以我国为例，七十年代中期铁矿地下开采矿山总数的45%，约占铁矿石总量的63%采用该采矿方法。
(二)、特征无底柱分段崩落种法是将阶段用分段回采巷道划分为若干分段，由上向下逐个分段进行回采，随后由崩落围岩充填采空区，分段下部不设出矿的底部结构，以小的崩矿步距爆破下来的矿石在崩落围岩的覆盖下直接由回采进路端部放出，凿岩、出矿共用同一巷道。
这种采矿方法结构简单，为机械化采矿创造了有条件。
主要特点:1.各分段不设放矿的底部结构，不留任何矿柱;2.凿岩、爆破、出矿等回采作业均在同一回采进路内顺序进行;3.矿石回采由回采进路的上(下)盘一端开始，按步距顺序后退回采，直至下(上)盘一端矿体边界为止;4.在回采进路端部于崩落围岩覆盖下进行挤压爆破和放矿;5.上下分段进路在空间呈菱形交错布置。
(三)、适用条件1.较规则的急倾斜厚矿体;2.矿石稳固程度在中等以上，进路中不需大量支护;3.顶板围岩能自行崩落，且块度较大;4.地表允许陷落，表土层不厚，没有导致井下被淹没的地表水或地下水;5.矿石允许贫化，矿岩容易分离，矿石可选性好，围岩含有用矿物成分。
2(四)、优缺点无底柱分段崩落采矿法是一种高效率、高生产能力.高度机械化、低成本和作业安全的采矿方法，与其它种方法相比，具有以下优点:1.结构简单，不留矿柱，不设底部结构，所有矿块间和分段间,不需要留任何底柱和间柱，不需要掘进难以施工的漏斗、斗穿，斗颈和电耙等切割巷道，不需进行回收顶、底、间柱等复杂繁重的工作;在矿块中只布置采矿进路.联络巷道.切割巷道和切割天井，结构简单，便于施工;2.回采工艺简单，各项回采作业在不同分段内进行，互不干扰，管理方便，作业专业化，有利于操作技术和工效的提高;3.易于实现采矿作业全面机械化，采准和回采作业都在进路内进行，便于使用大型无轨自行设备，如掘进台车、采矿凿岩台车、装运机等;4.作业安全，人员在水平巷道内工作，顶板暴露面积小，出现浮石或不安全因素时，容易及时发现和处理;5.灵活性大，每条进路所负担的回采宽度只有10米左右，崩矿步距只有2米左右，生产中出现问题时影响面小;还能根据矿体条件的变化随时改变进路布置或回采顺序;上分段残留的矿石可在下分段回收;对矿石成分复杂的矿体，可分采分运或选别回采，有利于稳定出矿品位和矿石综合利用。
无底柱分段崩落法特征
15.5 无底柱分段崩落法
无底柱分段崩落法
无底柱分段崩落法特征：
1）将阶段矿体划为分段，自上而下回采分 段，在 分段巷道内崩矿和出矿，在崩落岩石覆 盖下出 矿，崩落围岩处理空区并控制地区；
2）先掘进设备井、溜井、通风天井、分段 联络道 和进路等，然后在矿块分段前端形成切 槽；
3）用自进路钻凿的上向扇形深孔崩矿，崩 下矿石 在崩落岩石覆盖下用无轨设备从进路端 部装运 至溜井，紧随矿石下降的覆盖岩石充填 空区；
4) 采准、凿岩和出矿分别在不同分段进行， 互不干扰。
图7-1 无底柱分段崩落法 1、2-上、下阶段脉外运输平巷；3-溜 井；4-设备井；5-斜坡道； 6-人行天井；7-分段联络平巷；8-进 路；9-设备井联络道；10-分段切割平 巷；11-切井；12-上向扇形深孔
Байду номын сангаас
无底柱分段崩落法
1 无底柱分段崩落法---贫化的客观性
②当次品位难以控制 截止品位放矿是以每个放矿步距单元内的矿石
被充分回收为核心，要求在放矿过程中必须随 时掌屋采场的品位变化，以此来指导采场的出 矿，但由于目前国内尚未有一种精确、及时并 能适合井下特殊条件的品位分析仪表能满足该 要求，造成矿山在生产时无法进行有效控制。
无底柱分段崩落法
中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司
1 无底柱分段崩落法
现状 存在的问题
2 无底柱大参数开采
放出球体组合 加大采场结构参数 大间距采矿主要优点 国内应用现状 存在的问题
3 低贫化放矿
与截止品位放矿的区别 低贫化放矿优势 应用方案 目前国内应用及前景
1 无底柱分段崩落法---装备现状
（2）装备
无底柱开采的装备主要体现在凿岩和出矿方面。 无底柱的采场参数在很大程度上也受到其装备水平的制约，
其中最主要是受到凿岩设备的凿岩深度影响，由于国内尚 未形成大型高效的凿岩、出矿设备的生产体系，目前我国 地下中型矿山所采用的凿岩设备仍是中小型风动机具，中 孔凿岩采用上世纪70年代成型的YG-80、YG-90或CTC141等（虽然目前国内已经开始着手研究更高效的凿岩设 备，但其工业应用仍未完全实施），其最大的凿岩深度一 般为17—18 m，与之相匹配的结构参数只能达到 12.5m×12.5m，可凿性好的矿体最大为12.5m×15m （板石）。
1 无底柱分段崩落法---近期指标
②开采指标 相关地下矿山（无底柱）主要指标（2008年某月） 贫化率 回收率 西直门 20.82 79.20 弓长岭 18.23 88.10 小官庄 32.24 81.39 张家洼 32.24 81.39 桃冲 15.74 84.49 金山店 25.21 77.21 程潮 30.76 99.91 漓渚 19.72 70.97
无底柱分段崩落法-回采工作(上)
15.5 无底柱分段崩落法
回采工作：
凿岩：大、中型矿山近年使用安有YGZ90型凿岩机的CTC/400-2型双机台车，其台班 效率可达90-100m，有效凿深可达20m；中、 小型矿山常用YGZ-90型导轨式凿岩机及带 FJY-24型圆盘台架的YG-80型凿岩机凿岩。
爆破：为了避免孔口装药过于集中,可用 图所示的方法装药，即除边孔和中孔装得较 多外，其余各孔均交错增加填塞长度。
出矿：用装（铲）运机从进路端部出矿， 为了保证矿流均匀、面积大，要求铲斗从进 路一侧向另一侧往复循环全断面均匀装矿。
扇形孔装药 a—孔底距
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15.5 无底柱分段崩落法
回采工作：
通风：回采工作为独头，无法形成贯穿风流，采用局扇通风方式。
回采工作面局部通风 (a)局扇安在回风水 平的通风方式;(b)局 扇安在分段水平的通 风方式 1-通风天井;2-分段联 络平巷;3-进路;4-回 风巷道;5-阶段运输 平巷;6-溜井;7-局 扇;8-风筒;9-密闭 墙;10-隔风板
边孔处于放 矿流动带外
放矿槽
扇形孔布置 (a)边孔角为5-15°;(b)45-50°;(c)大于70°
15.5 无底柱分段崩落法
回采工作：崩矿参数 3）崩矿步距：崩矿步距是指一次爆破崩落矿石层厚度，一般每次爆破1-2排炮孔。
分段高度（H）、回采巷道间距（B）与崩矿步距（L），是无底柱分段崩落法三 个重要的结构参数。
15.5 无底柱分段崩落法
回采工作：崩矿参数
（1）扇形孔排面倾角：是指扇形孔排面与崩落侧水平面的夹角，这角有前倾(75°-80°)和垂 直之分。 前倾时，上部细废石渗入时间晚，装药方便，进路楣线稳定性好；垂直时，孔方向 易于掌握，但装药条件差。 （2）扇形炮孔的边孔角：根据放矿时矿岩移动规律，边孔角最大值以放出漏斗边壁角为限。 国内多用45°-55°，国外70°以上，如图。
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放矿槽
扇形孔布置 (a)边孔角为5-15°;(b)45-50°;(c)大于70°源自15.5 无底柱分段崩落法
回采工作：崩矿参数 3）崩矿步距：崩矿步距是指一次爆破崩落矿石层厚度，一般每次爆破1-2排炮孔。
分段高度（H）、回采巷道间距（B）与崩矿步距（L），是无底柱分段崩落法三 个重要的结构参数。
15.5 无底柱分段崩落法
回采工作：崩矿参数
（1）扇形孔排面倾角：是指扇形孔排面与崩落侧水平面的夹角，这角有前倾(75°-80°)和垂 直之分。 前倾时，上部细废石渗入时间晚，装药方便，进路楣线稳定性好；垂直时，孔方向 易于掌握，但装药条件差。 （2）扇形炮孔的边孔角：根据放矿时矿岩移动规律，边孔角最大值以放出漏斗边壁角为限。 国内多用45°-55°，国外70°以上，如图。
15.5 无底柱分段崩落法
回采工作：
凿岩：大、中型矿山近年使用安有YGZ90型凿岩机的CTC/400-2型双机台车，其台班 效率可达90-100m，有效凿深可达20m；中、 小型矿山常用YGZ-90型导轨式凿岩机及带 FJY-24型圆盘台架的YG-80型凿岩机凿岩。
爆破：为了避免孔口装药过于集中,可用 图所示的方法装药，即除边孔和中孔装得较 多外，其余各孔均交错增加填塞长度。
回采工作面局部通风 (a)局扇安在回风水 平的通风方式;(b)局 扇安在分段水平的通 风方式 1-通风天井;2-分段联 络平巷;3-进路;4-回 风巷道;5-阶段运输 平巷;6-溜井;7-局 扇;8-风筒;9-密闭 墙;10-隔风板
出矿：用装（铲）运机从进路端部出矿， 为了保证矿流均匀、面积大，要求铲斗从进 路一侧向另一侧往复循环全断面均匀装矿。
扇形孔装药 a—孔底距
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15.5 无底柱分段崩落法
回采工作：
通风：回采工作为独头，无法形成贯穿风流，采用局扇通风方式。
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15.5 无底柱分段崩落法
回采工作：
崩矿步距：指一次爆破数排炮孔的矿石层厚度。
步距过小
放矿体很快伸入正面废石中，废石提前 渗入，上部矿石损失增大。
步距过大
放体很快伸入上部废石中，这废石提 前渗入,正面矿石损失增大。
崩矿步距与损失贫化关系 （a）崩矿步距小； （b）崩矿步距大； 1—崩落矿石；2—崩落岩 石；3—损失矿石