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无底柱浅孔留矿法(Shrinkage Stoping)

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1 引言
无底柱浅孔留矿法是一种适用于急倾斜、稳固的金属矿体的开采方法,主要适用于倾角较大、厚度较小、赋存条件较好的矿体,它不需要在采场底部设置底柱,而是利用崩下的矿石作为工作平台和围岩支护,从而提高了回采率和生产效率。它是在浅孔留矿法的基础上进行优化和拓展的。与改进之前的浅孔留矿法相比,改进后的无底柱浅孔留矿法取消了底部结构,并增加了出矿进路,能够利用电动装岩机来实现装车,脉外巷道运输,实现了更高的工作效率及矿体回采率,减小了采矿贫化的几率。特别是在小型金属矿山的开采中,该技术的应用日益广泛,所发挥的作用也越来越大
本文将介绍无底柱浅孔留矿法的基本原理、适用条件、开拓方式、生产工艺、优缺点和应用实例。

2 基本原理
无底柱浅孔留矿法的基本原理是:该方法的基本原理是在矿体下方开设一个水平的运输巷道,然后从巷道向上钻出一系列的浅孔,将矿体爆破成碎块,利用自重下落到巷道中,再由运输设备将矿石运出。这样,矿体上方不需要留设任何支撑柱,可以提高采矿回收率和安全性,降低采矿成本和劳动强度。具体来说,在矿体底部掘进装矿横巷,与脉外运输平巷相连,然后从装矿横巷两端向上掘进人行通风天井,形成采场底部结构。在采场内沿逆倾斜方向自下而上分层开采,每层高度为1.5~3米,每层分为若干个小段,每段长度为3~6米。每段内沿垂直走向布置若干个浅孔(孔深为1.8~2.4米,孔径为32毫米),并按一定的爆破顺序进行爆破。爆破后的矿石部分放出到装矿横巷,部分留在采场内作为工作平台和围岩支护。随着开采的进行,崩下的矿石逐渐增多,当达到一定高度时,需要将多余的矿石放出到装矿横巷,以保证足够的作业空间。当采场回采结束时,将剩余的60%左右的崩下矿石全部放出。放出的矿石由铲运机或装岩机装载到卡车或皮带输送机上,运送到地面或井下中转站。

3 适用条件 
无底柱浅孔留矿法适用于以下条件的金属矿体:
(1) 矿体倾角大于70°,大于自然休止角,以利于崩下矿石的自然流动和放出。

(2) 矿体稳固,能够保证工人在暴露的顶板下安全作业,不需要过多的支护措施。

(3) 上下盘围岩相对稳固,能够实现自支承或只需少量点锚支护。

(4) 矿体边界规则,宽度为1~12米,不宜过窄或过宽。

(5) 矿体不受氧化、结块、自燃等物理化学变化的影响,能够长期存留在采场内。

(6) 岩体应力较小或中等,不会导致顶板应力破坏或崩下矿石挤死。


4 优点和缺点 
无底柱浅孔留矿法相较于传统的浅孔留矿法而言,在实际应用当中,它不但不需要对底柱进行设置,还能够有效加强对矿柱的回收,使回采率得到提高。它不但可以使矿产资源的损失得到最大程度的减小,还能够促进出矿机械的效率得到提高,这对于矿山开采工作效率的提高有着重要意义。无底柱浅孔留矿法的优点是开采速度快,工作面少,通风条件好,适应性强。具体来说,无底柱浅孔留矿法有以下优点:
(1) 不需要设置底柱,可以提高矿体的回采率,减少矿产资源的损失。

(2) 利用崩下矿石作为工作平台和围岩支护,可以减少支护材料的消耗,降低成本。

(3) 采场内的开拓工程较少,没有漏斗、斗穿和拉底巷道,也不需要预留矿柱,简化了生产工艺。

(4) 采用铲运机装运。

无底柱浅孔留矿法的缺点是对地质条件要求较高,需要有稳定的围岩和较大的倾角,否则容易发生岩层下沉或滑移,影响开采效果。


5 结束语
国外研究显示【采矿方法的选择(Selection of Mining Methods)】,浅孔留矿采矿法每吨的开采费用最高,块体崩落法每吨的开采费用最低,因此现代地下采矿方法中,浅孔留矿法逐渐被其它采矿方法代替。浅孔留矿法开采费用高的主要原因是劳动力密集,人工费用高,但在国内,由于支付工人的费用相对较低,所以无底柱浅孔留矿法在小型金属矿山开采中仍然得到了广泛应用。

来源:计算岩土力学
化学材料
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首次发布时间:2023-06-07
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计算岩土力学
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