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矿山开采之地下开拓方法详述

发布时间:2021-11-15  浏览次数:960 次  来源:互联网
    立井开拓法立井井筒掘进技术要求高,井口设施和井筒装备复杂,速度慢,费用多,延深不方便。但当开采深度相同时,立井比斜井长度短,通风阻力小,管线短,受地质和水文地质影响较少。尤其在矿床埋藏深、表土厚、水文条件复杂、有流砂层和需用特殊凿井法施工时,立井开拓更为优越。中国地下采矿常用立井开拓法。根据主立井(见矿山井巷)与矿体(包括金属矿床和煤层)的相对位置,立井开拓法分顶板(上盘)、底板(下盘)和侧翼三类:
    顶板立井开拓法 主要用于倾斜和缓倾斜煤层或矿层。立井自地表下掘,穿过顶板岩层和矿床或煤层,用阶段石门将立井与矿床或煤层连通。根据开采水平的布置方式又分:①立井上山开拓法,各阶段均用上山开采,在阶段下部设开采水平;②立井上、下山开拓法,每两个阶段设一水平,每个水平都用上、下山开采(图1a)。适用于倾斜长度大、倾角较小的缓倾斜煤层。当井田倾斜长度较小,只适于分两个阶段时,可设一个水平,用上山、下山开采,称立井单水平开拓;③立井上山和上山、下山混合开拓法(图1b),井田沿倾斜划分3或4个阶段,最下面的两个阶段设一个水平,用上、下山开采,其余是上山开采。适用于倾斜长度较大、倾角稍大的缓倾斜煤层。对于近水平煤层,煤层(组)相距较远,每层(组)有一定的储量,采用分煤层(组)建水平的开拓方法。 在倾斜和缓倾斜非煤矿体中,为避免留保安矿柱,较少应用穿过顶板岩层的顶板立井开拓方法。开拓急倾斜矿体时,如底板围岩地质条件差或地表不宜布置工业场地,采用不穿过矿体,井筒布置在陷落带以外的顶板立井开拓法。
    底板立井开拓法 主要用于非煤矿床开拓。主井布置在矿体崩落带以外的底板围岩中(图2),不需留井筒保安矿柱,随开采深度增加,下部石门逐渐增长。适用于埋藏较深的急倾斜矿体。 侧翼立井开拓法 主井布置在矿体侧翼,适用于走向长度短、侧翼建井条件好、偏角较小的矿床。
    斜井开拓法主要用于开拓倾斜和缓倾斜矿床,其在矿体中的阶段和开采水平布置与立井相似。斜井的倾斜角度受运输方式的限制。用矿车提升时,倾角不宜超过25°~30°;用萁斗提升时,可在25°~30°以上;用带式输送机提升时,一般不超过 17°。斜井沿矿体布置时,维护困难,需留护井矿柱或煤柱;矿体有起伏或破坏时,难以保证斜井井筒取直。因此,斜井开拓的主副井,一般布置在底板岩石中(图3)。 斜井开拓用于矿体埋藏不深、表土层不厚、水文地质条件简单、无流沙层的矿床。由于出现了大运量、长距离的带式输送机,可以实现井下全部巷道连续运输。
    斜坡道开拓法主要用于非煤矿山。20世纪60年代以来,不少地下矿山用斜坡道从地表通达矿体,作运人、运料、上下自行设备的辅助开拓巷道。以斜坡道作主要开拓巷道,用自卸汽车直接运矿石、矸石或废石的开拓方法,其经济效益尚不如井筒提升,故只有开采深度浅、规模不大的个别矿山应用。有螺旋式斜坡道(图4)和折返式斜坡道两种。 平硐开拓法利用水平巷道,从地表直接通达矿体的开拓方法,适用于山地或丘陵地区。平硐开拓时,主平硐担负运输、进风、排水、铺设管线等任务。在上部边界开掘回风平硐或回风井,以构成通风系统。根据地形和外运条件,平硐可开在顶板岩石、底板岩石或矿体中,垂直或斜交矿体走向,也可沿矿体或煤层走向开掘(图5)。煤层开拓中,当地形条件和井田范围合适时,可在主平硐标高建立开采水平,实行平硐上、下山开拓。如平硐水平以上的煤层垂高或斜长过大,可采用阶梯式多平硐开拓。平硐开拓比斜井和立井开拓经济,地面设施简单、排水和运输费用低、施工容易、进度快。 联合开拓法立井、斜井、平硐是三种基本开拓方法。在不少情况下,采用其中两种或三种形式,联合开拓一个井田。
    “斜井-立井”联合开拓法 主斜井装设带式输送机,提运能力大,生产可靠,用作运煤主井,副立井担负辅助提升和通风任务(图6)。 分区式“斜井-立井”联合开拓法 将井田划分为几个分区,每个分区开掘一对立井,作进出风和辅助提升。煤由主斜井运出。本法井巷工程量少,运煤系统简单;分区独立通风,通风效果好;分期建设,分期生产,初期投资少,建设工期短。国处一些特大型矿井采用这种方法。
    非煤矿山深部开采或矿体赋存条件变化时,常用立井、斜井或平硐与盲立井或盲斜井联合开拓法。图7为立井与盲立井联合开拓法,它可减少深部开采的石门长度。
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