采礦設計程序、投資效果可行性研究培訓課件

金屬礦床地下開采培訓

中鋁礦業有限公司小關礦

第七章 采礦方法

采礦方法及其分類

采礦方法及其分類

采礦方法就是根據礦床賦存要素和礦石與圍岩的物理學性質等因素，所確定的礦石開采方法。它包括采區的地壓控製，結構參數，回采工藝等。

金屬礦床由於賦存條件複雜，礦石和圍岩物理學性質差異很大，以及其他因素等，故采礦方法種類繁多。為了便於認識各種采礦方法的特殊本質，了解各種采礦方法的適用條件及發展趨勢，研究和選擇合理的采礦方法，因此，需將繁多的采礦方法，擇其共性，加以歸納分類。目前分類的方法很多，按回采時的地壓管理方法將采礦方法分為三大類。

采礦方法

1、空場采礦法

這類方法用於開采圍岩和礦石都很穩固的礦床，地壓管理是用采區中所留下的礦柱支撐和維護采空區。在回采過程中隨礦石被采出後所形成的采空區不立即進行處理(充填或崩落)而空放著，這是本類方法的基本特征。

采礦方法

2、充填采礦法

這類方法是用在開采礦石比較穩固(允許在一定的暴露麵積下進行回采工作)而圍岩不夠穩固(暴露麵積不能很大，否則會引起冒落)的礦床。采場地壓管理是在礦石回采期間必須用充填法的基本特征。支柱充填法亦屬此類。

根據充填料的特性本類方法可分為幹式充填法，水砂充填法，膠結充填采礦法。

采礦方法

3、崩落采礦法

本類方法是用在開采圍岩和礦石由不夠穩固到中等穩固的礦床。崩落法的地壓管理是隨崩落礦石的同時(或稍滯後)而圍岩自動崩落或人工崩落充滿采空區。

屬於這類方法的主要有分層崩落法、分段崩落法(有底柱感無底柱)、階段崩落法。

礦房礦柱的劃分

全麵采礦法

全麵采礦法

全麵采礦法

房柱采礦法

房柱法是空場采礦法的一種，將階段〔緩傾斜、傾斜礦床)或盤區(水平、微傾斜礦床)劃分成若幹個礦房與礦柱(留有規則的不連續的礦柱)。回采工作在礦房中進行，礦柱在一般情祝下不進行回收。

房柱法是用在開采圍岩與礦石都很穩固、傾角較小(小於30°—40°)、厚度適用範圍較大(自2米到數十米厚)的礦床。當開采薄礦層時，房柱法使用淺眼崩礦和電耙運搬方案;當礦體規整且厚度比較大，可使用深孔崩礦方案;若礦體傾角較緩，近乎水平厚度較大的礦床，可以采用鑿岩台車、鏟運機、裝運機、地下電鏟、自卸汽車等大型機械化設備開采方案，國外不少礦山在采用這種方案。

房柱法是地下采礦方法中勞動生產率比較高的方法之一。

房柱采礦法

2.典型方案

我國著名的錫礦山礦，成功的使用了淺眼落礦的房柱法，積累了豐富的經驗。該礦的礦石堅硬(f=10-16)穩固，礦體頂板由穩固到不夠穩固變化較大。在頂板不夠穩固的礦房中采用了錨杆支護頂板。礦體傾角一般為10°-20°，局部達40°。礦體厚度1～10米左右，平均4～6米。

該礦在頂板岩石穩固的礦體中，大量使用淺眼房柱法，如圖5-1所示。

房柱采礦法

房長軸沿礦體傾斜方向布置，寬度10-15米，兩側留間隔的礦柱。礦柱直徑為4—5米，間距12—14米。礦房斜長由電耙有效運搬距離而定，一般為60米以下。沿礦體走向每隔4—6個礦房劃為一個盤區，盤區之間留有長條連續礦柱，其寬度為3—4米。如圖5—2所示。

房柱采礦法

采準和切割

階段主要運輸平巷為單軌巷道，斷麵2.6χ2.4米，位於底板內，距離礦體約4—6米。從運輸平巷一側向每個礦房開掘一個礦溜子，斷麵2χ2米，長約5χ6米。在礦溜子頂部，緊靠礦房下部邊界沿走向掘進脈內拉底平巷。此外，在每個礦房產中央沿底板開掘一條切割上山與上部回風平巷貫通，上山(緩傾斜礦體叫上山，急傾斜礦體則稱天井)的斷麵2χ2米，它作為拉底和回采時行人、通風和爆破自由麵之用。每個礦房還掘鑿一個電耙絞車硐室。

房柱采礦法

礦房回采

完成采準切割工作以後，就可以開始回采礦房，具體回采方式隨礦體厚度與傾角不同而異。

礦體厚度小於2.5一3米時，可按全厚一次回采，沿走向或逆傾斜推進。

礦體厚度於3—3.5，應先在礦體底部拉底，然後用上向眼挑頂。拉底和回采時，均須從拉底平巷和切割上山相交處開始，用水平淺眼以階梯形工作麵自下而上逆傾斜推進，充分利用兩個自由麵刷幫爆破。拉底層高度為2·5米左右。整個礦房拉底完畢後，再用挑頂炮眼回采上部礦石，根據礦體厚度和上向炮眼深度來確定挑頂層數。挑頂回采的方向可逆傾斜自下而上或沿傾斜自上而下。

房柱采礦法

礦體厚度不大於5米時，隻需挑一次頂，此時，所有挑頂炮眼可以整層一次爆破，以提高礦房生產能力。

若礦體厚度在5—7.5米時，挑頂工作麵形成倒台階式，並且在底板上靠近工作麵處局部留礦，以便工人站上打眼放炮。水平拉底用YS—45型鑿岩機。

房柱采礦法

礦石運搬采用28千瓦或14千瓦的雙卷筒電耙絞車，耙鬥容積0.2—0.3米3。通常都是采用沿傾斜耙運，以提高耙運效率。礦溜子上蓋有格篩，篩孔為350χ350毫米，篩上大塊進行二次破碎，溜子下口安設簡易指狀閘門。在錫礦山的房柱法中，所留礦柱均作為永久支護短，一般不進行回收。

用淺眼崩礦的房柱法在回采10米以上厚礦體時，需在礦房留礦堆上挑頂回采，作業效率不高，並且由於不能大量出礦，礦房生產能力受到限製。

房柱采礦法

在近二十年裏，由於輪胎式和履帶式的鑿岩、裝載、運搬等設備的迅速發展，在房柱法中，已廣泛開始使用無軌開采方案，大大地提高了礦房生產能力。

圖5—4是緩傾斜原礦體的一種無軌機械開采的房柱法方案。礦體傾角近似水平，礦體厚16—24米。礦石和頂底板圍岩均穩 固。回采時首先切頂，切頂層高度為5米。使用雙機或三機的掘進鑿岩台車(輪胎行走)打水平淺眼，出礦用鏟鬥容積2.7米3的輪胎行走前端式裝載機和25噸翻鬥卡車。礦房內留下規則的直徑 8—10米的間隔礦柱。從切頂層用露天礦用的履帶式鑽車打下向平行深孔。崩下礦石用1米3的短臂電鏟和翻鬥卡車裝運。為了保證回采安全，在切頂時用2.4米長的水泥砂漿錨杆支護頂板圍岩。

此外，還使用一種安裝在卡車上的液壓升降台檢查頂板，它可以升高到三十多米高處進行作業、該方案的礦石回收率為82—84%。采用無軌輪胎式行走機械設備，礦體的傾角不能大於5°一6°

房柱采礦法

房柱法使用無軌自行設備，並不限於在厚礦體。礦體厚度大於3米就可以使用無軌設備。若礦體很厚，底板傾角又大於5°～6°為了使用無軌機械開采方案，可將礦房沿走向布置，並且用水平分層自上而下回采，如圖所示。

3.對房柱法的評價

房枉法是開采緩傾斜礦床的主要采礦方法。它的主要優點：

(1)采準工作量小、回采工序簡單、坑木消耗少、通風良好,作業安全，勞動生產率比較高。

(2)由於礦體傾角緩，便於應用高效率的大型無軌采掘設備，實硯了機械化開采。

近年來,已出現在房拄法中使用8米3鏟鬥的裝運機50噸自卸汽車，在地下采礦方法中，開采大型厚礦床的房柱法的機械化程度和勞動生產率常常是最高的。

采礦方法

留礦法

這類采礦方法是用在開采圍岩穩固(僅次於空場法)而礦石很穩固的礦床。采場地壓管理是用采區中所留的房間礦柱和隨回采而爆破下來的礦石，暫時留在采場(留下2/3)支撐圍岩和工作台，待整個采場采完後再集中放礦，這是留礦法的基本特征。屬於這類采礦方法的有淺孔留礦法，深孔留礦法。

留礦采礦法

概述

建國以來，留礦采礦法(簡稱留礦法)一直是我國—有色和稀有金屬地下開采礦山使用最廣泛一 種采礦方法。根據一九七四年的統計，在冶金工業部所屬的有色和稀有金屬礦山中，就有七十二個礦山采用。因此，所積累的生產經驗是很豐富的。

留礦法的礦房布置方式有沿走向的和垂直走向的兩種。礦體厚度在10米以下時，礦房沿走布置，但在礦石很穩固的情況下，礦體厚度在10米以上和12—15米以下時，礦房也可沿走向布置。礦體厚度在12-15米以上時，礦房應垂直走向布置。

留礦采礦法

淺孔留礦法典型方案

1).結構參數礦房長度和暴露麵積取決於礦體厚度和礦石與圍岩的穩固程度，礦房長度一般為40～60米，暴露麵積一般在400～600米2。間柱寬度和頂柱厚度取決於礦房長度、礦體厚度和礦岩的穩固性，間柱寬一般是4～6米。底柱高度取決於底部結構形式，當使用普通漏鬥出礦時，底柱高度一般取5-6米。階段高度通常是40-60米。

留礦采礦法

2)采準工作掘進運輸平巷、天井、聯絡道、拉底巷道及放礦漏鬥。當礦體比較薄時，運輸平巷一般在礦體中沿礦體下盤接觸線掘進;當礦體為中厚以上時，運輸平巷可設在礦體中間。通風和人行天井大多布置在間柱中，沒隔5米左右設聯絡道與礦房連通。當礦房長度超過50米時，為了改善礦房通風及安全作業條件，有時在礦房中央另設一輔助天井。

沿走向方向每隔5-7米設一個漏鬥，為了減少平場工作量，漏鬥應盡量靠近下盤。

采用淺孔崩礦其礦石破碎程度較好，一般不需要設置二次破碎巷道。此時少量的大塊可直接在采場中進行破碎。但當大塊產生較多時，應設置二次破碎巷道(或電耙道)，進行破碎。

這種采礦方法的切割工作比較簡單，隻有拉底和辟漏工作。

圖5-8 淺孔留礦法

1-頂柱;2-天井;3-聯絡道;4-采下礦石;5-階段運輸平巷;6-放礦漏鬥;

7-間柱;8-上階段運輸平巷

留礦采礦法

3)回采工作

包括鑿岩。爆破，通風，局部放礦，檢查頂板，平場及大量放礦。

回采工作自下而上分層進行，分層高度2-2.5米左右。在礦石比較穩固時，可用上向炮孔，炮孔排列方式，如圖5一9所示。

當礦石穩固程度較差時，應盡量使用水平炮孔崩礦。炮孔深度1.5～2.5米，排距1.0～1.2米，炮孔間距0.8～1.0米。回采工作麵可以是水平的，也可以是梯段形，梯段長度3～5米，高度1 .5～2 .0米。

留礦采礦法

爆破後，礦石體積因破碎而發生膨脹(碎脹)，一般堅硬的礦石碎脹係數為1·5。為了保證采場中適當的工作空間。每次爆破後，礦石放出三分之一(稱為局部放礦)，其餘留在礦房，直到礦房回采結束後，才進行大量放礦，放出全部留下的礦石。局部放礦後，頂板有浮石，留礦堆不平整，為此需要撬頂和平場作業，為下一次鑿岩創造安全和方便的工作條件。

礦房中礦石全部放出後，再回采礦柱。

圖5-9 炮孔布置方式

a-字形;b—三角形;c-平行排列;d-交錯排列

3、對淺孔留礦法的評價

淺孔留礦法具有結構簡單、管理方便及采準工作量小、生產技術易於掌握等優點。它是開采礦石和圍岩穩固的急傾斜薄礦脈為有效的采礦方法。但是，采用這種采礦方法時，要求礦石不具有氧化性、結塊性及自燃性。當礦體較厚時，應用淺孔留礦法的作業安全性較差。礦房內留下三分之二礦石不能及時放出，積壓了資金，而且.礦石有可能氧化，對放礦和選礦不利。

分段礦房法

分段礦房法是按礦塊的垂直方向，再劃分成若幹分段，在每個分段水平上布置礦房和礦柱，各分段采下的礦石分別從各分段的出礦巷道運出。分段礦房回采結束後，可立即回采本分段的礦在京開幕並同時處理采空區。

這種采礦方法的顯著特點是回采工作麵為垂直的，並向垂直自由空間(立槽)崩落礦石。無論是鑿岩或出礦工人都在巷道內，不在采空區內，作業比較安全，這和房柱法不同。根據礦體原度不同，分段法可沿走向或垂直走向布置礦房.一般礦體厚度在18-20米以內時，采用沿走向布置礦房。

分段礦房法

2.典型方案

結構參數

礦房長度根據圍岩的穩固程度及頂板允許的暴露麵積來決定，一般為40—6米。礦房寬度等於礦體厚度，可達20米左右.因用這種采礦法的礦體圍岩很穩固，傾角又大，可增加階段高度，一般為50—70米。

礦房的頂柱厚度由礦石和圍岩的穩固性和礦體厚度(即礦房寬度)決定，一般為6～10米，底柱高度，在采用電耙底部結構時為7—11米。間柱寬度一般為8—10米。分段高度決定於使用的鑿岩設備，如用YG-80鑿岩機時，分段高度的增加，可以使分段巷道數目減少，降低采準工作量。

分段礦房法

采準工作

掘進階段運輸巷道，通風行人天井，電耙巷道，拉底巷道，分段巷道，漏鬥頸。放礦溜井，切割天井等.階段運輸巷道的位置，是根據整個階段運輸巷道布置決定，一般沿礦體下盤接觸線布置。通風行人天井大多數設在間柱中，從此天井掘進電耙道，拉底巷道和分段巷道，每一分段水平一般掘進一條分段巷道，其平麵位置的確定原則是保證排內各炮孔之深度較均勻;不出現過深的炮孔。切割天井的位置。一般布置在礦房的中央或礦體最厚的部位。

分段礦房法

切割工作

包括拉底、辟漏和開立槽。拉底和辟漏工作同時進行。因為回采工作麵是垂直的，礦房下部的拉底和辟漏工程，不需要一次全部完成，而是隨著工作麵的向前推進逐步進行。一般情況下，拉底和辟漏工程超前工作麵1～2排漏鬥的距離。

開立槽的方法有兩種：淺孔法和中深孔法。淺孔法開立槽寬度為2.5～3.5米，采用淺孔留礦法進行拉槽。

中深孔法開立槽寬度為5～8米(圖5一7)。以切割天井2做為鑿岩天井，其中沒有木架平台或吊盤，打直徑為60毫米左右的水平扇形炮孔1，分次向上落礦，直至礦房全高。我國中條山胡家峪礦工人和技術人員創造了一種用爆力運搬的方法開立槽。效果很好。

分段礦房法

回采工作

以切割立槽為自由麵，在分段巷道中，用重型鑿岩機打垂直上向扇形深孔。孔徑60—75毫米，每次爆破1—5排炮孔。礦房出礦用30—55千瓦電耙絞車，耙鬥容積為0.3—0.5米3，在電耙道中將礦石耙入溜礦井。

分段礦房法

3.分段空場采礦法的評價

分段采礦法具有回采工作安全，通風良好，礦房回采強度大等優點。它適用於開采礦石與都很穩固的厚和極厚的急傾斜礦床。由於在分段巷道鑿岩。可以采用多機同時作業，礦房生產能力較高，用少數采區即可滿足礦山年產量。當礦房寬度為8—12米，分段高度為10—12米，礦房每晝夜生產能力為70-120立方米;當礦體厚度為16—18米，分段高度在12米以上時，最大生產能力為200-250米3/晝夜。

這種采礦方法的缺點是采準工作量較大，掘進分段巷道時，機械化程度低，勞動強度大，這是當前礦山實行機械化最薄弱的環節。由於礦柱的礦量占比重較大，回采礦柱時，礦石損失和貧化率都大。

空場法小結

充填采礦法

1、充填采礦法

用充填采礦法回采礦體時，也是將采區劃分為礦房和礦柱兩步驟回采，先采礦房，後采礦柱。其特點是隨回采工作的進行，用充填材料將回采後的空間充填起來。充填料的作用有二：一是維護礦房的上下盤圍岩;二是形成工作台，工作人員站在充填料上麵進行鑿岩，爆破，出礦等工作。

這種采礦方法主要用於：礦石穩固而圍岩不夠穩固;地表不允許崩落;開采稀有，貴重金屬或高品位富礦，要求損失率，貧化率小;礦床有自然發火危險;礦體傾角一般應在50°—60°以上。

水砂充填采礦法

2、水砂充填采礦法

由於生產的不斷發展，充填采礦法也有新的改進。近年來，在我國地下金屬礦山使用水砂充填采礦法的逐漸增多。水砂充填法的實質是借助水力沿管道係統，將充填材料輸送到回采工作麵進行充填。

水砂充填采礦法

典型方案

圖5-10為我國銅錄山銅礦上向水平分層護壁爐碴水力充填采礦法的一個典型方案。

該礦的礦床為急傾斜，極厚礦體的銅礦，品位很高，礦石為含銅磁鐵礦堅硬而穩固。地表有湖泊，不允許崩落。根據上述條件采用水砂充填采礦法。

(1)采區劃分和構成要素，在每個階段上劃分為若幹個采區。當礦體厚度大於10-12米時，采區垂直礦體走向布置;當礦體厚度小於10-12米時，采區則沿走向布置。每個采區又劃分為礦房和礦柱，當采區垂直走向布置時，礦房寬度為7米，礦柱寬度為9米。礦房頂柱厚為4-6米，底柱高為5-7米，階段高度為60米。

圖5-10

上向水平分層

護壁爐碴水力充填采礦法

1-底盤沿脈巷道;

2-頂盤沿脈巷道;

3-運輸穿脈巷道;

4-充填井;

5-濾水行人井;

6-溜礦井;

7-人工護底;

8-預製塊閣牆;

9-充填料;

10-水泥砂漿地板;

11-充填管道;

12-聯絡道;

13-隔牆澆灌部分;

14-礦房;

15-間柱;

16-底柱;

17-頂柱

水砂充填采礦法

(2)采準切割工作 采準包括掘進穿脈巷道，采場充填井，放礦閘門硐室，拉底巷道，以及拉底水平以下的放礦溜井和濾水進風行人井等。

穿脈巷道掘進在礦房及間柱的分界線上，以兼顧礦房與礦柱兩者回采的需要。穿脈巷道主要起運輸礦石並兼以探礦作用。其斷麵為2.4χ2.75米，鋪設有單軌。

充填天井按設計要求沿礦房長度每隔30—40米設置一個。充填井原則上應位於采場中央，以便等距離地充填整個采場。充填井規格有二種：用吊罐法施工時，其斷麵為1.8X2米;用普通法掘進時，其斷麵為1.8χ1.5米。充填井分兩格，即分梯子間與充填管子間。充填井主要用來下放充填料和作回風用。

水砂充填采礦法

人行濾水井，主要用作行人、濾水、進鳳和提升材料設備等。根據安全生產的要求一個采場至少設有兩個人行濾水井，當采場很長時，還應設立二個以上。濾水井的斷麵為1.8X1.8米，應分成兩個格，一格為梯子間一個為提升材料間。

溜礦井，主要作為放礦用，其斷麵規格為1.5χ1.5米和1.8χ1.5米兩種。它的斷麵尺寸應大於允許最大塊度的三倍。溜礦井下部安裝有單缸或雙缸的扇形風動閘門。人行濾水井和溜礦井在采場內應間隔布置，便於人行濾水和出礦工作。

切割工作就是在底柱之上，沿礦房長軸方向掘進拉底巷道(切割巷道)，聯通各濾水井和溜礦井，然後以該巷道為自由麵，進行擴幫，將礦房底部全部拉開，形成高2.0米的拉底空間，再進行挑頂2.5—3.0米。將礦石全部運出後，砌築鋼筋混凝土底板，其厚度為0.8—1.0米，要求混凝土標號為100—150號。

水砂充填采礦法

(3)回采工作

該礦采用上向水平分層的回采方式，分層高度為2.0米。礦石穩固時，可以增加采高達4—5米，即連續回采二個分層後再進行充填。這樣可以減少輔助作業時間，提高勞動生產率。

鑿岩是用01—45型鑿岩機，打向上炮孔崩礦，孔深1.6米，崩下礦石後，再用YT-25型鑿岩機打水平炮孔進行壓頂，高度為1米，既增加了落礦高度又保證了采場的規格和穩定性。

水砂充填采礦法

(4)礦石運搬每個采場設有一台國產ZY Q-12或Z Y Q-14氣動裝運機出礦。這種裝運機在充填法采場，裝運靈活，速度快、工效高、能力大，特別是礦石裝得比較幹淨，節省大量人工勞動，深受工人歡迎。目前井下ZYQ-l4裝運機出礦平均台班工效可達80-90噸，Z Y Q-12台班出礦可達60噸.為了進一步提高裝運機出礦效率，應盡量減少大塊產出率，加強底板鋪麵質量管理，搞好裝運機的維修與保養工作。當采場出礦完畢後，將裝運機吊掛在采場頂板上或轉移到鄰近采場，以便進行充填作業。

水砂充填采礦法

(5)采場通鳳 新鮮風流從濾水井進人采場，炮煙和汙濁空氣經充填天井排到上部回風平巷經風井抽到地表。這種采準布置通風條件較好。

(6)充填工作 一個分層崩下的礦石，全部出完後，采場形成4～4 .5米的空間，開始進行充填。充填工作包括：砌築護壁、澆注人行濾水井和溜礦井、水砂充填以及澆注混凝土底板和隔牆等。

水砂充填采礦法

砌築預製塊

為了保證礦柱的順利回采，在采場充填前要澆注混凝土隔牆(也稱護壁)，過去在澆注混凝土時要架設木模板，現改為砌築混凝土預製塊代替木模板，節省大量木材。混凝土予製塊規格為30Ox 200 x500毫米，每塊重21公斤。隔牆厚度不小於0.6米。為了防止已砌好的混凝土預製塊牆被充填料壓倒，在預製塊牆與礦壁間每隔5一7米加砌混凝土預製塊橫撐進行加固。

水砂充填采礦法

加高順路天井

在混凝土磚牆施工的同時，加高順路行人井與溜礦井。加高的高度為2.0米：順路井內壁架設3公分厚的木模板，外砌混凝土預製塊。木模板與所砌混凝土預製塊之間留0 .2一0.3米的空隙，以便澆灌混凝土，濾水井取0.2米，溜礦井取0.3米。濾水井在砌築預製塊時，每邊需留1—2個濾水孔，在水砂充填時，將這些孔用1～2層草袋堵住，待充填後濾水。等充填完畢水濾出後，再用混凝土澆灌木模板與混凝土塊之間的空隙。其結構如圖5-11所示。這種濾水措施簡易可靠，但隻適用於濾水性能好的充填料如爐碴。銅錄山礦是采用爐碴充填的。

1-泄水孔;2-混凝土預製磚;3-澆注混凝土;4-木模板;

崩落采礦法 概述

崩落采礦法是以崩落圍岩來實現地壓管理的采礦方法，即隨著崩落礦石，強製(或自然)崩落圍岩充填采空區，以控製和管理地壓。這是崩落法共有的基本特征。

崩落采礦法中包括下列采礦方法：(1)單層崩落法;(2)分層崩落法;(3)分段崩落法;(4)階段崩落法。

前兩種方法用淺孔落礦，一次崩礦量小，在礦石回采期間，工作空間需要支護，隨著回采工作麵的推進，崩落上麵岩石以充填采後空間，這兩種方法的工藝過程複雜，生產能力較低，但礦石損失貧化較小。

概 述

後兩種方法經常用深孔或中孔落礦，一次崩礦量大，生產能力較高，故有大量崩落法之稱。上麵岩石在崩落礦石同時崩落下來，並在崩落岩石覆蓋下放出礦石，故礦石損失貧化較大。

崩落采礦法在我國礦山應用很廣泛，其采出礦石量約占地下采出礦石總量的35%，並且還有增大趨勢。

二、單層崩落法

單層崩落法主要用來開采頂板岩石不穩固，厚度一般小於3m的緩斜礦層，如鐵礦、錳礦、鋁土礦和粘土礦等。將階段間礦層分成礦塊，礦塊回采工作按礦體全厚沿走向推進。當回采工作麵推進一定距離後，除保留回采工作所需的空間外，有計劃地回收支柱並崩落采空區的頂板，用崩落頂板岩石充填采空區，借以控製頂板壓力。

頂板岩石的穩固程度不同，頂板允許的暴露麵積也不一樣。根據允許暴露麵積，采用不同的工作形式。按工作麵形式可將單層崩落法分為長壁式崩落法(簡稱長壁法)、短壁式崩落法(簡稱短壁法)和進路式崩落法三種。

單層崩落法

1、長壁式崩落法

該種采礦法的工作麵是壁式的，工作麵的長度等於整個礦塊的斜長，所以稱為長壁式崩落法。

現以龐家堡鐵礦為例，並結合其他礦山，介紹這種采礦法。

(1)開采條件

該礦為淺海沉積赤鐵礦床，礦層走向長8600m，斜角25°～35°。礦床由三個礦層組成，由上而下，第一層礦厚度為1～3.5m，第二、三層之間也夾有一層矽質板岩，平均厚度1.0m左右，礦石穩固，f=8～10

第一層和第二層礦之間夾有一層矽質板岩,平均厚度1.2m。第二、三層之間也夾有一層矽質板岩，平均厚度0.8m。矽質板岩片理發育，不不穩固，容易片落。

第一層礦的頂板為黑色頁岩，厚度為6.5～8.0m，不穩固，f=4～6。頁岩上部為砂岩，厚度為2～3m，砂岩上部都是幾十米厚的頁岩。

第三層的底板為小白石英岩，f=12～18。石英岩下部為粘板岩，f=10;粘板岩下部為大白石英岩，均穩固。

礦石基本連續、局部被斷層切斷，斷層對采礦的影響較大。地表為山地。允許崩落。

〈2〉礦塊結構參數及采準布置

礦塊的采準布置如圖16-1所示。

〈1〉階段高度

階段高度取決於允許的工作麵長度，而工作麵長度主要受頂板岩石穩固性和電耙有效運距的限製。在岩石穩固性好，且能保證礦石產量情況下，希望加大工作麵長度，這樣可以減少采準工程量。工作麵 長度一般為40m～60m。

〈2〉礦塊長度

長臂工作麵是連續推進的，對礦塊長度一般是以地質構造(如斷層)為劃分界限，同時考慮為滿足產量要求在階段所需要的同時回采礦塊數目來確定。其變化範圍較大，一般為50m～100m，最大可為200m～300m。

〈3〉階段沿脈運輸巷道

該巷道可以布置在礦層中或底板岩石中。當礦層底板起伏不平或由於斷層多和地壓大，以及同時開采幾層礦層時，為了保證運輸巷道的平直、巷道的穩固性和減少礦柱損失等，經常將運輸巷道布置在底板岩石中。

龐家堡鐵礦運輸巷道為單線雙巷，裝車巷道布置在穩固性較好的小白石英石內，可同時為三層礦服務(龐家堡礦先采第一礦層，後采第二、三兩個礦層)，且其礦石溜井又可起到一定的貯礦作用，緩解采場運輸與巷道裝車的矛盾。同時，巷道穩固性好，支護與維護工程量小。

〈3〉階段沿脈運輸巷道

〈4〉礦石溜井

沿裝車巷道每隔5～6m，向上掘進一條礦石溜井，並與采場下部切割巷道貫通，斷麵為1.5*1.5m。暫時不用的礦石溜井，可作臨時通風道和人行道。

〈5〉安全道

采場每隔10m左右掘一條安全道，並與上部階段巷道聯通，它是上部行人、通風和運料的通道，斷麵一般為1.5*1.8m。為了保證工作麵推進到任何位置，都能有一個安全出口，安全道之間的距離，不應大於最大懸頂距。

3、切割工作

〈1〉切割巷道

切割巷道既作為崩礦自由麵，同時也是安放電耙絞車和行人、通風的通道。她位於采場下部邊界的礦體中眼走向掘進，並與各個礦石溜井貫通，寬度為2m,高度為礦層的厚度。

〈2〉切割上山

切割上山，一般位於礦塊的一側，聯通下部礦石溜井與上部安全道，寬度應保證開始回采所必需的工作空間，一般為2～2.4m,高度為礦層厚度。

龐家堡鐵礦當頂板頁岩比較破碎、穩固性很差時，切割巷道和切割上山在采準期間留0.3~0.5m的護頂礦，待回采時挑落。

4、回采工作

〈1〉回采工作麵形式

常見的回采工作麵形式有直線式個階梯式兩種，如圖16-2所示。

直線工作麵上下懸頂距離相等，有利於頂板管理。但在工作麵隻有一條運礦線，當采用鑿岩爆破崩礦時，回采的各種工作不能平行作業，故采場生產能力較低。如果用風鎬落礦和輸送機運礦(如粘土礦)，采用直線式工作麵最為合適。

階梯式工作麵可分為二階段與三階段，以三階段工作麵為多。下階段多是超前於上階段1.5m(即工作麵一次推進距離)。階梯式工作麵的優點是落礦、出礦和支護分別在不同階段上平行作業，可縮短回采工作的循環時間，提高礦塊的生產能力。

缺點是下部懸頂距大，並且根據實際經驗，采場最大壓力常常在工作麵長度的三分之一處(由下麵算起)出現，從而加大了管理頂板的困難。

長壁式崩落法的回采工作包括落礦、運礦、支護和放頂等項工作。

2〉落礦

采用淺孔爆破，用輕型氣腿式鑿岩機鑿孔，根據礦層厚度、礦石硬度以及工作循環的要求，選取鑿岩爆破參數。在布置炮孔時應主義不要破壞頂、底板和崩倒支柱，也不應使爆堆過於分散以保證安全生產、減少損失貧化和有利於電耙出礦。

根據礦層的厚度不同，分別選用“一字形”、“之字形”和“梅花形”炮孔排列。炮孔深度為1.2～1.8m，稍大於工作麵的一次推進距離。推進距離應與支柱排距相適應，以便在頂板壓力大時能按設計及時進行支護。此外，孔深還應考慮工作循環的要求。以最小抵抗線為0.6～1.0m，礦石堅硬時取小值。

金屬礦山多采用導火線雷管起爆。當炮孔較多時，為了保證爆破安全和準確的起爆順序，應采用束把點火或帶有若幹三通的導火母線點火。有的礦山采用導爆管起爆。

〈3〉出礦

大多數礦山的回采工作麵都采用電耙出礦。電耙絞車的功率為14或30kw,耙鬥容積采用0.2～0.3m。電耙絞車安設在切割巷道或硐室中，隨回采工作麵的推進，逐漸移動電耙絞車。

當電耙絞車的安裝位置使電耙司機無法觀察工作麵的耙運狀況時，應由專人用信號指揮電耙絞車司機操作，或者直接由電耙司機在工作麵根據耙運情況，遠距離控製電耙絞車。

〈4〉頂板管理

在長壁法中頂板管理是一個十分重要的問題，它不僅關係安全生產，而且也在很大程度上影響勞動生產率、支柱消耗和回采成本等。

隨長臂工作麵的推進，頂板暴露麵積逐漸加大，頂板壓力也隨之增大，如不及時處理，可能出現支柱被破壞，甚至引起采空區全部冒落。被迫停產。為了減少工作空間的壓力，保證回采工作的正常進行，當工作麵推進一定距離後，除了保證正常回采所需要的工作空間用支柱支護外，應將其餘采空區中的支柱全部(或一部分)撤除，使頂板崩落下來，用崩落下來的的岩石充填采空區。頂板岩石崩落後，采空區崩落後，采空區暴露麵積減少，因此工作空間頂壓也隨之減少，形成一個壓力降低區，如圖16-3所示。這種有計劃的撤除支柱崩落頂板充填采空區的工作稱為放頂。

每次放頂的寬度稱為放頂距。放頂後所保留的能維持正常開采工作的最小寬度稱為控頂距，一般為2～3排的支柱距離。頂板暴露的寬度稱為懸頂距，放頂時頂距為最大懸頂距，等於放頂距與控頂距之和，最小的懸頂距等於控頂距(圖16-5)。

放頂距及控頂距根據岩石穩固性、支柱類型及工作組織等條件確定。放頂距變化的範圍較大，由一排到五排的支柱間距。合理的放頂距應在保證安全的前提下，使支護工作量及支柱消耗量最小，使工作麵采礦強度及勞動生產率最大，因此，要加強頂板管理工作。除去加強頂板支護與放頂工作外，必須注意總結與掌握采場地壓分布狀態和活動規律，以便更好的確定頂板管理中的有關參數。

1)支護

工作麵支護的作用主要是延緩頂板下沉，防止頂板局部片落，以保證回采工作正常進行。因此。支柱應具有一定的剛性和可縮性。就是說支柱應既有一定的承載能力，又可在壓力過大時，借助一定的可縮性，避免損壞。

木支柱一般是用削尖柱腳和加柱帽的方法獲得一定的可縮量;金屬支柱則是利用摩擦力或液壓裝置來獲得一定的可縮量。為了防止頂板冒落應及時支護。此外，必須保證架設質量，使所有支架受力均勻。

工作麵支護形式有如下幾種：

〈1〉木支護

當頂板完整性較好時，采用帶柱帽或不帶柱帽的立柱或叢柱。柱帽交錯排列如圖16-4所示。支柱直徑一般為180～200mm，排距0.8～1.6m，間距0.8～1.2m。

當頂板岩石破碎時，采用棚子支護;頂板很破碎時，還應在棚子上麵加背板。

〈2〉金屬支護

金屬支護支承能力比木支護大，並能多次重複使用，但重量大使用不便。在礦層頂板形態穩定和厚度變化不大時，還可以使用液壓掩護式支架。

除木支護和金屬支護外，還有錨木垛和礦柱等支護形式。錨杆一般與木支護配合使用，可增大支柱間距，減少木材消耗量。木垛具有較大的支承麵積和支承能力，一般用在暴露麵積比較大的礦石溜井口和安全道口的兩側。

2)放頂

當回采工作麵推進到規定的懸頂距時，暫時停止回采，並按下列步驟進行放頂。

〈1〉將控頂距和放頂距的交界線上的一排支柱加密，形成單排或雙排的不帶柱帽的密集支柱。采場地壓大時用雙排密集支柱，反之，用單排支柱。

〈2〉如圖16-5所示，在放頂區內回收支柱，一般采用安裝在上部階段巷道的回柱絞車回收支柱(絞車功率為1520kw，鋼繩直徑為2030mm，平均牽引速度810mm/s)。回柱順序是沿傾斜方向自下而上，沿走向方向先遠後近(對工作而言)。如果頂板條件很壞，地壓很大或其他原因，不能回收支柱或不能全

部回收時，將殘留在采空區的支柱鑽一小孔裝入炸藥，或直接在支柱上捆上炸藥將支柱崩倒。

在一般情況下，放頂區回柱後，頂板以切頂支柱為界自然冒落。如頂板不能及時自然冒落，則應預先在切頂密集支柱外0.5m處，逆推進方向打一排傾角約為60的炮孔，孔深1.6～1.8m，並裝藥爆破，強製頂板崩落。

礦塊開始回采的第一次放頂與以後各次放頂的情況是不同的。第一次放頂的條件比較困難，因為這時頂板類似兩端固定的梁，壓力出現比較緩慢，不容易全放下來。而以後各次放頂，頂板類似一端固定的懸臂梁，容易放頂。因此，第一次放頂的懸頂距大，約為常規放頂距的1.5～2倍。尤其是當直接頂板比較好時，常產生頂板不下來或冒落高度不夠的現象，造成下一次放頂前壓力很大，致使工作麵冒落。在第一次放頂時，應認真作好準備，如加強切頂支柱，必要時采用雙排密集支柱切頂，同時加強控頂區的維護;當頂板不易冒落時，可用爆破進行強製放頂。

放頂時能及時冒落下來的岩層稱為直接頂板。直接頂板上部的比較穩固的岩層，經過多次放頂後，達到一定的暴露麵積才發生冒落，這層頂板稱為老頂，如圖16-6所示。老頂大麵積冒落前，會使工作麵積壓力急劇增加，如果管理不妥，甚至會將整個工作麵壓垮。老頂冒落引起的長臂工作麵地壓激烈增長的現象，稱為二次頂壓。

(5)通風

長臂工作麵的通風條件較好，新鮮風流由下部階段運輸巷經行人靜、切割巷道進入工作麵。清洗工作麵後的汙風經上部安全道，排至上部階段巷道。走向長度大時，應考慮分區通風。

5、開采順序

多階段同時回采時，上階段應超前下階段，其超前距離，應保證上部放頂區的地壓已穩定為原則，一般不小於50m。階段回采一般多采用後退式。在礦塊中工作麵的推進方向通常與階段的回采順序一致，但礦塊中如有斷層時，應使工作麵與斷層麵成一定的交角，盡量避免二者平行。此外，工作麵應由斷層的上盤向下盤推進，如圖16-7a所示，以便工作麵推進到斷層時，由礦層和岩石托住斷層上盤岩體。如推進方向相反，則斷層下的岩體作用在支柱上，容易壓壞造成冒頂事故，如圖16-7b所示。

當開采多層礦時，上層礦的回采超前於下層礦;待上層礦采空區地壓穩定後，才能回采下一層礦。龐家堡鐵礦的經驗是，下層礦比上層礦推後三個月采準，推後六個月回采。

6、勞動組織 　長臂法由於工作麵要求及時支護，為了提高礦塊的生產能力，加快推進速度，必須保證落礦、出礦和支護三大作業之間很好配合，在同一個班內常需同時進行各種作業，故一般采用綜合工作隊的勞動組織，由20～40人組成。

階梯工作麵的落礦、出礦和支護三項作業分別在不同階梯上麵進行。工作麵的作業循環，多采用一晝夜一循環的組織形式，即工作麵的每一階段上每晝夜各完成一次落礦、出礦和支護作業。