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第十五章空场采矿法
金
第第第第第第
属矿
一二三四五六
节节节节节节
床地
概全房留分阶
述面柱矿段段
下
采矿采矿采矿矿房矿房
开
采法法法法法
2013-12-26采矿工程专业主干课程1:.
本章基本内容
金
属
◆1、掌握空场采矿法的概念及特点;
矿
◆2、掌握全面采矿法、房柱采矿法、留矿采矿法和
床
阶段矿房法的特点、适用条件及主要工艺;
地
下
◆3、了解分段采矿法的特点、适用条件主要艺适用条件及主要工艺;
开
采
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重重点重重点点
金
属全面采矿法、房柱采矿法、留矿采矿法和阶段
矿矿房法的特点、适用条件及主要工艺。
床
地
下
开难难点难难点点
采
全面采矿法、房柱采矿法、留矿采矿法和
阶段矿房法的主要工艺及示意图理解。
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第一节概述
一、空场采矿法的特点
空场采矿法:在回采过程中空区暂不处理的采矿法。
金特点:依靠为围岩自身稳固性和矿柱(及其它支护)维
属护回采空间,采场回采结束后再及时处理空区。
矿※一般将矿块划分为矿房和矿柱,分两个步骤回采,先
床采矿房后采矿柱;回采矿房时,采场以敞空形式存在,
靠矿柱和围岩本身的强度来支护形成的采空区。少量也
地
可不留矿柱(一个矿体作为一个矿块),或仅留少量永
下
久矿柱,属于单步骤回采。
开
二、应用空场法的条件
采
矿石和围岩稳固,采空区在一定时间内,允许有较大的
暴露面积。
三、空场采矿法分类
根据回采过程中所留空区的不同高度,空场采矿法分为
全面法、房柱法、留矿法、分段矿房法和阶段矿房法。
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金
属
矿
床
地
下
开
采
1—矿房2—间柱3—顶柱4—底柱5—回风巷道
6—运输巷道7—天井
2013-12-26采矿工程专业主干课程5:.
第二节全面采矿法
特点:不严格划分矿房矿柱,回采工作面沿矿体走向或
沿倾斜全面推进;随回采矿房以敞空形式存在,空区的
金高度相当于矿体厚度,靠围岩稳固性及留不规则矿柱或
支柱来支撑顶板,在支护的岩石顶板下的采空区作业。
属
矿一、矿块布置
矿块沿走向布置。
床
地二、矿块结构参数
下⒈矿块沿走向长度
开开采缓倾斜矿体的全面法的矿块沿走向长度为50~60
采米或更大,有的长达100~150m。
⒉矿块斜长(或阶段高度)
为40~60米,阶段高度为15~30米,受电耙耙运距离的
限制。
⒊矿柱尺寸
顶柱留2~3米;底柱留2~3米;间柱宽3~5米。
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⒋矿石溜口间距
取5~7米。
三、采准切割工作
金1、阶段运输平巷
属阶输巷布在脉内脉外阶段运输平巷可以布置在脉内或脉外。
矿
2、切割上山:自运输平巷沿矿层底板掘进切割上山,作
床为回采的作业空间和崩矿自由面。回采工作面沿走向推
地进时,切割上山布置在矿块的一侧;沿倾向或逆倾向推
下进时,切割上山布置在矿块的中央。
开3、溜井:自运输平巷每隔5~10m掘进溜井,暂不出矿
采的溜井可供通风和行人。
4、拉底平巷
在矿块底部(脉内布置平巷时,距平巷顶板3m处),
沿矿脉底板掘进拉底平巷连通溜井与切割上山,作为
人行、通风巷道,也安放电耙绞车。
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5、联络道
在顶柱和间柱中掘
进联络道,其间距
金
为10—12m。
属
四、回采工作
矿
床矿房回采自切割上山开
地始,一般以阶段斜长的
下梯段工作面形式,沿走
向全面推进。
开
采
⒈落矿:采用浅眼爆破落矿方式。浅眼爆破落矿,用
轻型手持式凿岩机打眼,多采用非电起爆方法爆破落
矿,新风从运输平巷经工作面的溜井进入回采工作面,
污风从采场上部联络道排至上阶段回风平巷。
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金
属
矿
床
地
下
开
采
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⒉矿石运搬:置于切割平巷中的电耙绞车,用耙斗将工
作面崩落矿石耙至溜口装入运输平巷的矿车。
⒊地压管理:采空区随回采矿房以敞空形式存在,靠顶
金
板围岩的稳固性和留下的不规则矿柱或人工支柱来支护
属
顶板,回采结束后及时集中处理。
矿
床五、评价
地1、适用条件:回采水平和缓倾斜矿体,倾角不大于30;
矿体的厚度小于334m~4m;矿石和顶板岩石中等稳固以上,
下
以保证工人直接在其暴露的顶板下作业的安全;矿石的
开
价值不高或贫矿,以利于减少留矿柱的经济损失。
采
2、优、缺点:该法的优点是采准工作量小;回采工艺
简单;通风条件好;木材消耗量低;采矿直接成本低;
对矿体形态和倾角变化适应性强。缺点是顶板暴露面
积大,当矿体厚度大时,检查和处理顶板困难,作业
安全性差;如留矿柱支护顶板,矿石损失较大。
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第三节房柱采矿法
金
属
矿
床
地
下
开
采
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特点:矿块或采区内矿房矿柱交替排列,矿房随回采以
敞空形式存在,靠围岩的稳固性和留下规则的连续或间断
矿柱来维护顶板岩石。根据不同的崩矿孔深,房柱采矿法
分为浅孔崩矿房柱采矿法与深孔崩矿房柱采矿法。
金
属
一、浅孔房柱法
矿
(一)矿房布置
床
矿房的长轴可沿走向布置,也可以沿倾斜或伪倾斜布置,
地
主要取决于所采用的矿石运搬设备和矿体的倾角。沿走向
下
每隔4~6个矿房留带状连续矿柱个矿房留一带状连续矿柱(或叫隔离矿柱)。
开
(二)结构参数
采
矿房斜长为40~60米,矿房的宽度8~20米,矿柱尺寸为
Φ3~7米,间距5~8米,顶柱厚2~3m,底柱厚3~7m。
(三)采准切割工作
掘进阶段运输巷道1→放矿溜井2→电耙硐室4→上山5→
联络道6→切割平巷3。
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金
属
矿
床
地
下
开
采
房柱采矿法
1—运输巷道;2—放矿溜井;3—切割平巷;4—电耙硐室;
5—上山;6—联络平巷;7—矿柱;8—电耙绞车;9—凿岩机;
10—炮孔;11—矿石
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(三)回采工作
回采工作面逆倾向推进,极少沿走向推进。采用直
线或阶梯工作面。
金
属①崩矿:相邻矿房超前距离为10~20m;形成间断房间
矿柱,落后矿房回采5~10m。
矿
矿体厚度小于3m时,采取整层回采。
床
矿体厚度为3~5m时,分两层回采,有两种回采顺序:
地
先采下层后采上层时,先逆倾向分次全部采完下层后
下
再采上层,或上、下两层同时回采,下层超前上层。与
开
后者相比,前者在采上层时,能采用效率高的上向凿岩,
采
可集中凿岩和爆破,一次崩矿量大。
先采上层后采下层时,一般采用上、下两层同时回采,
上层超前下层;否则,顶板大面积暴露的时间长。与先
采下层顺序相比,先采上层的回采效率低,仅在顶板需
要锚固时采用。
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矿体厚度5~8m时,下层全部采完后,需要分层用上向
浅孔崩矿(称为挑板)时,第第次挑顶在留矿堆上进行二次挑顶在留矿堆上进行。
先采下层时,自拉底平巷与上山交叉处开始,用水平
金
浅孔逆倾向崩矿。先采上层时,自拉底平巷向上一次或
属分次挑顶。
矿
床
②通风:清风自运输平巷经未使用的溜井和拉底平巷
地
进入矿房,污风从上山经联络平巷排至上阶段回风平巷。
下
开③出矿:用电耙出矿。
采
④地压控制:留规则排柱支板排列的间断矿柱支护顶板,矿柱
的尺寸与间距根据矿岩的稳固性而定。圆形矿柱直径
2~6m,间距4~12m;方形矿柱规格2*2~4*4,间距5~12m。
顶板岩石稳固性稍差时,辅以锚杆支护。盘区回采结束
后,及时回采矿柱并处理空区。
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二、深孔房柱采矿法
特点:采空区较高(8-20m),在采空区采用台车凿岩,
深孔崩矿,无轨设备出矿。通风与地压控制同浅房柱法。
金
属
当矿体倾角大于无轨设备的经济合理坡度时,矿房沿走
矿
向布置,在矿体下盘或侧翼掘进斜坡道联络道与矿房连
床通,以便通行无轨设备。
地在矿房进口处掘进切割天井(简称切井)至矿房岩石顶
下板。为了便于向顶板安装锚杆和钻凿下向深孔,需直接
开在矿房顶板下超前形成回采空间(称为切顶)。为此,
自联自联在切顶水平沿矿房轴掘切顶络道在切顶水平沿矿房长轴掘进切顶巷道。
采
切顶高度取决于凿岩设备和切顶层出矿设备的工作高度,
~5m,切顶超前回采距离5~7m。切顶自矿房进
口切割槽(简称切槽)位置开始,用凿岩台车钻凿水平
浅孔,切顶时留下规则的房间矿柱,切顶矿石用无轨设
备自切顶巷道云出。出矿结束后,对顶板进行锚固。
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金
属
矿
床
地
下
开
采
中深孔落矿电耙出矿房柱采矿法
1、5—运输巷道;2—放矿溜井;3—上山;
4—联络平巷;6—切割槽;7—扇形炮孔
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金
属
矿
床
地
下
开
采
2013-12-26采矿工程专业主干课程18:.
回采开始前,在切顶层用凿岩台车钻凿下向平行深孔,
从切井为自由面,先在矿房先在矿房端形成切槽一端形成切槽,然后用深孔
崩矿。崩下矿石用无轨设备(铲运机,电铲配卡车或装
金
载机配卡车)运出矿房。
属
三、评价
矿
1、适用条件
床
该法适用于回采矿岩稳固的水平或缓倾斜矿体,矿石价
地
值不高。矿体厚度取决于所采用的回采设备,用浅孔崩
下矿、电耙出矿时,矿体厚度小于6~8m;用深孔崩矿、无
开轨设备出矿时为8~20m。
采2、优点
该法采准工作量小;回采工艺简单;坑木消耗少;通风
条件良好;采矿直接成本低;由于矿岩稳固,回采空间
大,便于用无轨设备回采;机械化程度高;劳动生产率
高;矿块生产能力大。
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3、缺点
矿柱矿石损失量大,对于非连续矿柱约为15%~20%,
对于连续矿柱达40%。矿体厚度大时,不易检查顶板,
金
安全性差些。
属
第四节留矿采矿法
矿
床
1—回风巷道;
地
2—顶柱;3—天
下井井;44—联络道;
5—间柱;6—存
开
留矿石;7—底柱;
采
8—漏斗;9—阶阶
段运输巷道;
10—未采矿石;
11—回采空间
留间柱、顶底柱留矿法
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特点
◆将矿块划分为矿房、矿柱,先采矿房,后采矿柱,自
金
属下而上分层回采;
矿
◆每次崩下矿石靠矿石自重放出三分之一左右,其余暂
床
地留在矿房中作为继续上采的工作平台;
下
◆矿房全部采完后,暂留在矿房中的矿石再进行最终大
开
量放矿;
采
◆随回采工作的推进,矿房以敞空形式存在,靠围岩的
稳固性和矿柱来维护。
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一、矿块结构和参数
⒈阶段高度一般采用30~50米。
金⒉矿块长度
属
矿块沿走向布置,矿块长度即是沿走向两侧天井中心
矿
距离。一般为40~60米。
床
⒊矿柱尺寸
地
下回采薄矿脉时,一般只留顶底柱,不留间柱;也
开
不留底柱,设置人工假底。顶柱高2~3m,底柱高
采
2~3m。回采中厚矿体时,间柱的宽度为6~8m,顶柱
高度3~6m,底柱高度5~12m。
※底柱的高度:与底部结构的类型有关。
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二、采准工作
沿脉掘进阶段运输平巷9→行人通风天井3→联络巷通
4;从运输平巷向矿房开掘漏斗颈。
金
※根据矿块长度可采用一侧先进天井,另另侧顺路一侧顺路
属
天井的采准布置;或矿块长度较长可采用矿块中央先
矿
进天井,两侧顺路天井的采准布置形式。
床
地
下
开
采
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三、切割工作
在矿块下部拉底和劈
金漏。拉底高度2~,
属
拉底宽等于矿体厚度;
矿
用浅眼将漏斗颈上部扩大
床
成漏斗状(即劈漏)。
地
下
开
采
人工假底拉底步骤
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四、回采工作
金回采工作自下而上分层进行,分层高度一般为2~3
属
米。
矿
每分层的回采每分层的回采艺包括工艺包括凿岩、爆破、通风、局部放
床
地矿、撬顶平场、不留间柱时要加高顺路天井等。如此
下
循环,采至顶柱边界后进行大量放矿。随大量矿的随大量矿石的
开
产出,矿房以敞空形式存在,靠围岩的稳固性和矿柱
采
支护。
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五、矿块底部结构及其开掘方法
金⒈矿块底部结:指矿块底部布置受矿巷道、二次破碎巷
属
道和放矿巷道的不同形状和布置方式的总和。
矿
⒉留矿法底部结构及其开掘方法
床
地⑴人工假底底部结构及其开掘方法
下
适用于围岩和矿石
开
稳固的急倾斜薄矿脉。
采
人工构筑木假巷和放矿
闸门,不留底柱。
人工假底拉底步骤
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⑵留底柱拉底和扩漏同时进行的方法
~3m的矿脉。
金
留底柱漏斗底部结构如图所示。底柱高5~8米,漏斗
属
矿间距4~6米至6~8米,漏斗坡面角45°~50°,漏斗颈
床
的高度一般为1~。
地
下
开
采
留底柱拉底和扩漏同时进行
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⑶留底柱掘扩底巷道的拉底方法
适用于中厚矿体。
金
属⑷电耙底部结构
矿
电耙底部结构如图所示,由受矿巷道、电耙巷道和溜
床
矿井组成。
地
下受矿巷道有漏斗
开
式、堑沟式和平底
采
式三种形式。
留矿法电耙底部结构
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①漏斗受矿电耙底部结构
金
漏斗布置形式
属
矿a—对称布置;b—交错布置
床
地
下
开
漏斗细部图
采
1—电耙巷道;2—斗
穿;3—漏斗颈;4—漏斗;
55—桃形矿柱
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②堑沟受矿电耙底部结构
将各漏斗沿纵向掘通,形成一个V形槽,如图所示。
金
适用于矿石中等稳固以上的矿体。
属
受矿巷道的出矿口宽度为2~,漏斗单侧布置
矿
较多。
床
地把拉底和扩漏两项作
下
业结合一起,可用上向
开
中深孔同时开凿,
采
2013-12-26采矿工程专业主干课程30:.
③平底受矿电耙底部结构
拉底水平和电耙巷道同
在一高度上,采下的矿石
金
属
在拉底水平形成三角矿
矿
堆,上面的矿石借自重经
床
地放矿口流入电耙道中。
放矿口尺寸为
下
~3米,常布
采
置在电耙巷道一平底受矿电耙底部结构
a—两条电耙道;b—一条电耙道
侧。当矿石极稳
1—溜井;2—电耙绞车硐室;3—电耙巷道;
固时,也可双侧
4—放矿口;5—拉底巷道
布置放矿口。
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④装岩机出矿的底部结构
如图所示,距脉内巷
金
属道侧帮5~6米掘进下盘
矿
沿脉运输平巷,沿此运
床
输巷道每格5~6米掘进
地
下装矿横巷。
开
脉内沿脉巷道作为矿
采
房拉底,直接向上回
装岩机出矿的底部结构
采。采下矿石借自重溜
1—下盘沿脉巷道;2—装载巷道;
到装矿横巷,用装岩机
3—先进天井;4—联络道;
装入矿车。5—上阶段脉内回风巷道
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⑤振动放矿机出矿的底部结构
在矿房底部漏斗内安装振
金
属动放矿机的结构如图所示。
矿
床
特点,振动放矿机振动
地
下
台面埋设在漏斗内的矿台面埋设在漏斗口内的矿
开
石堆中,用偏心振动器使
采
台面产生谐振,矿石在振
振动放矿机(矩形机架)
力和重力的共同作用下,
1—振动台面;2—振动器;
经台面装入矿车。33—机架;;44—固定用钢绳
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六、评价
⒈适用条件
金
⑴围岩和矿石均稳固;
属
⑵矿体厚度以薄和极薄矿脉为宜;
矿
床⑶矿脉倾角以急倾斜为宜;
地
⑷矿石无结块和自燃性。
下
⒉优缺点
开
留矿法具有矿块结构及生产工艺简单,管理方便,可
采
利用矿石自重放矿,采准切割工程量小等优点。
但留矿法安全性较差;平场作业难于实现机械化,劳
动强度大;积压大量矿石,影响资金周转。
因此,在中厚以上矿体中,多不采用留矿法。
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第五节分段矿房法
特点:按矿块的垂直方向,再划分为若干分段;在每
金
属个分段水平上布置矿房和矿柱,各分段采下的矿石分别
矿
从各分段的出矿巷道运出。
床
分段矿房回采结束后,可立即回采本分段的矿柱并同
地
下时处理采空区。
开
一、结构和参数
采
阶段高度一般为40~60m,分段高为度15~25m。每个
分段划分为矿房和间柱,矿房沿走向长度为35~40m,
间柱宽度为6~8m。
2013-12-26采矿工程专业主干课程35:.
金
属
矿
床
地
下
开
采
分段矿房法典型方案
1—分段运输平巷;2—装运横巷;3—堑沟平巷;4—凿岩平巷;
5—矿柱回采平巷;6—切割横巷;7—间柱凿岩硐室;
8—斜顶柱凿岩硐室;9—切割天井;10—斜顶柱
2013-12-26采矿工程专业主干课程36:.
二、采准工作二、采准工作
掘进斜坡道、放矿溜井掘进斜坡道、放矿溜井、、下盘分段运输平巷下盘分段运输平巷11、装运、装运巷巷
金
道道22、、堑沟平巷堑沟平巷33、、凿岩平巷凿岩平巷44。。
属
矿三、切割工作
床
在矿房的一侧掘进切割横巷6,联通凿岩平巷4与矿柱
地
下回采平巷5,从堑沟平巷3到分段矿房的最高处,掘切割
开
天井9。在切割巷道钻环形深孔,以切割天井为自由面,
采
爆破后便形成切割槽。
2013-12-26采矿工程专业主干课程37:.
四、回采工作
从切割槽向矿房另侧从切割槽向矿房另一侧,进行回采。在凿岩平巷中钻
金环形深孔,崩下的矿石,从装运巷道用铲运机运到分段
属运输平巷最近的溜井;溜到阶段运输巷道装车运出。
矿
采场的通风是自采准斜坡道(或人行天井)进风,风
床
流经分段运输平巷(或电耙道)到另一端回风天井排
地
至上阶段回风巷道。
下
地压控制主要依靠矿石和围岩自身的稳固性和矿柱支
开
撑,并根据矿岩稳固性,合理选择结构参数,及时回
采
采矿柱和处理空区。
回采矿柱的顺序是:先爆间柱并将崩下矿石放出,然
后再爆破顶柱;因受爆力抛掷作用,顶柱崩落的大部分
矿石溜到堑沟内放出。
2013-12-26采矿工程专业主干课程38:.
五、评价
适用于矿石和围岩中等稳固以上的倾斜和急倾斜厚
金
矿体。可使用高效率的无轨装运设备,应用时灵活性
属
矿大,回采强度高。可立即回采矿柱和处理采空区。
床
主要缺点是采准工作量大。
地
下第六节阶段矿房法
开
特点:用深孔回采矿房的空场采矿法,矿石借自重
采
可全部溜到矿块底部放出。
一、水平深孔落矿阶段矿房法
水平深孔落矿阶段矿房法,是在凿岩硐室中,钻水平
扇形深孔,向矿房底部拉底空间崩矿。
2013-12-26采矿工程专业主干课程39:.
⒈结构和参数
阶段高度为40~60m,沿走向布置的矿房长度为20~
金
40m,垂直走向布置的矿房宽度为10~30m,间柱宽度
属
为10~15m,顶柱厚度6~8m,底柱高度:漏斗底部结
矿
床构为8~13m;平底结构为5~8m。
地
⒉采准工作
下
掘进脉外阶段运输巷道、穿脉巷道、电耙巷道、凿岩
开
采天井、凿岩联络平巷通达矿房,然后再将其前端扩大为
凿岩硐室。
2013-12-26采矿工程专业主干课程40:.
金
属
矿
床
地
下
开
采
水平深孔落矿阶段矿房法
1—下盘沿脉运输巷道;2—上盘沿脉运输巷道;3—穿脉巷道;
4—电耙巷道;5—回风巷道;6—凿岩天井;7—凿岩联络平巷;
8—凿岩硐室;9—拉底空间;10—炮孔;11—行人天井;12—溜井;
2013-12-26采矿工程专业主干课程41:.
⒊切割工作
主要是开凿拉底空间和辟漏。
金如图所示,先在矿房底部一侧,用留矿法采出切割
属
槽,然后在凿岩巷道中,钻上向扇形中深孔或深孔,爆
矿
破后形成拉底空间。
床
地⒊回采工作
下
在凿岩硐室中钻水
开
平扇形深孔,每次
采
崩下的矿石,可全部
放出,亦可暂留一部
分在房中在矿房中,但只起
中深孔(深孔)拉底方法
调节出矿作用。
1—切割槽;2—凿岩巷道;
3—扇形炮孔;4—电耙巷道
2013-12-26采矿工程专业主干课程42:.
二、垂直深孔落矿的阶段矿房法
特点:回采工作面是垂直的,回采工作开始之前,除在
金
属矿房底部拉底、辟漏外,必须开凿垂直切割槽,并以此
矿
为自由面进行落矿,崩落的矿石借自重落到矿房底部放
床
出。随着工作面的推进,采空区不断扩大。
地
下矿房回采结束后,再用其它方法回采矿柱。
开
⒈矿块布置和结构参数
采
根据矿体厚度,矿房长轴可沿走向或垂直走向布置。
2013-12-26采矿工程专业主干课程43:.
金
属
矿
床
地
下
开
采
沿走向布置的分段凿岩阶段矿房法
1—阶段运输巷道;2—拉底巷道;3—分段凿岩巷道;
4—通风人行天井;5—漏斗;6