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第九章分段回采的注意事项
介绍
分段回采一般是一种大型的空场采矿法。它有时被称为深孔或炮孔回采。这种方法通常适用于需要最小支撑并且被强围岩所包围的强矿体。矿体的形状应十分规则且轮廓分明。尽管这种方法已成功地运用于开采一些较为平坦的矿体，但是通常情况下矿体下盘倾角应足以使破碎的矿石自由地移动。分段采矿法与矿体宽度无关。然而，当矿体宽度小于6米(20英尺)时，会让使用深孔凿岩技术变得更加困难。
分段空场法的主要标准是合格的矿石和稳定的主岩、规则的矿石边界和超过破碎矿石静止角度的下盘倾角。基本上，这种方法需要在主要运输水平之间的不同亚层之间提供进入矿体的通道，以便钻取和爆破中间的矿石。采场凿岩是在分段上的凿岩巷道中进行的，矿石朝着露天工作面被炸成薄片，露天工作面在井下通常是垂直的，而在上面时，露天工作面可能是倾斜的。爆破后的矿石被移到采场的底部，并通过放矿点被收集起来。图9.1显示了一个典型的分段回采矿井。
图9.1 空场回采矿井的全貌（摩尔和泰勒，1973年）
这种方法需要大量的矿床开拓和相对较高的资本支出。然而，大部分的费用用于矿床开拓中，而生产成本则相对较低。生产率在13.6-27.2吨(15-30短吨)/轮班的范围内。钻孔、爆破和装填作业都是独立进行的，设备利用率高。产量大、班次少、人员少。如果矿石边界不规则或发生崩落，可能会造成废石贫化，但采场内的矿石通常100%被回收。矿柱恢复有时是一个问题。在这一点上，大多数的废物会发生稀释。
1973年，超过21%的美国金属矿采用分段空场法[42个矿山中有9个产量达1088 吨/天(1200 短吨/天)]，提供了这些矿山12%以上的金属矿总产量。
开发
进入分段露天矿的通道通常从位于矿区下盘的采场或竖井中选取，该采场或竖井远离在采矿过程中爆破或其他生产作业可能产生的任何影响。主水平段的选择范围通常在45.7-121.9米(150-400英尺)之间，这取决于矿体的垂直范围、维持产出所需的放矿点数量和最终采场高度。
主运输平巷位于采场地平面的底部，要么直接在矿石中，要么在下盘中，每隔一段都有通道横切。提升是通过被向上驱动的矿石，连接到上个水平面上，并为分段凿岩平巷提供通道和通风条件，在整个采场的矿石中被水平地推进。
根据所使用的放矿点系统，采场或采用升锥系统，或采用滑块或泥浆平巷，或进入主运输水平每隔一段距离，简单地设置一个凿岩平巷。
在采场的末端或中部进行提升(如果采场通道在两端)，为在整个采场打开垂直槽提供了一个起点，为深孔凿岩和爆破建立一个自由的或开放的工作面。
分段回采是一种相对安全、经济的回采方法。
生产技术
在分段开采系统中，生产开采几乎完全是通过深孔凿岩来实现的，而分段开采中最常用的方法是环式或扇式凿岩。在矿体较窄的地方，分段平巷可以被切割到整个矿体宽度，从而为平行钻孔提供基础。孔的长度取决于矿体的形状和预定的分段间距。深孔通常不超过25米(80英尺)，因为孔的倾斜和控制会成为超过这个长度的主要问题。孔的负荷和间距通常取决于所需的破碎程度，窄缝钻进1米(3英尺)到常规生产钻进2 - 3米(5 - 10英尺)不等。矿石破碎程度取决于所使用的矿石处理设备的大小和类型。矿石从扒渣平巷中刮入溜槽或矿车需要良好的破碎，以避免悬料和二次爆破。使用装载-牵引-倾卸(LHD)设备的放矿点系统可以处理大块的矿石，特别是如果有地下破碎设备可以将矿石压碎到一个更容易处理的尺寸，以便将其提升到地面上。
不同采矿方法每吨的平均费用差别很大。当考虑到可能影响一个矿场的最佳生产力或业绩的许多参数时，很明显，“平均”费用数字充其量是一个非常广泛的统计数字。
图9.2显示了一个无轨分段采场的采矿费用分布情况。
图9.2 无轨分段空场采场开采成本分布
A矿分段回采
总体
一台447.36 千瓦 （600马力)的双滚筒提升机在609米(2000英尺)深的井筒上运行着5.4吨(6 短吨)的箕斗，生产铁矿石1632.6 吨/天(1800 短吨/天)，每周5天。该矿山雇佣了10名工薪员工和最高107名按小时计酬工人，其整体生产率为每轮班14.5吨(16短吨)。包括管理人员在内的井下总生产率平均为每轮班20.8 吨 (23 短吨)。该矿每周生产10班，有6个采场在生产，2个在开发中。
运输
有两种方法可以把矿石拖到竖井里。大部分矿石都是从溜槽中提取的，然后由火车拖运至平均距离为640米(2100英尺)的一处倾卸点。这时，矿石被转移到一架带式输送机上，再移动290米(950英尺)，少量的矿石从斜槽直接被拉到集矿带，为290米(950英尺)长的主带提供原料。
列车由5辆3.11 立方米(110立方英尺)的格兰比型车厢组成，由一辆9.07 吨 (10 短吨)机车牵引。车厢从一处驼背型的倾卸点碾过就会被清空。在该点上的仓有足够的容量装下一列火车装载的矿石。
矿石通过液压操作的给矿机被装载到914毫米(36英寸)的主输送带上。该系统的二次集给矿的输送带宽760毫米(30英寸)，长度从15米到76米(50到250英尺)不等。输送带系统由位于传动轴处的一个人操作，这个人还负责保管车辆记录和箕斗记录。
除了少量的矿石由集矿输送带运输，每班两列火车，每天两班，操控这个矿的生产，
采场开发
采场以9.7米(32英尺)的层间分段开发,和有1.2 x 1.8米(4 x 6英尺)截面的中间平巷，并从人行巷道提升穿过采场区域中部，从上盘到矿石下盘的提升槽。
所有的提升都是用传统的方法。提升横截面为1.2 x 1.2 米 (4 x 4 英尺)，大多数的提升是在7.9 米(26英尺)高的电梯中进行的。每一水平层上的提升都有偏移。伸缩式凿岩机被用来钻出1.2米(4英尺)长的阶段。
横截面为2.1times;2.7米(7times;9英尺)的刮刀或电耙横切是在第一分段(每个采场2个)以下，在主运输通道上方约15米(50英尺)处，沿着矿石走向以直角运行。从刮板横切机的每一侧驱动铣孔上升到第一分段的标高。
图9.3 A矿山水孔水平，米制当量：英尺times;0.3048=米
采场采矿
采矿从铲运机横切上方第一个分段的采场中部开始，在靠近下盘接触点的最后一个磨矿机提升处开始（见图9.3）。磨铣凸台装上了磨粉，斜切轮是采取周围的轧机，以开发一个根切。在第一个子层上打开足够的区域后，将鞋面绕着向上 面分层提升槽移动。
矿工们随后移动到下一层，开始割开提升槽。在第二层的足够空间被打开后，采场孔(下孔)被爆破以容纳破碎的淤泥。然后将鞋面朝向下一个子层，重复这个过程。后退通常是从下盘到上盘。下盘由石墨板构成，当暴露时，它会下陷。(另外，石板中的硫暴露在空气中也会发生自燃。)相比之下，上盘岩层是由带状碧玉、燧石和铁矿石组成的铁质地层。
采场钻孔用76毫米(3英寸)的千斤顶钻进行。在采场钻孔时，将钻头从支架上取下。孔尺寸为51毫米(2英寸)，切割时使用1.8米(6英尺)的圆形钻。在采场孔和鞋面用4.6- 5.5 米(15- 18英尺)的孔。矿工们选择了爆破的方式。横向采场(沿走向)宽24米(80英尺)，长约61米(200英尺)(视矿体宽度而定)，高61米(200英尺)。通风是通过分流部分通过采场的主气流来实现的。
1971年，每班工人的生产率(包括泥浆、开发和采场开采)为35.6吨(40.3 短吨)。到1972年，这一数字上升到了41.5吨(45.6短吨)/班。采场采矿的生产率仅为每班工人53.6吨(59短吨)。
品位控制
该矿最初的勘探是在地表钻孔。目前，矿体短期圈定的方法是深孔冲击钻进，对淤泥进行取样，并将1.2 x 1.8 米(4 x 6英尺)的凿岩机打入接触面。为了确定采场品位，对支护巷道进行了取样。每天从每个工作场所采集抓斗样本，在地面上，翻车机操作员采集矿山品位的抓斗样本。
该矿体矿石与废渣颜色差异明显。红色矿石和黑色板岩之间的接触有明显的标志。上盘的铁质也呈红色，但这种废料显示出明显的燧石带。
B矿分段回采
总体
B矿采用447.36千瓦(600马力)摩擦式全自动提升机，用10.9吨(12短吨)的箕斗从370米(1200英尺)的深度提升，生产力为8163吨/天(9000 短吨/天)。该矿每周16班，年产铁矿石164万吨(180万短吨)。共有8个采场，19个正在开发中。
该矿井下有23名工薪员工和206名按小时计酬的工人，每轮班生产率为
35.7吨 (39.3 短吨) 。
在这个地点最初发现的深部矿石是通过一次航磁勘探发现的。这个矿山曾经有过开发，时间可以追溯到1860年左右，但老矿井在地表矿石枯竭后被废弃。航空测量发现的异常是在一个61米（200英尺）的正方形网格上钻的钻石，这被认为足以确定矿体。在这次勘探时，还没有测量磁性矿石钻孔的设备。随后，矿务人员了解到，测试孔出现较大偏差，造成定义不准确，影响了初步的矿山规划。网格钻探模式不足以准确圈定矿体很不规则的构造。
近期，一个持续的地下钻石钻探计划正在被用于确定的开发区域。大部分工作是为了定位在地面钻探阶段没有定义的接触点。
运输
这无轨矿山使用12 个 3.82立方米(5立方码)和两个7.64立方米(10-cu码)容积的铲运机将采场生产从主运输层间距为15米(50 英尺)的放矿点拖至一个在第四层上为1066 x 1219 毫米（42 x 48 英寸)颚式破碎机供电的转运溜井系统。电缆车之间的距离为91.4米至243.8米(300至800英尺)，并会随着采矿的进度而增加。路基铺设了19毫米(3/4英寸)碎石，并由分级机维护。
一个20人的电车团队负责日常生产。铲运机的可用性约为75%。
运输平巷通过坡道连接，宽5.5米(18英尺)，高4.2米(14英尺)，使用3台大型机械台车支架钻3米(10英尺)长。
图9.4 B矿山采场横断面，米制当量：英寸times;25.4=毫米；英尺times;0.3048=米
采场开发
由4.2 米（14 英尺）高x 8.2米(27 英尺）宽的洞室组成的分段梯段已建立（见图9.4），这些洞室在20 米（65 英尺）层至层的间隔内从矿井坡道系统中驶出。使用带有三个吊杆的开发台车推进洞室。它需要67个孔才能拉一个3米（10英尺）的圆，每个圆钻进的长度为3.6米（12英尺）。
硝酸铵燃料油用于爆炸室，火药消耗为111.5公斤/米(75磅每英尺)。采用电雷管进行爆破。台车由两人操作，每班前进1.3米（4.5英尺）。爆破的房间里堆满了铲运机。
该矿的采场宽30米(100 英尺)，以9米(30 英尺)高的不可回收矿柱为界。三个房间，由两个2.7米(9英尺)高的临时柱子隔开，构成一个采场区域。这种类型的采矿允许许多个，这是有效利用无轨采矿设备所必需的。另一个优点是，这种方法几乎不需要进行垂直的开发工作来准备采场。
将尺寸为1.8 x 1.8 m（6 x 6 英尺）的槽式提升机从一个分段驱动到另一个分段，以提供启动采场的断点。这些提升是通过在152 毫米（6英寸）燃烧孔周围钻76 毫米（3英寸）的孔来驱动的。从底部向上以2.4米（8英尺）的高度爆破燃烧，并使用76毫米（3英寸）的孔将隆起部分切割成全尺寸。大多数引航员的上升距离为15米（50英尺）。吊臂由安装在空气履带托架上的114毫米(4.5英寸)凿岩机钻出。大约一周内可进行一次装药爆破。
采场采矿
当矿房被推进到采场的后面，驱动引航员上升，采矿开始向斜坡系统退采。每个房间在2.7米(9英尺)中心和2.4米(8英尺)负载上使用空气轨钻钻四个76毫米(3英寸)的下降孔。在该矿极其坚硬的地面上，由一个人操作钻机，每个工人的生产率是27.7米(91英尺)/每班。
2.7米(9英尺)的矿柱被57毫米(2.25英寸)的扇形孔破坏(见图9.4)。工人的扇形孔钻孔效率为30.4米(100英尺)每人每班。孔内装硝酸铵炸药，部分扇形孔内装铵油炸药。电雷管与导爆索相连，定时起爆。在采场爆破中，每吨矿石的粉末系数为0.23 千克 (0.5 磅)。为了控制坚硬岩石中的振动和冲击效应，有必要限制每次延迟和每次爆破的当量。每延迟一次爆炸的炸药重量限制在453.2公斤(1000磅)左右，每次爆炸的炸药重量限制在4535.9公斤到6803.8公斤(10000到15000磅)之间。
生产爆破是在没有人员的情况下，在轮班之间进行的。当地居民对爆破作业中出现的地表震动提出了投诉。美国矿务局(U.S. Bureau of Mines)的监测表明，这些震动并不有害。
该矿了主要通风是通过4.5米(15英尺)直径的通风井，风量为165.18 立方米/秒(350,000 立方英尺/分钟)，水位为156毫米(6英寸)。一台186.4千瓦(250马力)的电动机驱动着主风扇。工作区内采用轴向式叶片风机进行二次风的分配。
冬季一次风是热的。此外，该矿所使用的柴油动力设备均配有催化式或水浴式废气洗涤器。
该矿几乎不需要地面支撑，但是一些岩爆问题，而且规模扩大是一个持续的问题。一组33名定标员负责控制松动的岩石。手工定标是一个耗时的过程，已被证明是解
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