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..............31章
地下开采:介绍
J.W穆雷
一般的描述
下挖充填采矿法是由Inco有限公司在1999年开发的
加拿大安大略省萨德伯里地区，用于处理柱回收过程中遇到的异常地面条件。虽然它现在有时被用作主要的回采方法，但其主要应用仍然是煤柱回收。
在任何采用充填的采矿方法中，随着回采的进行，柱系往往会逐渐失效。因此，大多数支柱在支柱恢复开始的时候会被完全破坏。在这种情况下，对后面的控制成为一个主要问题，并且取决于工作场所的当地条件。在大多数采矿方法中，诸如钻孔、爆破、泥浆和支架等作业可以很容易地进行评估和预测采矿周期。然而，在用上手方法开采柱子时，维持安全背面所需要的时间和精力变化很大，难以预测。多年来，方集方法是最有效的手段，可用于支柱回收。然而，在遇到坏的地面的地方，广场设置是一个昂贵的，有时是危险的方法。随着从柱子上开采的吨位增加，显然需要一种更安全、更经济的方法。过去的经验表明，处理破碎地质的最好方法是从上到下开采。顶部切割系统被检查，但由于主要的下沉而受到阻碍。然而，研究顶部分层所产生的思想最终发展成为目前的欠挖充填方法。该方法几乎完全取代了方集开采，降低了成本，提高了安全性和效率，消除了不良的地面开销因素，可以更准确地预测实际开采周期。其结果是更准确的支柱生产调度。这一因素越来越重要，因为矿柱回收的吨数相对于总矿产量增加了。
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下挖冲充填采矿:导论
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下挖充填法是一种从上往下连续开采矿石的方法。当切割的矿石被完全开采出来后，沿着切割的整个长度沿着边缘构造层压板。圆木被金属丝网覆盖，横放在纵梁上形成一个垫子。然后用液压装置和胶结砂土将切口填满。然后在紧挨着垫子下面的切口处继续采矿。随着切口的推进，位于切口实心底部的圆木柱支撑着木材纵梁。钻孔、爆破、清除淤泥和支架等作业重复进行，直到所有的矿石都被清除。在这个时候，另一个原木垫子铺设和切口填补。这个序列将一直持续下去，直到从一层挖掘到另一层为止。
下挖充填的基本原理可以适用于各种采矿情况。它可以横向或纵向地应用于从垂直走向，水平走向的不同宽度的矿体中。该方法可以采用常规设备，也可以通过引进小型柴油或空气动力装置来机械化除渣。下挖充填法是一种选择性方法，矿石回收率高，贫化可控制在可接受的水平。但是，这是一种成本高、劳力密集的方法，因此，它的使用只限于费用较低的地面支助方法不成功的地区，或大块采矿方法不适用的地区。下挖充填的一个基本要求是要有足够的水力充填胶结砂源，以及可靠的砂厂和配砂系统。
削边法的成功在很大程度上取决于每一次连续削边后的填充能力。从理论上讲，充填体的重量部分是由胶结砂本身支撑的，因为胶结砂附着在采空区粗糙的一侧，靠近支柱墙，部分是由木材支撑的。当采矿在垫层下进行时，在胶结的充填体内施加向下的压力，在垫层上形成跨越整个切割宽度的voussoir拱。这支撑了大部分的负载。木垫和木桩具有双重功能，因为它们承担了voussoir拱不支持的剩余重量，此外还防止填方块的任何明显沉降。过量的沉降破坏了胶结填料与柱墙之间的粘结，消除了拱效应，将全部荷载转移到垫层和柱上。在胶结的填砂体中形成voussoir拱的理论在实践中得到了证实，这是由于柱子从一层开采到另一层，底部切割的重量并不比顶部切割的重。实际上，随着开采的向下进行，以前的切割没有额外的重量转移到被开采的切割上。
应用程序
由于萨德伯里矿体的体积较大，它们的开采基本上是横向的，而且在相当大的程度上是通过充填方法进行的。横向回采块设计为9米(30英尺)的矿柱，在每一层以下，用垂直的矿柱将采场隔开。在过去的几年里，地板上的柱子也被放置在水平面以上，但是现在的做法更倾向于柱子
应用
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铁路底部的主要采场。矿柱的设计满足了主要采矿方法对地面控制的要求。当地的条件和过去的经验决定了它们的规模。
从历史上看，由于方集的方法是用于恢复，矿柱被设计成适应标准的1.7米(5 . 2英尺)集。典型的支柱是四组宽[6.7米(22英尺)]，位于两个开方或充填采场之间，采场宽度为8.4米(27.5英尺)。在发展下冲充填法时，采用了两组垫层宽度。这把普通的四根柱子切成两块3.35米(11英尺)的薄片。由于矿柱被开采时，采场壁会出现砂石滑落，因此需要3.65米(12英尺)长的圆木才能有效地覆盖采场。因此，通过在每片开采区开采两个3.65米(12英尺)宽的岩块，一个四组岩柱被移除。这个3.65米(12英尺)的宽度可以修改为适合奇数尺寸的柱子。然而，经验表明，由于效率损失，垫层下的采矿宽度不应小于3米(10英尺)，或大于4.2米(14英尺)，因为垫层下可能存在支撑问题。
目前在进行顶板和支柱回收时，会遇到各种各样的情况，这取决于在整个地区的不同矿场提取和充填主采场的时间和方式。这些条件,他们存在于一个特定的矿山,决定在支柱将来发展需要建立溜井的数量,每个切割区域的宽度和数量,以及是否将联合开采或单独开采机械化。在过去的几年里，水力充填砂的出现，以及随后的水泥加固充填体的技术改变了一些基本的采矿实践。因此，目前的下挖充填开采是在高度可变的煤柱条件下进行的。这些柱子可能位于填满废石的方形采场旁边，顶部的柱子在双层51毫米(2英寸)厚的基板下。另一方面，这些柱子可能邻近回填了胶结胶结砂土的收缩采场。在这里，柱子支柱提供了坚实的背后。
顶板和地板通常与支柱一起被恢复。采矿的过程是开采中间部位，在中间部位两边的每个主要采场上加上一半的顶部。这提供了一个大约15米(50英尺)的初始采矿宽度，它是在四个3.65米(12英尺)的切片中开采的。这四片矿石被开采到主采场的顶部，在这里，外面的两块矿石被放下，中间的两块矿石继续向下穿过6.7米(2242米)的肋部。在有地柱存在的区域，可以在主采场的基础底板下重建外面的两层，开采到下面一层的四层。
在开采肋柱时，通常的做法是先开采一块3.65米(1243米)厚的岩石层，然后再开采一块岩石层并填满第二块岩石层来完成切割。在过去，这两个切片有时被开采的完全宽度作为下一个切片的两个垫子。然而，经验表明，如果暴露了一个以上的垫子，就会出现支撑问题。因此，这种做法已大大减少。
在一个矿山，在填满松散冲积砂的采场之间建立5.5米(1842年)宽的柱子，修改了切边片的宽度以适应两种特殊情况。在一个案例中，在矿柱的两侧都安装了采空区围栏，并保留了干填土，这5.5米(18英尺)的矿石被开拓足了宽度。垫子是由三根绳子而不是通常的两根，第三根柱子从切口的中心向下延伸。在第二种情况下，5.5米(18英尺)的柱子位于填满冲积砂但没有gob围栏的收缩采场之间。由于砂未与水泥胶结，如果矿柱突入采场，就会发生充填物泄露。为了最小化这种可能性，同时恢复最大的矿石吨数，在矿柱中心向下开采4.3米(14英尺)宽的薄片，在每一边留下0.6米(2英尺)的矿石外壳来保留充填物。
载荷-牵引-倾卸(LHD)设备在欠挖充填采矿中的一个应用是将长度为152米(500英尺)的纵向冠柱作为一个单独的采矿块回收。不像前面所描述的那样，将牙冠的一小部分与肋骨柱结合起来进行挖掘，而是完整地保留牙冠，并将肋骨分开。在这种情况下，肋骨是顶下的皇冠和完成之前开采的皇冠开始。典型的树冠恢复布局包括一个运输平巷，称为槽，沿树冠的下盘纵向驱动，横向切片从槽到上盘。将横向切片以1.22 rad(70”)的速度驱动到槽内，以便于使用LHD单元将切片翻转。矿道是通过在主采场现有矿道的顶部，通过顶部到顶部基台标高的短箱形孔来建立的。在需要木材集顶，宽3.35米(11英尺)长帽是用来提供足够的空间，以操作LHD机器。不管使用的是机械化(LHD)还是常规(slushers)运输设备，欠挖充填采矿的所有其他方面都是相同的。
根据顶板位置和顶板厚度的不同，可采一次方套掏槽和两次或多次欠挖充填掏槽。以这种方式穿过一系列主采场进行采矿，需要对采场进行紧密回填。如果无法直接进入采场进行检查和充填，则从采场上方的第二切口开始钻测试孔，如果发现空洞，则引入沙子，直到空洞被填满。这种布局有效地提供了连续的挖掘。有多个面可供选择，一旦下盘槽足够先进，就可以开始一系列的采矿、充填准备和倒砂，以确保一个或多个矿体总是破碎矿石。
作为柱状开采的主要手段，下挖充填采矿法现在是方块体采矿的主要采矿方法。在横向块体中，在整个块体宽度上设置一个位于中心位置的纵向槽。槽的位置通常在下盘。
从单个切片上刮下来的碎渣滓被刮回槽中，然后横切到矿石通道上。从这种排列可以明显看出，与相邻的横向切片相比，该狭槽的开启时间更长，
因此，在smngers下可能需要额外的mat日志和额外的柱子来保持槽，直到切割完成。每一块由6块3.65米(12英尺)厚的切片组成，以这种方式用气动泥浆开采。与单面工作场所相比，多标题的可用性在更一致的基础上产生了吨位。由于填充周期(典型的大多数填充挖掘方法)造成的延迟被最小化。然而，当插槽被填满时，在新切口被打开之前，它们确实会发生。
为了进一步提高生产效率，如前所述，采用1立方米(1.3立方英尺)斗容量的柴油动力LHD装置取代空气slushers，从而机械化了8块(30米(100英尺)宽)的砌块。使用LHD设备可以开采更大的块体，在槽和矿道的位置上有更大的灵活性，这比仅局限于泥浆提升机的开采是可能的。
详细描述
发展
在Inco采用下挖充填法进行煤柱回收的矿山中，利用了原有的巷道和横切巷道，这些巷道和横切巷道最初是为了发展初级采矿的水平。在准备采矿布局时的首要要求之一是，在尽可能少的额外开发的情况下，为矿石通道确定最佳位置。由于控制槽是在下一层现有的通道上设置的，所以在底部末端的通道位置的选择是有限的。顶部的位置窗台高度很大程度上是由以下因素:(1)溜井应保持尽可能接近垂直,不应该倾向于以低于1.13 rad(65“)令人满意的水平的牵引特性在处理淤泥;(2)若矿柱从下盘到上盘长度较长，则矿道两侧的泥浆距离不得超过38米(125英尺);(3)应位于矿溜井避免岩石开发和矿业的岩石在每个连续削减,但如果矿能力的支柱是这样过度的脱落会有怀疑溜井会持续的生命支柱如果矿石,然后通过位于下盘岩石;(4)主采场采矿时获得的地质填图比设计主采场时提供的矿石轮廓和品位信息更准确，因此矿柱内的某些低品位吨数可能会因为不经济而被丢弃，这将影响到巷道的最终位置。
在顶板和肋柱回收中，只需要一个孔型，它是沿着支柱的中心线建立的。在顶部区域，通常有4块3.65米(1243米)厚的岩块被开采，破碎的岩块需要从外部岩块到山口的横泥，而在肋部，则需要在山口一侧炸出一只翅膀，不需要横泥。
主回采块(超过4片的宽度)与顶冠相似，只需要一个通道，位于中心位置槽的位置、横向排泥是将渣土移到槽位的必要条件。然而，在机械化块体中，必须携带两个矿石通道，一个位于槽的末端，另一个位于采矿块体的中心。这种安排对开辟新矿房是必要的。后面描述的过程，在LHD设备上与在污泥提升机上是完全不同的。
在Inco，常用的方法是使用罗宾斯61R天井钻钻1.5米(543)的天井。设置钻孔机的初步开发工作包括从下盘或挂壁掘进一个短(2.4times;2.4米(8times;8英尺))的通道到孔道的位置。站,3.65米(12英尺)宽6.7米(22英尺)长2.4米(8英尺)高,是发掘,1.8 x 1.8 - m (6 x 643)提高驱动的倾斜钻孔的高度6米(20英尺)铁路的基础之上。在升起的钻孔机基座上浇筑混凝土垫块。在下面一层，2.1米(7英尺)宽，3米(10英尺)高的钻头工位被安放在舷梯标高处，以便安装铰孔头。导向孔位于距轨道中心线4.5米(15英尺)处。扩孔后，在孔的底部安装一个井盖和一个控制滑槽。滑槽装有一个由气瓶启动的下悬式闸门，气瓶通过安装在舷梯上的三通阀进行控制。
当无法使用天井钻时，2.1 x 2.7 m (7 x 94%)的天井采用每9米(30英尺)用大头针支撑的天井。在吊起完成后，控制溜槽建造，然后吊起被剥离出来的个别部分的固定槽。
最大顶板
当矿道和控制溜槽完成后，顶槽从柱子的初始切割处开始。一般的做法是在钢轨的基础上加门槛，保持后面的高度在舷梯高度。如果由于某种原因，柱子要在钢轨底部以下的水平面上钻孔，则从顶部向下加宽1.5米(54米)的钻孔，并在窗台标高处加宽人孔。
在条件允许的地方，第一个切口是用螺栓和筛管作支撑来开采的。然而，在较差的地面或在主采场的基台下采矿时，则使用传统的方集法。在任何可能的情况下，都可以使用宽边和长边，但在薄弱的基础地板下或特别重的地面区域，标准的1.6米(51/，-ft)可能是必要的。广泛的设置提高了开采效率，更方便下次工作时，建设垫子。在开采的基础下，小心不突破旧的地板，特别是在含有干填料的采场。如果主采场不存在底板，则在采场和顶板之间留下3米(10英尺)高的顶板。在采用下入充填采矿法后开始初次回采的地方，许多采场的基台由层压纵梁和木垫组成。在这种情况下，最初的削减在支柱作为一个规则的削弱与纵梁张贴在标准的方式。
构建垫子
当采矿工作在顶梁上完成时，要清理掉渣滓，并在切口的整个地面上铺上一层由两根叠片纵梁覆盖的圆木和一个筛子。在3.65米(12英尺)宽的切片中，两个纵向的垫纵梁在柱子的长度上相距2.7米(9英尺)。纵梁由两块127times;203毫米times;3.65米(5times;8英寸)的材料铺设而成。(12英尺)两根木头并排放在一起，一端在另一端的中点。这个过程是遵循的支柱的长度和结果是一个连续的纵梁，203
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