无底柱分段崩落采矿法

无底柱分段崩落采矿法

sublevel caving wilhout sill pillar

和补偿空间。常用的拉切割槽方法是.自拉槽 巷道凿上向平行或扇形中深孔，并以拉槽天 井作为自由面和补偿空间逐排爆破这些炮 子L。 回采在回采进路中凿中深孔或深孔。 中国多数矿山使用安装在TJ一25型或FTY- 25型台架上的YGZ一90型或YG一80型凿岩 机凿中深孔，少数矿山使用安装在C丁cQ- 500型凿岩台车上的YQ一80型潜孔钻机凿深 孔，个别矿山也有使用全液压凿岩台车凿中 深孔或深孔的。炮孔在一排内多成单中心扇 排列，孔底距是排距的1一2倍，排面倾角多 为900。对于中深孔，孔径为51~65mm，边孔 角为45口一550，炮孔排距为1.5一2.sm，每排 9~13个炮孔。对于深孔，孔径为80mm，边孔 角为500一600，排距为2.0一2.sm，每排7个 炮孔。深孔常用于炮孔壁易掉碴的场合。在多 数情况下，一次爆破一排中深孔或深孔，在回 采进路端部向崩落岩石侧向挤压爆破。爆破 使用按油炸药、稍按炸药或钱松腊炸药。用风 动装药器装药。用导爆管和雷管或导爆索起 爆。为了减少扇形炮孔组末端产生的大块，一 些矿山使用孔底起爆技术，即将雷管装人炮 孔末端，使雷管的集中穴朝向孔口，以保证雷 管能从孔底向孔口传爆炸药。一排中深孔爆 下的矿量为600~800t。中国矿山多用ZYQ- 14型气动装运机、Zm“柴油铲运机或1.5或Zm“电动 铲运机运搬矿石。为了减少大块矿石在眉线处堵塞通 路现象和降低出矿过程中的矿石损失与贫化，应沿回 采进路端部矿石堆的全宽铲装矿石。每次出矿一个班 取一个矿样。当矿样品位降低到经济合理的放矿截止 品位时，便停止出矿而爆破下一排炮孔。在独头回采进 路作业时，要进行局部通风。用局扇将阶段运输巷道中 的新鲜空气通过通风天井、分段运搬联络巷道和回采 进路中的风筒压入回采进路端部，污浊空气沿回采进 路、分段运搬联络巷道和通风天井排出。 评价与有底柱分段崩 落采矿法相比，无底柱分段崩 落采矿法的优点是:结构简 单，采掘作业机械化程度高， 适应矿体形状、倾角变化的能 力强，采准工作量小，开采强 度大，经济效益好。其缺点是 对回采作业地点通风困难。中 国梅山铁矿使用无底柱分段 崩落采矿法在1985年取得的技术经济指标是:采准工 作量4.21m/kt;CTC一7。。型凿岩台车台效2.86万m/ a:ZYQ一14型装运机台效7.6~8.。万t/a，回采工人劳 动生产率13.33t/人·班;矿石损失率19.91%;矿石 贫化率17.23%;原矿成本13.14元八。 适用条件急倾斜厚矿体或任意倾角的极厚矿 体，矿石中等稳固以上，围岩易于崩落，崩落矿岩无自 燃性和粘结性，地表允许陷落。 简史和趋势这种采矿法在20世纪50年代出现 于瑞典。60年代，由于使用了自行采掘设备，这种采矿 法的优点更加明显。许多国家相继使用。中国在1965 年开始试用。1966年和1967年先后在弓长岭井下铁 矿和大庙铁矿试验.197。年试验成功。随后在一些金 属矿山和化工矿山推广。80年代大型铁矿几乎全部使 用这种采矿法。这种采矿法的发展趋势是增加分段高 度和回采进路间距.改进放矿制度使出矿过程中的矿 石损失与贫化降低。 wUd}之hU fend田n bengILJo eo}kuangfo 无底柱分段崩落采矿法(sublevel eaving wi- thout 5111 pillar)在回采进路中用上向扇形中深 孔或深孔和挤压爆破向松散矿岩崩落落矿步距内的矿 石，落下矿石在崩落岩石覆盖下从回采进路端部放出 的分段崩落采矿法。自行装运设备从回采进路端部的 矿石堆中铲运矿石至溜井放至运输水平。放矿结束后 进行下一步距落矿。 结构参数和采准阶段高度一般为50一7Om。将 阶段的200~300m长划分为一个盘区。一个盘区有一 条设备井和一条或两条电梯井。这些井可由一条料坡 道代替，此时盘区长可加倍。当使用装运机出矿时，每 隔40~60m掘

进一条溜井和一条通风井;当使用铲运 机出矿时，每隔80~150m掘进一条溜井和一条通风 井。中国矿山在使用YGZ一90型或YG一80型凿岩机或 易热潍;{礁蔽义_ r日理尸亡于‘，.r、、1 IJ~、、11一、、11、，刃么气‘目甲理l。，尹云弓之护.八、n了l斤mn了盆r.we、、了7，;尸勺: 」LI、性l含、:了，粗乡恻肠‘瑙印，、艺产.、理2十产一，，Z尸0吧月0。翎习刃比U以皿乙一一-习2‘夕一J， 竺_、均玄‘、日必_____一皿四~囚州尸_二U~L、汉\\、入\\、一碑-一二尸J‘二_J， 尹气一气产弋户，尸闷尸一吧~弋一气.，盯~弋，弋~勺尸‘了一产r~兮.气~、一、尸勺r一.、、1了厂r—一门l ‘卜~入二‘盖石、，之、-‘、~，匕洛~自‘‘公‘‘丫‘，)‘盏-、_、‘.、玉么J一~1月二__」’ 入\\\\、~入么二、一入月二、气-叫芍丫‘\\\\、、、、心一工上盆一~J 筐鑫夸笋立拟缪鲜窘灿辛一。 卿 无底柱分段崩落采矿法 1一阶段沿脉运输巷道;2一阶段回风巷道;3一设备井;4一电梯井; 5一带分枝的溜井;6一通风天井;7一设备井联络巷道; 8一设备检修桐室;9一分段运搬巷道;10一回采进路;11一拉槽巷道; 12一拉槽天井;13一中深孔;14一崩下矿石;15一崩落岩石 YQ一80型潜孔钻机时，分段高度为10m左右。与这种 分段高度相配合的回采进路间距为10m，回采进路断 面尺寸为3m火3m一4rn又3.sm，当使用两种凿岩机和 潜孔钻机时，落矿步距分别为1.sm左右和2.0一 2. sm。瑞典采用液压凿岩机和液压潜孔钻机时，分段 高度分别为15或ZOm，与这种分段高度相配合的回采 进路间距分别为15和22.sm，回采进路尺寸分别为 5.smx3.sm和6.omx4.6m，落矿步趾分别为17~ 2·O和2.sm。分段高度由15m增加到Zom，可使脉内 采准工作量减少5D%。用一条回采进路去回采的一条 矿石，称为分条。当矿体厚度不超过两个分条宽度时， 多沿矿体走向布置回采进路。否则多垂直于矿体走向 布置回采进路。采用垂直于矿体走向布置回采进路的 无底柱分段崩落采矿法时，盘区中各种采准巷道的位 置见图。盘区中的采准工作从掘进设备井和电梯井开 始，在每个分段则从设备井向两侧掘进各种采准巷道。 回采进路等巷道常用喷锚网支护。 切割切割是在开始回采落矿前在每个分条的开 始回采落矿处拉一个切剖槽，作为回采落矿的自由面 CAD技术在北洺河铁矿中深孔设计中的应用

CAD技术在北洺河铁矿中深孔设计中的应用 兰建 李迎峰 卢才武 西安建筑科技大学

摘要 本文利用VB技术对AutoCAD进行了二次开发，实现了北洺河铁矿中深孔设计的自动化。本论文的研究成果在北洺河铁矿试运行中表明是成功的、可行的。 关键词 中深孔设计 CAD技术 VB

The Application of CAD Technology in Middle-long hole Design of Beiminghe Iron Mine

Lan Jian Li Yingfeng Lu Caiwu

(Xi’AnUniversityofArchitecture&Technology,xi’an,710055;firstauthor,man ,25,graduate student)

Abstract：Using VB technology to develop secondly the technology of CAD and realizing middle-long hole drilling’s automation in Beiminghe Iron Mine. This software indicate that it is feasible and successful after used in Beiminghe

Iron Mine.

Key words：middle-long hole drilling CAD Technology VB 1引言

作为一个新型的大型矿山，北洺河铁矿无论是在管理或是生产上都应该实现计算机管理。而在既费时、费力、又繁杂、重复的中深孔设计工作上更应如此。尽管目前与中深孔设计有关的CAD应用软件也比较多，然而，纵观这些软件不难发现，这些软件几乎都存在以下一些问题：

（1）软件通用性不强。这些软件几乎都是针对某个矿山而设计，因而对矿体走向比较复杂的北洺河铁矿就无能为力。

（2）对中深孔设计比较重要的环节——炮孔排面设计，这些软件几乎都没有涉及到，这也不能满足中深孔设计自动化要求。

（3）这类软件都没有实现炮孔排面的剖切，只是用扫描仪或者数字化仪等设备来得到用人工绘制好的炮孔排面剖面图，这在很大程度上降低了设计效率和精确度，限制了中深孔设计软件的广泛应用。

本论文针对中深孔设计现状，对CAD技术在中深孔设计中的应用进行了深入的研究，在此基础上开发了一套无底柱分段崩落法扇形中深孔设计CAD软件，以实现北洺河铁矿中深孔设计自动化。 2 系统设计的基本原理和方法

该CAD系统按其功能可以分为以下几个模块：采场的选取；炮孔排面布置；炮孔排面剖切；炮孔设计；装药设计；技术经济指标计算；标注；图形查询；设计文档生成等。各模块之间相互关系如图1所示： 2.1菜场选择

北洺河铁矿属大型矿山，在生产时会分不同的采场进行作业或多采场同时作业。因此在系统中如何管理（包括在系统中建立新的采场，删除不必要的采场和进入工作采场）这些采场，这是系统必须考虑到的，而采场选择模块正是实现此功能。 2.2炮孔排面布置

炮孔排面布置就是在采场平面、剖面图上进行排面炮孔的布置。炮排布置时应本着先剖面、后平面的原则，即：先在剖面图进行炮孔排面布置，人后再转到采场平面上进行布置。炮孔排面布置的方法如下： （1）在采场平面图上进行切割槽布置；

（2）选取要进行炮孔排面布置的进路、切割巷和联巷的剖面图；

（3）在剖面图上确定炮孔排面的起始点和终点、炮孔排面的排间距、根据起始点和终点来确定炮孔排面布置的方向，并沿此方向来布置炮孔排面；

（4）对已经布置好的炮孔排面线进行修改，可以对炮孔牌面线进行添加、删除、平移、延伸、修剪等；

（5）按布置方向对炮孔线进行文字标注；

（6）按炮孔排面在剖面图上的相互关系，将这些炮孔排面在平面图上投影，完成平面图炮孔排面的布置，并按相同的方向在平面图上进行炮孔排面标注； （7）检查炮孔排面布置情况，发现有布置不合理的地方，则再次打开纵剖面图，在纵剖面图上进行修改，然后再重复（3）、（4）、（5）的步骤，直至满足设计要求。

2.3炮排炮孔设计

北洺河铁矿主要采用无底柱分段崩落法，利用扇形中深孔爆破落矿，扇形中

深孔设计的方法是：按高于巷道底板1.2米出确定发射中心，输入边孔角（α），孔底距（d）和孔底距范围（[lα,uα]）后，确定第一和最后一个炮孔，按a=m*w(m为炮孔密集系数（1.0～1.2），w为最小抵抗线)确定孔底距。布置方向按两边向中间进行，此时最后两条炮孔的孔底距（dl）会出现以下几种情况： （1）dl< DIV>

（2）dl>uα；删除除由边孔角确定的两条边炮孔的其它炮孔，按新的孔底距d=d-0.05重新布置炮孔；

（3）lα≤dl≤uα；按逆时针方向给炮孔标注，同时填入炮孔工程明细表，完成对该炮孔的设计。根据不同的情况进行不同的操作，最终完成炮孔设计。 2.4装药设计

装药设计模块的目的是为了进行炮孔装药优化和计算炮孔炸药单耗。在进行扇形中深孔装药设计时，应考虑五个因素：中深孔的直径、孔深、最小抵抗线、孔间距和单位炸药消耗量。其中最小抵抗线可由公式（1）求出，孔间距可由公式（2）求出，单位炸药消耗量可由公式（3）求出。

W = d√ 0.785△τ（mg） ，m (1) a = （1.1~1.5）W，m (2) Qp = qWS，kg (3） 式中：

d——孔径，m; △——装药密度，kg/m3;

τ——孔深装药系数，0.7～0.8； q——单位炸药消耗量，kg/m3; m——孔深密集系数； W——最小抵抗线，m;

q——炸药单耗，kg/m3; s——排扇形孔的崩矿面积，m2

a——空间距 Qp——总装药量

2.5技术经济指标计算

在中深孔设计中，一些矿量指标最终要汇总到一张表格中，即技术经济指标表。技术经济指标表是中深孔设计的主要内容之一。在指标表中，最基本的指标有六项，它们是：地质矿量、上接矿量、下转矿量、设计损失矿量、设计贫化矿量、带矿量。这些量主要是通过多边形求交或求并得出面积，当面积求出后，可以根据公式（4）和（5）求出其矿量。其它的技术经济指标通过它们之间的关系而求得。

1 Q= ( S1+S2+3

1 Q= ( S1+S2

3

其中;

△s=

|S1–S2|

×h×v (当△s>40%时) (4) √S S )

12

) ×h×v (当△s≤40%时) (5)

×100%

max(S1,S2)

Q:矿体的矿量；S1：某矿块的面积；ν:矿块容重 S2：相邻矿块的面积；h:相邻矿块的距离

2.6设计文档生成

中深孔设计的图形最终要加上标准图幅，以蓝图的形式给出。根据实际的需要，标准图幅分成了四种；0#图纸、1#图纸、2#图纸、3#图纸。除了0#图纸只能在长加1/8或者其倍数，其它三种图纸都只能在长和宽上再加1/8或者1/8的倍数。根据采场的实际大小，选择适合采场的标准图幅。当标准图幅选择好后，就可以依此对采场平面图、各剖面图、各切割巷、进路和联巷的炮孔设计图以及指标表和采场说明书添加标准图幅，形成中深孔设计文档，并最终去指导施工。 3应用实例

本实例将结合北洺河铁矿具体介绍该CAD系统在该矿中深孔设计中的应用。 3.1北洺河概况

北洺河铁矿床埋藏于北洺河河床之下。产于中奥陶统石炭岩与燕山期长玢岩接触带，为一接触交代矽卡型磁铁矿。已探明储量（级别B+C+D）7909.71万t，全矿平均品味49.78%，主矿体为Fe7和Fe6.Fe7矿体产状受接触带的控制，北翼倾角3o～45o，南翼倾角6o～60o,矿体走向长1620m，宽92～376m，最大厚度160.68m，平均厚度44.91m,平均品味51.04m。埋深265.87～679m。Fe6走向长360m,最大厚度为68.5m，平均品味49.27%，埋藏深度285～476m.图2是北洺河铁矿11号勘探线矿体形态。

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