底柱結構

底柱結構是冶金學名詞。是採礦方法最重要的組成部分之一。它的合理確定對采準切割工作量、礦塊(礦房)的準備速度、放礦和運搬的效率、底柱的穩固性以及礦石的損失和貧化都有很大影響。

基本介紹

• 中文名：底柱結構
• 來源：冶金學名詞
• 學科：冶金工程
• 領域：冶煉
• 釋義：採礦方法最重要的組成部分之一

簡介

底柱結構，是採礦方法最重要的組成部分之一。它的合理確定對采準切割工作量、礦塊(礦房)的準備速度、放礦和運搬的效率、底柱的穩固性以及礦石的損失和貧化都有很大影響。一般說來，底柱巷道的準備速度很慢，其勞動生產率與回採工作比較，擴大漏斗低71-75%，拉底、切割工作低60-67%；而爆破材料消耗卻分別高2.5-3倍和1.5-2倍。準備底柱巷道的勞動量很大，占回採礦塊總勞動量的20-30%。底柱礦量的比例也相當大，一般為7.5 至20-30%。如果能按具體礦山的地質和技術條件，正確地選定底柱結構形式，對改善採礦方法的技術經濟效果，具有重要的意義。

漏斗底柱

房式採礦法、強制崩落法和自然崩落法，在各種採礦技術條件的礦床開採中，其受礦巷道均可使用漏斗底柱。漏斗底柱的主要優點是:底柱受破壞較少，在縱向及橫向為礦石間壁所速接，因而穩固性較高。其主要缺點是:有大量難於掘進的巷道(漏斗和漏斗頸)，切割工作量大，效率低，底柱礦柱形狀複雜，回採礦柱的工作繁重，所引起的礦石損失也較大；由於底柱的礦柱形狀複雜，難於施工，在實際生產中，如操作技術水平不高，會使開掘出來的漏斗質量不好，桔果不但降低了出礦能力，也降低了礦石二次破碎工作質量，使勞動條件惡化。因此，這種底柱日益為他種底柱所取代。然而在礦石的穩固性不大，特別是在用自然崩落法開採的礦塊中，漏斗底柱仍屬主要的底柱形式。

在漏斗式底柱結構中，根據礦石的穩固程度和礦塊的結構要素，可採用木材支柱、混凝土支柱或可縮性金屬支柱:在穩定的底柱中，也可以不用支柱。可縮性金屬支柱一般用於開採深部礦床或礦岩不穩固的礦塊底柱巷道中，支柱間距為0.4-0.5至1.0-1.2米。國外在放礦水平巷道中，套用混凝土支柱的經驗表明，巷道在進行大規模維修以前，每個漏斗可以放出2-3萬噸礦石。在底柱巷道中，用混凝土支柱或金屬支柱，雖最初的費用較大，但在以後的生產中，這些費用可由耙礦工作勞動生產率的增加和放礦期間維護費用的降低而得到補償。

由於漏斗底柱所具有的優點，適用於各種採礦技術條件的礦床，因而在國內外生產實踐中，這種底柱獲得了普遍的套用。國內生產礦山的礦塊底柱受礦巷道，幾乎全部都是採用漏斗底柱。

某些礦山為了降低礦塊的采準切割工作量，提高礦塊出礦生產能力和採礦工勞動生產率，採用階段礦塊電耙溜井的運礦方式，取得了良好的技術經濟效果。例如我國河北銅礦用集中溜井出礦，月生產能力達2-3萬噸。蘇聯“巨人”礦井在階段自然崩落法中，採用階段礦塊溜井後，14噸和25噸電機車班裝運能力分別提高到800和1000-1200(噸公里)；井下運輸工人約減少27%。加拿大有些礦山採用這種運輸方式，也取得了較好的效果。

塹溝底柱

為了消除漏斗底柱的缺點，改善回採工作的技術經濟效果，國內外金屬礦山根據各種不同的具體條件，成功地採用了塹溝底柱。由於底柱受礦巷道的形狀(塹溝橫截面)不同，塹溝式底柱又分為“V”形塹溝底柱(簡稱塹溝底柱)、側壁呈傾斜或巷道的槽形塹溝底柱(簡稱平底柱)和受礦巷道的底板為傾斜的底柱(稱為斜底柱)。

“V”形塹溝底柱

塹溝底柱的特點在於塹溝無整體礦石構成的橫向固壁。塹溝底柱高度，塹溝壁傾角以及漏斗簡距，一般與漏斗底柱相同。與漏斗底柱比較，採用這種底柱的優點是可以簡化底部結構，因而能加快底柱的準備速度，減少回採底柱時的礦石捐失。但在中等穩固的礦石開採中，塹溝底柱不夠堅固。蘇聯羅查·盧森堡礦用塹溝底柱在堅硬穩固的礦石開採中，為了減少大塊礦石在漏斗頤中的堵塞事故，改漏斗照塹溝底柱為放礦槽形塹溝底柱後，清除底柱巷道的堵塞時間約減少67-75 %。由於這種底柱具有上述優點，這就使得國內外某些具有礦石穩固，礦體較規則的礦山，日益將漏斗底柱改為塹溝底柱。

河北銅礦在用深孔崩礦的礦塊中，分別進行了塹溝拉底法與深孔漏斗拉底法的試驗。結果表明，與深孔一次擴漏斗的拉底法比較，塹溝拉底法勞動生產率高，炸藥消耗量低，能更好地保證質量。

平底柱

隨著拉底技術的發展和大型裝載設備的運用，可在厚礦床開採中採用平底柱結構。在這種底柱結構中，一種是將拉底水平和放礦水平布置在同一水平上；另一種是將拉底水平，放礦水平和運輸水平三者布置在同一水平上。

在最簡單的平底柱中，布置一條裝運巷道(電耙平巷或橫巷)和自回採工作面放出礦石用的矩形斷面的水平的或微傾斜的巷道出礦口。

在平底柱結構中，只有具備裝礦設備(有時無裝礦設備也可用電耙借裝車台裝礦)的礦山，才宜於採用拉底、放礦和運輸三者位於同一水平的方案；當無這些設備時，必須設定獨立的運輸水平，因而只能採用拉底和放礦位於同一水平的方案。

平底柱除具有塹溝底柱的優點外，還筒化了礦塊(礦房)的底部結構，減少了切割工作量；這種拉底方式的效率高，速度快，放礦條件良好，放礦效率高，同時回收平巷上部礦柱也比較安全。其主要缺點是底柱的穩固性較塹溝底柱更為削弱，底柱上的三角礦石堆難於回收。

用房式採礦法開採圍岩穩固、礦石堅硬、寬度為20-30米以下的礦房，且具備所必須的裝載設備時，可以採用這種底柱方案。也只有在這樣的條件下，平底柱方案的優點才能實硯。因此，在不具備上述條件，特別是不具備裝載設備條件的礦山，不能採用這種底柱。根據我國的實際情況，生產礦山暫不宜推廣平底柱方案。

斜底柱

斜底柱方案在國外礦山獲得了套用，並取得了較好的技術經濟效果。斜底柱結構的特點為受礦部分不是漏斗，而其底板為一傾斜的斜面塹溝。在這種底柱中，根據放礦和裝礦方法的不同，礦房中的礦右基本上分為經格箭水平(或電耙水平)用礦石自重裝草的方案和把礦石放到運輸巷道的底板上，用裝礦機裝車的2種方案。

斜底柱結構的優點，除基本上與塹溝底柱相同外，使用斜底柱時，礦塊的切割工程要比用漏斗底柱低50-70%，而且在底柱準備工作中，采出的大部分礦石，可利用重力放出，從而改善了拉底工作的條件。

在礦石為中等穩固以上的傾斜和急傾斜中厚與厚礦體開採中，能夠有效地套用斜底柱結構。由於斜底柱本身的特點，一般用於礦房沿走向布置的礦床開採中。

混合式底柱

在實際生產中，還有採用前述的聯合方案(一般稱為混合式底柱)，以充分發揮各自的優點，克服其缺點，來提高礦塊(礦房)的山礦能力。

設有漏斗和塹溝的或漏斗及平底柱的混合底柱，一般用於兩個步驟開採的礦塊中，即在回採礦房時，用塹溝底柱或平底柱準備鄉而在回採礦柱時用漏斗準備，其目的在於降低礦柱高度，提高底柱強度。這類混合底柱分別在蘇聯共產國際礦和索科爾礦採用過。

採用設有同類受礦部分的混合底柱的目的是從結構觀點上看，由於礦體輪廓不規則,須使礦柱有較高的穩固性，並減少採準工作量；從放礦觀點上看，為了適應集中作業的需要，增加礦塊中受礦部分的面積，以擴大礦塊的放礦能力。河北銅礦在深孔階段礦房採礦法中採用混合底柱，使礦房晝夜生產能力達到800-1200噸，較一般採礦場生產能力約提高1-2倍。

總結

在選擇合理的底柱結構的同時，根據具體的礦山地質條件和設備條件，鑿岩爆破參數應使崩落的礦石塊度保證最有效的放礦工作。

根據我國礦山的具體條件，裝運機械化的水平，以及採用各種底柱結構的經驗，認為在大量崩礦採礦法中，採用格篩放礦漏斗(或“V”型塹溝)底柱和電耙運礦漏斗(或“V”型塹溝)底柱，仍屬最有效的底柱結構形式，宜於大力推廣。在礦石為中等穩固以上的傾斜和急傾斜中厚礦體開採中，宜組織試驗經格篩放礦(或電耙運礦)用礦石自重裝車的斜底柱方案，取得經驗後可以推廣。