1、分裂机液压锤露天采矿法
岩石分裂机的结构如图1所示,主要由可拆卸的手柄1,由高低压软管、快速接头组成的进出油路2,柱塞3,防止污物和污水进入缸体的防刮油双唇口防尘圈4,缸套5,活塞杆用超高压往复运动密封圈6及档圈7,超高压静密封8及挡圈9,超高压活塞用密封圈10及缸体11组成。它实质上是一个共缸体的并联小油缸缸组,当高压(200MPa)液压油进入活塞大端时,全部柱塞上升(有时不同步)顶在岩石的孔壁上,利用岩石的抗张强度大大低于其本身的抗压强度这一力学特性,分裂机在岩石分裂孔内产生巨大的张力,将岩石从矿脉上分裂下来,再用液压锤将大块岩石破碎成小块。
1.1设置配置
该采矿法所需的设备如下:
(1)分裂机:惊天液压机械制造有限公司生产的系列产品,见表1。
(2)穿孔机、破碎锤、装载机:用同一装载机底盘,换上分裂机专用的穿孔机具、破碎锤或铲斗,可分别用于打孔、破岩和装载。
1.2开采方法
在露天开采中首先要开拓出生产工作面。如果矿体自然形成有2个或2个以上的自由面,则可利用这些自由面作为生产工作面。
如果矿体是水平的,则要在平面上开沟掏槽,以便形成2个或2个以上的自由面,其方法如图2所示。
分裂孔2、3、4、5、6(放分裂机)的孔深为800mm,孔径依分裂机外径规格而定(参见表1),2、6孔的孔向为50°-80°,3、5孔的孔向为30°-50°,掏槽孔4的孔径要大于或等于分裂孔的孔径,孔深要大于分裂孔孔深,孔向垂直,孔距在小于分裂孔的孔距,孔距越小效果越好。分裂孔孔距视岩石抗张强度而定,通常为500-800mm,孔距随岩石抗张强度增大而减小。分裂时将分裂机放入分裂孔内,分裂力的方向要指向掏槽孔。可先分裂靠近掏槽孔的分裂孔,也可同时分裂各分裂孔。岩石在分裂力的作用下向掏槽孔的方向移动,由于孔向是倾斜的,这样在分裂孔与掏槽孔中间的岩体就会向地表方向涨起,并形成V形切面,在原水平矿体上形成沟槽。该沟槽可作为采矿或采石的推进工作面,具有2个自由面。
(1)具有2个自由面的采矿采石法(如图3所示)。
在水平面上打垂直向下的孔,在垂直面上打水平向内的孔,孔径依分裂机外径而定,孔沉800mm。对应的垂直孔及水平孔最好打在同一垂直面上,孔距视岩石的抗张强度而定。如果是开采石方,欲获得理想的尺寸和形状,孔距可小而密,也可打些不放分裂机的开槽孔。在垂直孔内分裂机的分裂力要指向垂直的自由面,在水平孔内分裂机的分裂力要指向水平的自由面,开机时要同时起动垂直孔及水平孔内的分裂机。分裂下来的大块矿石,可用液压锤破成小块。
(2)具有3个自由面的采矿采石法(如图4所示)。
在水平面上打与2个垂直自由面平行的垂直孔,在2个垂直面上打与水平面平行的孔,孔径依分裂机外径而定,孔深800mm,垂直孔内分裂机的分裂力指向临近的垂直面,水平孔内分裂机的分裂力指向水平面。分裂机可同时或分别工作将岩石分裂,当采石方时必须同时工作,否则分裂的岩石得不到所需的形状和尺寸。孔径的大小视岩石的抗张强度而定,采石方时,孔距要小些、孔要密些,或打些预裂孔。
(3)自由面倾斜的采矿法(如图5所示)。
在倾斜的自由面上打有一定角度的孔,分裂机的分裂力指向内夹角,孔深800mm,孔径依分裂机外径而定,工作时分裂机同时工作将岩石分裂。
(4)地下采矿及开凿峒室、隧道施工法(如图6所示)。
在地下采矿时,工作断面很大,如图6a所示,在做好安全保护的条件下,在欲开采的断面上先布孔位。先在接近底板处开槽(由密集的钻孔组成,称为水平槽),在靠近边侧钻密集的孔称为边槽,边槽深度为800mm。在靠近槽沟处要打2排倾斜孔,第一排斜孔角度为30°-50°,第二排斜孔角度为50°-80°,如图6c所示。
在开凿隧道时,如图6b所示,可在靠近底板处先开一水平掏槽,也由密集的钻孔所形成。在靠近槽的上边先打2排倾斜孔,第一排倾斜角度为30°-50°,第二排斜孔角度为50°-80°。在开始分裂前要先将分裂机放入第一排斜孔内,分裂方向指向掏槽,在分裂力的作用下使岩石形成V形模块,与岩体分离后再分裂第二排斜孔。这样,在断面上形成一个很大槽沟,就产生一个分裂自由面。然后按需要在断面上布孔,按自由面的方向一层一层逐步将岩石分裂,分裂下来的矿岩用运输机械运到地面。
分裂孔和掏槽孔的孔径依分裂机外径而定,孔深800mm,孔距和排距视矿岩的抗张强度而定。如要求峒室或巷道周边平整,可采用打密集孔的方法。全部分裂后即完成一次开采或掘进周期,然后重复上述过程。