开采过程包括水下采掘矿砂,从水底将矿砂提升到选矿设备,集中洗选、回收重矿物,将尾矿排弃到船后的采空区(图1)。
采砂船开采
用采砂船采掘充水量大或水下砂矿床的作业。
- 英文名称
- dredging
- 所属学科
- 矿业工程
使用最多的采砂船是链斗式采砂船,其挖掘装置是一条由许多挖斗组成的斗链,工作时它被上导轮的主驱动带动回转,当上导轮转动时,斗链由斗桥上的托辊和下导轮引导,以一定的速度围绕上下导轮及斗桥运转,挖斗在重力作用下插入矿岩,并将其挖掘上来。斗桥的上端固定在由两个轴承座支撑并与上导轮同心的支撑轴上,因此斗桥连同斗链可以在垂直面上绕支撑轴上下摆动。斗桥的下端由钢绳通过提升斗桥滑轮组悬吊在前桅杆上,钢绳的另一端绕在起落斗桥的绞车上,斗桥的悬吊装置可以调整和保持斗桥在需要的挖深层位上挖掘土岩。在船的尾部有两个用以固定采砂船的桩柱。船工作时,其中一个提起,称为非工作桩,另一个下放并插入尾砂堆中,称为工作桩。船工作时是以工作桩为圆心,在水面上做扇形的圆弧运动。因此,挖斗既有回绕上下导轮及斗桥的运动,又有以工作桩为中心的圆弧运动,是一种复合运动。挖斗挖掘的土岩随挖斗沿斗桥提升到上导轮处翻卸,并通过装矿漏斗卸入圆筒筛,进行冲洗、碎散和土岩筛分。筛上的砾石和杂物经过砾石溜槽,由带式输送机排到船尾采空区(图2)。带式输送机是由传动装置带动,并由带式输送机固定钢绳悬吊在后桅杆上。砾石带式输送机可通过绞车进行起落,调整高度。筛分下来的矿砂进入选矿设备进行选矿,选别的细泥尾矿由尾砂槽排弃到船后采空区。船的移动主要是靠两个桩柱进行的,船移动前先将斗桥提升到水面以上,然后通过两个桩柱交替提升和下放,同时船配合进行往复回转,实现向前移动一个步距。
船挖掘时,先放下斗桥,然后开动横移绞车,使斗桥由工作面的一角转到另一角。挖掘一个分层后,斗桥再下放一个分层厚度,开动返程绞车,向另一角回转并挖掘下一个分层矿岩。如此反复,由地表一直挖到砂矿底板为止。
当划定矿区和采区后,采砂船开采的起始位置及其推进方向,通常是按采砂船开采推进方向和顺序与河流方向或矿床底板倾斜方向的相对关系进行分类,可分为上行(逆河流或逆矿床底板倾斜方向)、下行(顺河流或顺矿床底板倾斜方向)及上行与下行联合推进开采3大类。
在一般情况下,上行开采用得比较多,其主要原因是可防止工作面被细泥尾砂污染,可以利用尾砂筑坝以提高水位,有利于尾矿场的布置等,因而可以提高采砂船的生产能力。如果矿区内有废弃的矿坑和空洞时,上行开采可避免采池突然漏水而发生拖船事故。当补给水的流量小和采用筑坝开拓时,则宜采用下行开采。
采砂船开采的开拓系统指形成供采砂船工作的基坑(或水池),并为开辟开采工作面准备出必要的空间,即保证船能自由调动,达到使采砂船能顺利地接近砂矿体并进行开采。开拓方法需要根据砂矿床的赋存条件和所选用的采砂船的规格来确定,主要有3类:基坑开拓、筑坝开拓和联合开拓。
采砂船的采矿方法包括回采路线、回采方法和采场构成要素3个方面。一般采砂船开采中,回采路线分为纵向(沿走向)、横向(垂直走向)和混合式3大类。
根据挖斗在工作面上运动轨迹、船的移动方式以及船与采场纵向轴线相对位置3个主要因素,对链斗式采砂船回采方法进行分类,主要有掏槽法、分层回采法、半工作面回采法、阶梯工作面回采法、半步回采法、混合回采法、横移回采法、三进一退回采法和桩柱-钢绳式联合回采法等。
采砂船开采的矿砂,经过洗选后的尾砂及砾石等杂物,需要及时排弃到船尾后的采空区内。采砂船开采排弃尾砂的方式有:单层排弃法、双层排弃法及多层排弃法3大类。
条目图册
扩展阅读
- 王运敏.现代采矿手册.北京:冶金工业出版社,2012.