CN102031971B - 露天转地下覆盖层结构与厚度的确定方法 - Google Patents

Abstract

一种硬岩采矿领域的露天转地下覆盖层结构与厚度的确定方法，根据露天转地下覆盖层的技术要求，确定整体下移层和流动层的结构和厚度，整体下移层结构由粗料和细料两部分以及所占比例确定。流动层结构主要由粒度构成、成份以及体积比确定。细料体积比在15％-30％，整体下移层的厚度为50-30m；流动层的最小厚度大于1.5倍的分段高度；覆盖层的总厚度等于整体下移层厚度与流动层厚度相加之和。依照本发明的确定方法，使露天转地下矿山有效防止边坡滑塌造成的冲击地压破坏，有效迟滞地表降水涌入井下的时间，大幅降低井下泥石流的发生的概率，减少通风漏风损失80％以上，并可控制冬季井下和地表的温度交换，防止地表冷空气侵入井下。

Description

露天转地下覆盖层结构与厚度的确定方法

技术领域

本发明涉及一种硬岩采矿领域的露天采场与地下采场之间安全保护层-覆盖层的安全结构和合理厚度的确定方法领域，特别是涉及一种地下采矿崩落法的露天转地下矿山在过渡期，露天转地下覆盖层结构与厚度的确定方法。

背景技术

露天转地下开采的矿山通常是矿体延伸较深、覆盖层不厚、多为中等厚度或者厚大的急倾斜矿床。露天转入地下开采的矿山要考虑原有露天生产工程和生产设施的有效利用问题，以及过渡期联合生产阶段的工艺衔接和相互配合问题，使露天开采平稳过渡到地下开采阶段，使矿山产量、经济效益和社会效益保持稳定。国内外露天转地下矿山的经验表明，矿山充分利用露天与地下开采的有利工艺特点时，可以使矿山的基建减少25％-50％，生产成本减少25％左右。

露天矿山转入地下开采过程中，由于露天采场和地下采场间特殊的空间位置关系，露天采空区内的汇水容易灌入井下造成淹井事故和泥石流灾害，一般露天转地下矿山要在地下采空区和露天采空之间构筑层状覆盖物，以起到迟滞水渗流和防止泥石流发生地作用。覆盖层一般采用废石回填或边帮削坡的方式形成，由于对覆盖层具体移动规律、渗流场特征、力学行为特点等方面的机理认识不清晰，所以在露天转地下矿山设计过程中覆盖层安全结构形式和合理厚度的确定缺乏切实理论依据，一般仅靠设计人员的经验确定，带有很大的不确定性。如果覆盖层厚度过低，结构不合理，起不到安全防护作用；而覆盖层厚度过高，则又会大幅度增加矿山基建成本，影响矿山的生产经营。我国大部分大中型冶金露天矿山、有色金属露天矿山面临或即将面临进入露天转地下开采，如何有效控制覆盖层的厚度和结构，在保障矿山生产安全的情况下节省基建投资，是硬岩矿山行业面临的亟待解决的重大问题之一。

发明内容

本发明的发明目的在于针对现有技术的诸多不足，提供一种露天转地下覆盖层结构与厚度的确定方法。该方法以保护地下开采设施、设备和人员的安全为出发点，有效地防止地表汇水突然涌入地下造成淹井事故，减少井下通风损失和温度损失，大幅降低井下泥石流的发生的概率。

实现上述目的采用以下技术方案：

一种露天转地下覆盖层结构与厚度的确定方法，所述的露天转地下覆盖层分为整体下移层和流动层，根据露天转地下覆盖层的技术要求，确定整体下移层和流动层的结构和厚度，所述方法的步骤是：

a.整体下移层结构的确定方法

(1)整体下移层的结构由粗料和细料两部分组成，以5mm为界限粒径，将组成整体层的散料分为：颗粒粒径大于等于5mm的颗粒称为粗颗粒；颗粒粒径小于5mm的颗粒称为细颗粒；

(2)整体下移层的主要粒度成份要求：粗颗粒在粒度构成中占体积比为60％-70％；细颗粒在粒度构成中占体积比为30％-40％；在细颗粒中，小于2mm的粒料在细颗粒粒度构成中的占体积比例≥60％；小于0.5的颗粒在细料粒度构成中所占体积比例≥30％；细料的渗透系数控制为10^-4m/s左右；

b.整体下移层厚度的确定方法：

细料体积比在15％-30％，整体下移层的厚度为50-30m；

c.流动层结构的确定方法

流动层的主要粒度构成在300mm-500mm之间，其主要粒度成份要求如下：一是主要粒度成份的粒径范围为100mm-500mm，其在流动层中的体积比为60％-70％，流动层中的细颗粒成份体积比为10％以下；

d.流动层厚度的确定方法

流动层的厚度和地下崩落采矿法的分段高度有关，其最小厚度大于1.5倍的分段高度；

e.覆盖层的总厚度

覆盖层的总厚度由整体下移层厚度和流动层厚度两部分组成，等于整体下移层厚度与流动层厚度相加之和。

采用上述技术方案，与现有技术相比，本发明的确定方法简单科学，其有益效果是，可以使露天转地下矿山有效防止边坡滑塌造成的冲击地压破坏，有效迟滞地表降水涌入井下的时间，大幅降低井下泥石流的发生的概率，减少通风漏风损失80％以上，并可控制冬季井下和地表的温度交换，防止地表冷空气侵入井下。

附图说明

附图1是露天转地下覆盖层构成、结构和厚度的示意图。

图中，与大气接触的第一层为整体下移层1，其厚度为H₁；整体下移层1下面是和矿石层接触的流动层2，其厚度为H₂；流动层2以下是矿石层3，其厚度等于崩落法的一个分段高度H₃。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的描述。

本发明的设计思想是：为保护地下开采设施、设备和人员的安全，防止地表汇水突然涌入地下造成淹井事故，减少井下通风损失和温度损失，根据露天转地下覆盖层的特性，提供一种露天转地下覆盖层结构与厚度的确定方法。

本方法的具体实施例

露天转地下覆盖层的形成有三种方式：

第一种覆盖层形成方式是爆破崩落边帮围岩形成法。通过爆破方法，在恰当的时机，崩落露天采场的上盘、下盘，或者端部边帮的围岩，并抛掷到露天采场坑底形成覆盖层。这种覆盖层形成方法需要精确的控制爆破参数和装药结构，以控制爆破粒度和爆破范围；其次还要很好的控制爆破规模，防止爆破次生灾害对井下和其他设施、设备、构筑物，以及人员形成危害。

第二种覆盖层形成方式是散料回填形成法。通过回填形成覆盖层，如露天开采剥离的废石等回填形成覆盖层。这种覆盖层形成方法要注意回填散料的粒度构成情况和回填过程的控制。具体回填工艺可分为两种，一是一次排弃形成全段高覆盖层，覆盖层的结构形式和粒度要求通过排弃过程的粒度自然分级实现。二是分层排弃，通过筛分等手段控制覆盖层各分层的粒度成份构成。

第三种覆盖层形成方式是第一种和第二种相结合的联合方法。具体包括两种不同的形式，一是先回填形成覆盖层的底部结构，再爆破形成覆盖层的上部结构；另外一种就是先爆破形成覆盖层的底部结构，在回填形成覆盖层的顶部结构。

覆盖层的构成见图1

硬岩矿山露天转地下覆盖层分两层铺设，上部是整体下移层1，其下部和矿石层接触的是流动层2。整体下移层1主要起防止通风漏风、防寒和迟滞水渗透的作用，粒度结构较细；流动层2和矿石层3接触，主要起防止矿石放出过程中过早贫化的作用，粒度结构较粗。

整体下移层1结构的确定方法

为防止通风漏风、降低冬季井下的温度损失、迟滞露天坑内积水的下渗，要求覆盖层和大气接触的最上一层--整体下移层1的粒度成份中要有一定的细料成份。

以5mm为界限粒径，将组成整体下移层1的散料分为粗料和细料两部分：颗粒粒径大于等于5mm的颗粒称为粗颗粒；颗粒粒径小于5mm的颗粒称为细颗粒。

整体下移层1的主要粒度成份要求如下：一是粗颗粒在粒度构成中所占比例应控制在60％-70％之间，不大于70％；细颗粒在粒度构成中所占比例控制在30％-40％之间，不小于30％。二是细颗粒中，小于2mm的粒料在细颗粒粒度构成中不小于60％；小于0.5的颗粒在细料粒度构成中所占比例不小于30％；细料的渗透系数应控制在10^-4m/s左右。

整体下移层1厚度的确定方法

整体下移层1的厚度H₁在粒度构成理想状态下(细颗粒含量大于30％以上)不小于20m。

当细料含量小于30％，按以下关系确定整体下移层1的厚度：当细料含量在30％～26％之间时，整体下移层1的厚度H₁不小于30m；当细料含量在26％～20％时候，整体下移层1的厚度H₁不小于40m；细料含量在20％～15％，整体下移层的厚度H₁不小于50m。

流动层2结构的确定方法

流动层2的粒度成份应尽量和矿石层粒度构成尽量相似，故流动层2的主要粒度构成应在300mm-500mm之间。流动层2的主要粒度成份要求如下：一是主要粒度成份的粒径范围100mm-500mm，其在流动层2中的体积比例应在60％-70％，最低不能小于60％。流动层2中的细颗粒成份应控制在10％以下，尤其是小于5mm的颗粒，应严格控制在5％以下。

流动层2厚度的确定方法

流动层2的厚度H₂和地下崩落采矿法的分段高度有关，其最小厚度应大于1.5倍的分段高度。

覆盖层的总厚度

覆盖层分为整体下移层1和流动层2，覆盖层的总厚度H由整体下移层1厚度H₁和流动层2厚度H₂两部分构成，是两者的相加之和即

H＝H₁+H₂

对采矿工艺和放矿制度的要求

当采用回填方式形成覆盖层时，如果排土场废石粒级太小，造成覆盖层最下部流动层散体块度小于采场设计平均块度。应在开采露天底下部第一分段时，调整爆破参数，适当提高炸药单耗，改善爆破条件，以降低回采矿石块度，尽量接近流动层的粒度，以防止由于粒级差别大而放矿过程中过早贫化发生。

露天坑底下的地下首采分段，采用松动放矿制度，只放出1/3的矿石，剩余矿石作为矿石垫层，以加大覆盖层厚度，提高地下开采的安全性，减小矿石的贫化率。

以上公开的仅为本发明的具体实施例，虽然本发明以较佳的实施例揭示如上，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，在不脱离本发明的设计思想和范围内，对本发明进行各种改动和润饰，都应落在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种露天转地下覆盖层结构与厚度的确定方法,其特征在于，所述的露天转地下覆盖层分为整体下移层和流动层，根据露天转地下覆盖层的技术要求，确定整体下移层和流动层的结构和厚度，所述方法的步骤是：

a、整体下移层结构的确定方法

⑴整体下移层的结构由粗颗粒和细颗粒两部分组成，以5mm为界限粒径，将组成整体下移层的散料分为：颗粒粒径大于等于5mm的颗粒称为粗颗粒；颗粒粒径小于5mm的颗粒称为细颗粒；

⑵整体下移层的主要粒度成份要求：粗颗粒在粒度构成中占体积比为60%-70%；细颗粒在粒度构成中占体积比为30%-40%；在细颗粒中，小于2mm粒料在细颗粒粒度构成中占体积比例≥60%；小于0.5的颗粒在细颗粒粒度构成中所占体积比例≥30%；细颗粒的渗透系数控制为10^-4m/s左右；

b、整体下移层厚度的确定方法：

细颗粒体积比为30%，整体下移层的厚度为30m；

c、流动层结构的确定方法

流动层的主要粒度构成在100mm-500mm之间，其主要粒度成份要求如下：主要粒度成份的粒径范围为100mm-500mm，其在流动层中的体积比为60%-70%，流动层中的细颗粒成份体积比为10%以下；

d、流动层厚度的确定方法

流动层的厚度和地下崩落采矿法的分段高度有关，其最小厚度大于1.5倍的分段高度；

e、覆盖层的总厚度

覆盖层的总厚度由整体下移层厚度和流动层厚度两部分组成，等于整体下移层厚度与流动层厚度相加之和。