CN102359377A - 矿柱群立体分区协同崩落采矿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿柱群立体分区协同崩落采矿方法。该方法将大空环境下具有稳定性显著相关的矿柱群作为一个协同崩落单元，在协同崩落单元的三维立体内进行分区，每个分区为一个具有独立自由面和补偿空间的爆区；一个崩落单元内的各分区实行一次爆破，区间微差起爆或同时起爆，协同崩落；各分区之间的起爆顺序在空间位置上可以连续或不连续，其爆破方向形成相互挤压；不同分区内炮孔的起爆顺序及爆破方向互不关联。本发明方法适应于大空区环境下协同回采多个矿柱和处理多个空区，将空区处理与矿柱回采按一个步骤完成，为地下开采大空区环境下的矿柱群提供了一种安全、高效和大产能、低成本解决方案。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属矿山地下采矿方法，特别是大空区环境下矿柱群立体分区协同崩落采矿方法。
背景技术
现有采矿方法针对金属矿山空区条件下的矿柱群进行地下回采时，受到诸多制约，一般均需要实行两个步骤才能完成。第一步处理空区，第二步回采矿柱。主要有两种方法，第一种方法是首先采用充填物料将空区进行充填处理，然后采用钻孔爆破法回采矿柱；第二种方法是首先采用钻孔爆破法或峒室爆破法崩落空区顶板处理空区，然后采用钻孔爆破法回采矿柱。第一种方法需要充填处理空区，一般需要采用胶结充填方式，其工艺复杂、投资大、成本高，还存在矿柱回采规模很小、效率很低的问题，故一般在具有特殊要求的条件下采用。第二种方法采用爆破法处理顶板或回采矿柱时，在开采区域内进行平面分区，以这种分区作为一个爆区，按爆区爆破崩落顶板或矿柱。已有的爆破崩落处理顶板或回采矿柱的方法主要有钻孔爆破崩落法和峒室爆破崩落法。钻孔爆破法可以处理空区或回采矿柱，在一个爆区内布置中深孔或深孔，中深孔或深孔呈排面或呈束状布置，排面炮孔可平行布置或扇形布置；在分区内布置一个或多个平行切割槽，排面炮孔以切割槽为爆破方向组织爆破作业。峒室爆破法用于处理空区，一般利用地下空区作为自由进行定向爆破崩落顶板。第二种方法需要首先采用爆破法处理空区，容易使矿柱遭受破坏，往往导致回采矿柱时存在重大安全隐患，尤其是采用峒室爆破法处理空区时，对矿柱的破坏作用更加严重。并且由于空区的存在不能形成挤压爆破，往往造成爆破效果很差，大块多。当顶板为围岩时，由于废石首先进入空区，将造成大量的矿石贫化或矿石损失。对于地下大空区环境下的矿柱群，一个爆区很难有效爆破相互关联的具有结构稳定体系的矿柱群，因而当爆区实施爆破后，往往给后续空区处理和矿柱回采带来严重安全隐患。因此，针对大空区环境下的矿柱和矿柱群的回采，国内外一直没有很好的解决方案，不能满足安全、高效、低成本回采空区环境下矿柱群的需要，导致生产过程中频繁发生安全事故，造成矿柱资源的大量损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种安全、高效、大规模开采矿柱群的立体分区协同崩落采矿方法。
本发明提供的这种矿柱群立体分区协同崩落采矿方法，是将具有稳定性显著相关的矿柱群作为协同崩落单元，在协同崩落单元的三维立体内进行分区，每个分区为一个具有独立自由面和补偿空间的爆区；一个崩落单元内的各分区实行微差起爆或同时起爆，一次协同崩落；各分区的起爆顺序在空间位置上可以连续或不连续，其爆破方向形成相互挤压；在分区内按常规方法布置扇形排面炮孔或平行排面炮孔，实行排面孔同段微差起爆。
本发明将三维立体内的多个分区组成一个崩落单元，一个崩落单元实行一次爆破，针对大空区环境下一个或多个阶段和较大立体范围内的矿柱区域进行协同崩落，实现了矿柱群大规模高效崩落。本发明可以将稳定性相互关联的矿柱区域作为一个崩落单元实行一次协同崩落，将空区处理与矿柱回采按一步骤完成，可以避免区域内一个矿柱或一个空区顶板崩落后，导致区域内未崩落的矿柱或空区顶板遭受破坏，有效消除关联区域内的安全隐患；并且简化了关联区域内的作业工序。各爆区形成相互挤压和碰撞，避免了大空区条件下大块产出率高和爆破效果差的问题。本发明方法为地下开采大空区环境下的矿柱群，提供了一种安全、高效和大产能、低成本解决方案。
附图说明
图1是用本发明方法的方案示意图。
图2是图1沿II-II线的剖视图。
图3是图1沿Ⅲ-Ⅲ线的剖视图。
图4是图1沿Ⅳ-Ⅳ线的剖视图。
具体实施方式
各实施方案的不同特征体现在崩落单元的对象、协同崩落的三维立体分区布置方式、分区数量及分区起爆顺序等方面；在崩落单元的分区内均采用常规中深孔或深孔凿岩和微差排面炮孔控制爆破方法；崩落单元爆破落矿后均采用常规方法在履盖岩下出矿。
实施方式一的回采对象为大空区条件下的矿石间柱和矿石顶柱的矿柱群，参见图1-图4，间柱包括房间柱和盘间柱，间柱长30m～100m、宽15m～25m、高40m～60m。矿柱群回采的重点是在矿柱回采过程中保证安全生产，并实现高效率和低成本。将房间柱J2-3、J2-4、J3-2、J3-3、J3-4与盘间柱P3-1、P3-2、P3-3、P3-4和顶柱D2-5、D2-6、D2-7、D2-8、D3-2、D3-3、D3-4、D3-5、D3-6、D3-7、D3-8、D3-9等矿柱划分为一个崩落单元。在这一崩落单元的三维立体内，划分间柱分区J2-3、J2-4、J3-2、J3-3、J3-4、P3-1、P3-2、P3-3、P3-4和项柱分区D2-52、D2-61、D2-62、D2-72、D2-81、D2-82、D3-21、D3-22、D3-31、D3-32、D3-41、D3-42、D3-51、D3-51、D3-61、D3-62、D3-71、D3-72、D3-81、D3-82、D3-91等30个分区，实行一次爆破，协同崩落。每个分区内的爆破自由面及其补偿空间相互独立，每个分区内的炮孔起爆顺序及其爆破方向与另一个分区内的炮孔起爆顺序及其爆破方向互不关联。各分区的起爆顺序为首先起爆D2-61、D2-62、D2-81、D2-82、D3-21、D3-22、D3-41、D3-42、D3-61、D3-62、D3-81、D3-82等顶柱分区，这些分区之间可任意顺序起爆或同时起爆；然后任意顺序起爆或同时起爆D2-52、D2-72、D3-31、D3-32、D3-51、D3-51、D3-71、D3-72、D3-91等顶柱分区；最后任意顺序起爆或同时起爆J2-3、J2-4、J3-2、J3-3、J3-4、P3-1、P3-2、P3-3、P3-4等间柱分区。在分区内采用常规方法按排面孔同段起爆，排间微差起爆。按此起爆顺序，因首先爆破顶柱分区，其崩落的矿石具有落入大空区内的势能，使相继起爆的J2-3、J2-4、J3-2、J3-3、J3-4、P3-1、P3-2、P3-3、P3-4间柱分区，在爆破时可以充分利用间柱的侧面作为自由面，与进入空区的顶柱分区的崩落矿石产生相互挤压和碰撞，形成挤压爆破。该实施方式一次爆破的分区数16～54个，一次爆破的炸药量180～821t，一次爆破的矿石量42～188万t，协同处理空区量8～53万m3（表1）。
表1 矿柱群立体分区采矿法实施例
实施方式二，参见图1-图4，其矿柱群为矿石间柱和空区上方的围岩顶板，间柱包括房间柱和盘间柱，间柱长30m～100m、宽15m～25m、高40m～60m。矿柱群的开采将涉及到空区的处理及空区顶板的处理问题。在矿柱群的开采过程中，不但需要保证安全生产，同时需要尽量减少顶板围岩混入，避免过高的矿石贫化率和损失率，并且实现高效率和低成本。将房间柱J2-3、J2-4、J3-2、J3-3、J3-4、盘间柱P3-1、P3-2、P3-3、P3-4和顶板D2-5、D2-6、D2-7、D2-8、D3-2、D3-3、D3-4、D3-5、D3-6、D3-7、D3-8、D3-9划分为一个崩落单元。针对这一崩落单元的开采，在三维立体内划分间柱分区J2-3、J2-4、J3-2、J3-3、J3-4、P3-1、P3-2、P3-3、P3-4和顶板分区D2-52、D2-61、D2-62、D2-72、D2-81、D2-82、D3-21、D3-22、D3-31、D3-32、D3-41、D3-42、D3-51、D3-51、D3-61、D3-62、D3-71、D3-72、D3-81、D3-82、D3-91等30个分区，实行一次爆破，协同崩落。每个分区内的爆破自由面及其补偿空间相互独立，每个分区内的炮孔起爆顺序及其爆破方向与另一个分区内的炮孔起爆顺序及其爆破方向互不关联。各分区的起爆顺序为首先起爆J2-3、J2-4、J3-2、J3-3、J3-4、P3-1、P3-2、P3-3、P3-4等矿石间柱分区，这些分区之间可任意顺序起爆或同时起爆；然后起爆D2-61、D2-62、D2-81、D2-82、D3-21、D3-22、D3-41、D3-42、D3-61、D3-62、D3-81、D3-82和D2-52、D2-72、D3-31、D3-32、D3-51、D3-52、D3-71、D3-72、D3-91等废石顶板分区，这些分区之间可任意顺序起爆或同时起爆。在分区内采用常规方法按排面孔同段起爆，排间微差起爆。按此起爆顺序，因首先爆破矿石间柱分区，其崩落的矿石首先进入空区的下部；相继起爆的D2-61、D2-62、D2-81、D2-82、D3-21、D3-22、D3-41、D3-42、D3-61、D3-62、D3-81、D3-82和D2-52、D2-72、D3-31、D3-32、D3-51、D3-52、D3-71、D3-72、D3-91各废石顶板分区以空区为自由面实施爆破，可形成较大的爆破块度覆盖于J2-3、J2-4、J3-2、J3-3、J3-4、P3-1、P3-2、P3-3、P3-4各分区崩落矿石的上部。由于该实施方式的矿石间柱首先起爆，崩落矿石首先进入空区位于下部；围岩顶板爆破后可形成较粗的块度，并且覆盖于矿石上部，因而可以有效降低回采矿柱的损失率与贫化率。
Claims (3)
1.矿柱群立体分区协同崩落采矿方法，其特征在于将大空区环境下具有稳定性显著相关的矿柱群作为一个协同崩落单元，在协同崩落单元的三维立体内进行分区，每个分区为一个具有独立自由面和补偿空间的爆区；一个崩落单元内的各分区实行一次爆破，协同崩落，各分区之间微差起爆或同时起爆，其起爆顺序在空间位置上可以连续或不连续；在分区内按常规方法布置扇形排面炮孔或平行排面炮孔，实行排面孔同段微差起爆。
2.根据权利要求1所述的矿柱群立体分区协同崩落采矿方法，其特征是崩落对象为大空区条件下包括有矿石间柱和矿石顶柱的矿柱群，将一定区域内具有稳定性显著相关的间柱和顶柱划分为一个崩落单元；在这一崩落单元内，划分若干个间柱分区和顶柱分区，各分区通过一次爆破协同崩落；每个分区内的爆破自由面及其补偿空间相互独立，一个分区内的炮孔起爆顺序及其爆破方向与另一个分区内的炮孔起爆顺序及其爆破方向互不关联；各分区之间的起爆顺序为首先起爆空区上方的顶柱分区，这些顶柱分区可任意顺序起爆或同时起爆，然后任意顺序或同时起爆间柱上方的顶柱分区，最后任意顺序或同时起爆间柱分区。
3.根据权利要求1所述的矿柱群立体分区协同崩落采矿方法，其特征是崩落对象为若干间柱组成的矿柱群和空区上方的围岩顶板，将一定区域内具有稳定性显著相关的间柱和围岩顶板划分为一个崩落单元；将这个崩落单元的间柱和围岩顶板划分成若干间柱分区和顶板分区，各分区通过一次爆破协同崩落；每个分区内的爆破自由面及其补偿空间相互独立，一个分区内的炮孔起爆顺序及其爆破方向与另一个分区内的炮孔起爆顺序及其爆破方向互不关联；分区之间的起爆顺序是首先起爆间柱分区，然后起爆顶板分区。
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