CN102748029B - 一种分段采矿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分段采矿方法，所述方法包括以下步骤：(1)将矿体划分为盘区与中段，盘区内划分矿块，矿块再划分为矿房与间柱，矿体在高度方向划分为中段，每个中段内，再划分分段；其中，中段高度50-60m，分段高度14-20m,矿块长80-100m，宽30-60m，矿块中矿房长60-80m，矿房宽15-30m，矿柱宽15-30m；(2)回采矿房单元：采用分段空场法回采，集束孔组合漏斗爆破方式落矿；(3)对已采矿房进行胶结充填；(4)回采间柱单元：与间柱单元两侧相邻的矿房单元回采并进行胶结充填后，进行间柱单元的回采；(5)对已采间柱进行水沙充填。该方法能够对高原矿进行大规模高效开采。

Description

一种分段采矿方法

技术领域

本发明涉及采矿技术领域，尤其涉及一种分段采矿方法。

背景技术

从世界矿业发展的趋势看，大规模高效开采成为采矿业的必然选择。地下矿山的传统开采方法，通常是将矿体划分为矿房、矿柱，首先回采矿房，矿房回采完毕后形成地下空间，用尾砂或废石加水泥进行充填，以保持矿岩的稳定，矿房充填后再回采矿柱。

高原采矿（海拔4000ｍ以上）的矿山多在南美秘鲁、玻利维亚等国家，如秘鲁的Pallca矿，海拔3800-5000m、Antamina铜锌矿，海拔4200m。我国已投入生产运营海拔3000m以上的矿山主要分布在青藏高原及云贵高原。如青海的锡铁山、云南的羊拉铜矿（3100-3800m）、四川西部的马脑壳金矿、甘肃镜铁山铁矿等。在西藏地区曾开采海拔4600-4800m的东风铬铁矿、红旗铬铁矿等。现运行的高原矿山，大多为露天开采矿山。地下开采的矿山采矿方法一般为中深孔分段凿岩的阶段空场法或分段崩落法，分段高度10-12m，生产规模较小。

大直径深孔采矿效率高，采场生产能力大，在大型矿山广泛应用。大直径地下采矿方法有：VCR法，阶段空场嗣后充填法等，一般采用阶段平行深孔、扇形方式或集束孔形式布置炮孔。深孔阶段空场采矿在落矿前需进行切割井、切割槽的低效率辅助工程作业。同时，在矿房回采过程中，爆破造成了较大的损伤，从而使得矿柱回采安全收差、效率低、成本高，矿石资源损失量大。VCR法可采用下向分层落矿，特别是集束孔球形药包爆破时，可实现高分层落矿。

高海拔条件下气压低、空气含氧量低、温差大、冬季严寒等恶劣环境，人员及设备的效率严重降低，大直径炮孔凿岩的深度受到限制，传统的阶段开采方法很难实现规模化高效采矿。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的问题，提供一种分段采矿方法，该方法能够对高原矿进行大规模高效开采。

上述目的是通过下述方案实现的：

一种分段采矿方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将矿体划分为盘区与中段，盘区内划分矿块，矿块再划分为矿房与间柱，矿体在高度方向划分为中段，每个中段内，再划分分段；其中，中段高度50-60m，分段高度14-20m,矿块长80-100m，宽50-60m，矿块中矿房长60-80m，矿房宽25-30m，矿柱宽25-30m；

(2)回采矿房单元：

采用分段空场法回采，集束孔双向组合漏斗爆破方式实现分段一次性落矿，回采矿房的步骤是：

 (21)在矿房的各分段开挖一个凿岩硐室；

(22)在凿岩硐室中，向下钻凿大直径集束孔直到下分段顶板或拉底空间的顶板；

(23)在矿房底部开挖出矿巷道，在矿房底部拉底，形成拉底空间，然后从下至上回采每一个分段；

(24)崩落的矿石从采场下部的巷道运出；

(3)对已采矿房进行胶结充填；

(4)回采间柱单元：与间柱单元两侧相邻的矿房单元回采并进行胶结充填后，进行间柱单元的回采：

(41)在间柱的各分段开挖一个凿岩硐室；

(42)在凿岩硐室中，向下钻凿大直径集束孔直到下分段顶板或拉底空间的顶板；

(43)在间柱底部开挖出矿巷道，在间柱底部拉底，形成拉底空间，然后从下至上回采每一个分段；

(44)崩落的矿石从采场下部的巷道运出。

(5)对已采间柱进行水沙充填。

根据上述的采矿方法，其特征在于，在上述回采矿房单元和回采间柱单元的步骤中，在分段凿岩硐室的每个炮孔中分上下两段装入炸药，炮孔中部用砂子堵塞分隔上下两段炸药，炮孔孔口、孔底用砂子堵塞。

 根据上述的采矿方法，其特征在于，集束孔分段爆破是采用N个直径为d的单孔所组成的集束孔，其所等效单孔直径D按下式计算：D=                                                ，利用2－4束具有更大当量直径的集束孔的球形药包形成组合漏斗爆破，漏斗深度6-8m；炮孔中部用砂子堵塞分隔上下两段炸药，分隔堵塞长度2.5-4m，炮孔孔口、孔底用砂子堵塞，堵塞长度2.5-4m，炮孔中部用砂子堵塞分隔的上下两段炸药，分别形成两个集束孔组合漏斗爆破。

根据上述的采矿方法，其特征在于，在爆破时，炮孔中的上下两个集束孔组合漏斗同时起爆。且分段崩落集束孔组合漏斗爆破分别指向上部凿岩硐室和下部已采空区两个方向。

根据上述的采矿方法，其特征在于，步骤(3)的胶结充填包括：在已采矿房单元内竖向挂设脱水管，并在底部出矿巷道处建充填挡墙；分次向已采矿房单元内充填灰砂比1：10-1：6，重量浓度≥72%的分级尾砂胶结充填料。

根据上述的采矿方法，其特征在于，步骤(5)的水砂充填包括：已采的间柱单元内竖向挂设脱水管，并在底部出矿巷道处建充填挡墙；分次向已采间柱单元内重量浓度≥72%的分级尾砂充填料。

本发明的有益效果：本发明特别适用于厚大矿体开采（厚度为50-70m）。根据矿体的形态，将矿体划分为盘区，按生产安排，盘区内可划分矿块，矿块再划分为矿房与间柱。先采矿房，胶结充填，后回采间柱，水砂充填。矿石回采率≥85%，贫化率≤10%。

降低炮孔的凿岩深度，在高原采矿条件下实现大直径深孔高效采矿，采矿效率提高20%-30%；采场生产能力≥1800t/d。

回采工作面均为贯穿风流通风，较无底柱分段崩落采矿回采工作面风流质量提高30-40%。

分段崩落爆破漏斗分别指向凿岩硐室和下部已采空区，爆破震动控制好。漏斗爆破效果好，大块率<5%。

采场竖直方向不需要开挖切割槽，可提高作业效率10%；

集束孔组合漏斗爆破根据矿山的地应力特征，结合矿体产状，使采场处于较好的受力状态，以利于地压控制。

附图说明

图1本发明采矿方法的示意图；

图2是图1的B-B向视图；

图3是图1的C-C向视图。

具体实施方式

本发明采用一种大直径集束孔高分段空场嗣后充填的采矿工艺进行开采。其特征在于，所述方法包括以下步骤：

a)将矿体划分为盘区与中段。按生产安排，盘区内可划分矿块。矿块再划分为矿房与间柱，根据采场稳定性，可采用一房一柱的方式回采。矿体在高度方向划分为中段，每个中段内，再划分分段。其中，中段高度50-60m，分段高度14-20m。矿块长80-100m，宽30-60m，矿块中矿房长60-80m，矿房宽15-30m，矿柱宽15-30m。回采时，先采矿房，胶结充填，然后回采间柱，提高矿石的回收率。

b) 回采矿房单元：

采用分段空场法回采，集束孔双向组合漏斗爆破方式落矿。回采步骤是：

1．在矿块的各分段开挖一个凿岩硐室；

2．在凿岩硐室中，向下钻凿大直径集束孔直到下分段顶板或拉底空间的顶板；

3．在矿块底部开挖出矿巷道，在矿块底部拉底，形成拉底空间。然后从下至上回采每一个分段；

4. 在分段凿岩硐室的每个炮孔中分上下两段装入炸药，炮孔中部用砂子堵塞分隔上下两段炸药。炮孔孔口、孔底用砂子堵塞；

5．采用集束孔双向组合漏斗爆破实现分段一次性落矿；

6．崩落的矿石从采场下部的巷道运出。

c)充填矿房单元

1.在已采矿房单元内竖向挂设脱水管，并在底部出矿巷道处建充填挡墙；

2.分次向已采矿房单元内充填灰砂比1：10-1：6，重量浓度≥72%的分级尾砂胶结充填料。

3.充填直至采场顶部。

d)回采间柱单元

1.当矿房采场充填结束，充填体养护时间≥28d时，进行间柱采场的回采；

2.间柱采场的回采工艺与矿房采场的回采工艺相同。

e）充填间柱单元

1.已采的间柱单元内竖向挂设脱水管，并在底部出矿巷道处建充填挡墙；

2.分次向已采间柱单元内重量浓度≥72%的分级尾砂充填料。

3.充填直至采场顶部。

阶段矿房划分为分段；将凿岩深度从50m-70m降低到14-20m。分段高度14-20m，在空场条件下出矿，嗣后充填。回采作业均在巷道或硐室中集中进行，安全性好；回采工作面均为贯穿风流通风，作业环境条件好。

集束孔分段爆破是采用N个直径为d的单孔所组成的集束孔，其所等效单孔直径D按下式计算：D= ，利用2－4束具有更大当量直径的集束孔的球形药包形成组合漏斗爆破，最佳漏斗深度6-8m；炮孔中部用砂子堵塞分隔上下两段炸药，分隔堵塞长度2.5-4m，炮孔孔口、孔底用砂子堵塞,堵塞长度2.5-4m，炮孔中部用砂子堵塞分隔的上下两段炸药，分别形成两个集束孔组合漏斗爆破。如图1。实现分段一次性落矿。

在爆破时，炮孔中的上下两个集束孔组合漏斗同时起爆。分段崩落集束孔爆破漏斗分别指向上部凿岩硐室和下部已采空区，不需要形成竖向切割槽，爆破震动对周围矿岩影响小；漏斗爆破大块率低。

图1-图3为本发明的采矿方法示意图。首先在矿块中掘进分段巷道1，再掘进凿岩硐室2，在矿块的底部掘进出矿平巷6、堑沟巷道5，出矿联络道7；再在出矿联络道每隔一定间距掘进出矿穿脉巷道11，间隔距离根据铲运机规格制定；其中堑沟巷道5向上升高0.5m，用于防止爆破对出矿巷道的破坏；然后在凿岩硐室1中打下向大直径集束孔3，炮孔直径为120-165mm，在炮孔5中装入炸药，分段爆破；最后矿石从堑沟巷道5，用铲运机经出矿巷道6、7、11运到溜井12。

在采矿示意图A－A中，可以看出将矿块等分为矿房，采用隔一采一的回采步骤，实现采场连续回采，先回采矿房4，然后对已采矿房进行胶结充填9，两侧矿房均充填后，对间柱8进行回采；然后对已采间柱进行水砂充填10。矿房及间柱采场回采，均由底部出矿。

在采矿示意图C－C中，可以看出每条出矿联络道7控制两条堑沟巷道，先采矿房采场，从其下部的堑沟5出矿；待堑沟5的矿石出完后，对上部矿房进行充填，然后回采间柱采场。回采间柱采场时，从其下部的堑沟出矿；间柱采场的矿石出完后，对其进行水砂充填10。采出矿石均经过出矿巷道6、7、11运到溜井12。

实施例1

某特大型铜多金属矿，海拔高度4500m。矿体赋存于矽卡岩中，顶板为角岩、板岩及岩脉，底板为碳酸盐岩。岩石完整性较好，节理、裂隙不发育。矿体呈厚板状，厚度25~60m，局部为极厚大矿体。矿体倾角变化大，上部倾角大于50°为急倾斜矿体，下部为近水平、缓倾斜矿体，矿区总体以缓倾斜矿体为主。矿区海拔高度大，空气稀薄，采矿作业环境差。地表不允许塌陷及较大变形。采用集束孔高分段空场嗣后充填采矿方法开采，阶段高60m，分段高20m。矿块长100m，宽60m，矿块中矿房长80m，矿房宽30m，间柱宽30m，盘区柱宽20m。回采时，先采矿房，矿房空区胶结充填，然后回采间柱，间柱空区水砂充填。

矿房回采：在矿块的各分段开挖一个凿岩硐室；在凿岩硐室中，向下钻凿Φ165mm大直径集束孔直到下分段顶板或拉底空间的顶板；在矿块底部开挖出矿巷道，在矿块底部拉底，拉底高度20m，形成拉底空间。然后从下至上崩落每一个分段。在分段凿岩硐室的每个炮孔中分上下两段耦合装药，炮孔中部用砂子堵塞（4m）分隔上下两段炸药。炮孔孔口、孔底用砂子堵塞，堵塞长度4m；采用2束集束孔当量球形药包双向组合漏斗爆破实现分段一次性落矿；崩落的矿石从采场下部的巷道运出。分次向已采矿房单元内充填灰砂比1：10，重量浓度72%的分级尾砂胶结充填料，充填直至采场顶部。当矿房采场充填结束，充填体养护时间≥28d时，进行间柱采场的回采；间柱采场的回采工艺与矿房采场的回采工艺相同。分次向已采间柱单元内重量浓度72%的分级尾砂充填料。充填直至采场顶部。

实施例2

某铜多金属矿，海拔高度3900m。矿床属火山喷流沉积矿床,含矿带主要为一套流纹质火山碎屑岩。主矿体走向南北,倾向东。倾角80⁰左右。走向长度200－960m。平均厚度22.5m。矿体呈透镜状。矿体、围岩稳固。矿区海拔高度大，空气稀薄，采矿作业环境差。地表不允许塌陷及较大变形。采用集束孔高分段空场嗣后充填采矿方法开采，阶段高50m，分段高15m。矿块长80m，宽30m，矿块中矿房长60m，矿房宽15m，间柱宽15m，盘区柱宽20m。回采时，先采矿房，矿房空区胶结充填，然后回采间柱，间柱空区水砂充填。

矿房回采：在矿块的各分段开挖一个凿岩硐室；在凿岩硐室中，向下钻凿Φ120mm直径集束孔直到下分段顶板或拉底空间的顶板；在矿块底部开挖出矿巷道，在矿块底部拉底，拉底高度8m，形成拉底空间。然后从下至上崩落每一个分段。在分段凿岩硐室的每个炮孔中分上下两段耦合装药，炮孔中部用砂子堵塞（2.5m）分隔上下两段炸药。炮孔孔口、孔底用砂子堵塞，堵塞长度2.5m；采用4束集束孔当量球形药包双向组合漏斗爆破实现分段一次性落矿；崩落的矿石从采场下部的巷道运出。分次向已采矿房单元内充填灰砂比1：10，重量浓度72%的分级尾砂胶结充填料，充填直至采场顶部。当矿房采场充填结束，充填体养护时间≥28d时，进行间柱采场的回采；间柱采场的回采工艺与矿房采场的回采工艺相同。分次向已采间柱单元内重量浓度72%的分级尾砂充填料。充填直至采场顶部。

Claims (5)

1.一种分段采矿方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将矿体划分为盘区与中段，盘区内划分矿块，矿块再划分为矿房与间柱，矿体在高度方向划分为中段，每个中段内，再划分分段；其中，中段高度50-60m，分段高度14-20m，矿块长80-100m，宽30-60m，矿块中矿房长60-80m，矿房宽15-30m，间柱宽15-30m；

(2)回采矿房单元：

采用分段空场法回采，集束孔双向组合漏斗爆破方式实现分段一次性落矿，回采矿房的步骤是：

 (21)在矿块的各分段开挖一个凿岩硐室；

(22)在凿岩硐室中，向下钻凿大直径集束孔直到下分段顶板或拉底空间的顶板；

(23)在矿房底部开挖出矿巷道，在矿房底部拉底，形成拉底空间，然后从下至上回采每一个分段；

(24)崩落的矿石从采场下部的巷道运出；

其中，集束孔双向组合漏斗爆破是采用N个直径为d的单孔所组成的集束孔，其所等效单孔直径D按下式计算：D=                                                ，利用2－4束具有更大当量直径的集束孔的球形药包形成组合漏斗爆破，漏斗深度6-8m；分隔堵塞长度2.5-4m，炮孔孔口、孔底用砂子堵塞，堵塞长度2.5-4m，炮孔中部用砂子堵塞分隔的上下两段炸药，分别形成两个集束孔组合漏斗爆破；

(3)对已采矿房进行胶结充填；

(4)回采间柱单元：与间柱单元两侧相邻的矿房单元回采并进行胶结充填后，进行间柱单元的回采：

(41)在间柱的各分段开挖一个凿岩硐室；

(42)在凿岩硐室中，向下钻凿大直径集束孔直到下分段顶板或拉底空间的顶板；

(43)在间柱底部开挖出矿巷道，在间柱底部拉底，形成拉底空间，然后从下至上回采每一个分段；

(44)崩落的矿石从采场下部的巷道运出；(5)对已采间柱进行水沙充填。

2.根据权利要求1所述的采矿方法，其特征在于，在上述回采间柱单元的步骤中，在分段凿岩硐室的每个炮孔中分上下两段装入炸药，炮孔中部用砂子堵塞分隔上下两段炸药，炮孔孔口、孔底用砂子堵塞。

3.根据权利要求2所述的采矿方法，其特征在于，在爆破时，炮孔中的上下两个集束孔组合漏斗同时起爆，且分段崩落集束孔组合漏斗爆破分别指向上部凿岩硐室和下部已采空区两个方向。

4.根据权利要求1-3之一所述的采矿方法，其特征在于，步骤(3)的胶结充填包括：在已采矿房单元内竖向挂设脱水管，并在底部出矿巷道处建充填挡墙；分次向已采矿房单元内充填灰砂比1：10-1：6，重量浓度≥72%的分级尾砂胶结充填料。

5.根据权利要求1-3之一所述的采矿方法，其特征在于，步骤(5)的水沙充填包括：在已采的间柱单元内竖向挂设脱水管，并在底部出矿巷道处建充填挡墙；分次向已采间柱单元内填充重量浓度≥72%的分级尾砂充填料。