CN103835722B - 板状分布金属矿的开采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种板状分布金属矿的开采方法，是在预定作业区域范围内开挖出平行水平巷道，所述水平巷道处于不同层面上，于水平巷道内采用金刚石绳锯、绳锯机、轨道和液压顶推器等工具、设备和设施进行切割施工，在矿体上切割出预定的移动缝，最后于一侧水平巷道内用液压顶推器把矿体顶到另一侧水平巷道内再粉碎搬运走，实现了板状分布金属矿的开采目的。本发明为地下板状分布金属矿的开采提供了一种安全、环保、高效、低成本的新型开采方法。
Description
（一）技术领域：
本发明涉及地下金属矿体的开采，具体为一种板状分布金属矿的开采方法。
（二）背景技术：
金属矿多指有色、黑色等金属矿。
金属矿的开采分露天开采和地下开采，现有技术对金属矿通常采用炸药爆破、机械破碎的开采方法。这些矿床开采方法给矿产资源和生态环境带来的负面效应主要有4大危害源：资源损失、地表塌陷、排放废石、排放尾砂。板状分布金属矿体多在0.5米左右厚度内绵延数公里，原有的金属矿开采方法，金属矿体的大量围岩也一起破碎，造成废石和尾砂的数量会很多。此外这些作业方式效率低、危险性高且噪声大，成本高，难以适应可持续、低碳、环保的发展要求，特别是距离城镇较近时，每次爆破均相当于3级地震，严重干扰了人们的工作、学习和生活。
（三）发明内容：
针对传统作业方式的不足之处，本发明的目的是提出了一种可以实现安全、环保、高效、低成本的板状分布金属矿的开采方法。
能够实现上述目的的板状分布金属矿的开采方法，是采用包括金刚石绳锯、绳锯机、轨道和液压顶推器等工具、设备和设施，对板状分布金属矿体的上顶板面、下底板面和长度分断面进行切割施工而切割出移动缝，再用液压顶推器把由移动缝分割出的顶出可破碎金属矿体顶到巷道内破碎运走，其施工过程如下：
1、在预定作业区域范围内，沿板状分布金属矿体的延长方向开挖出平行的水平巷道，于相邻巷道之间钻出相通的绳锯穿绳孔。
2、于一条巷道内铺设轨道，绳锯机设于轨道上并可沿轨道行走。
3、于绳锯机所在巷道内，将断开的金刚石绳锯依次穿过绳锯穿绳孔，绳锯的两端接头相连接形成闭环，闭环的金刚石绳锯安装于绳锯机上。
4、向绳锯穿绳孔内注入冷却水，启动绳锯机并使绳锯机在轨道上行走，回转且移动金刚石绳锯在矿体内部切割出上、下切割平面和前、后横断面而形成顶出可破碎金属矿体。
5、在一个巷道内用液压顶推器把顶出可破碎金属矿体顶到对面的水平巷道内，再破碎这部分金属矿体、搬运走。
可根据板状分布金属矿体的厚度长度等确定切割面的面积大小，再依此选择绳锯机的功率、金刚石绳锯的长度、金刚石绳锯的直径和钢丝绳缆的直径，根据移动矿体的重量确定液压顶推器的推顶能力。
切割面的切割面积太大或太小都不利于本发明技术方案的运用，兼顾效率和现有技术条件，所述切割面积选择为：
（1）、上、下切割平面的面积在100平方米～2000平方米之间比较合适，对应的绳锯机功率选择范围在75KW～500KW之间（满足切割需要的功率，才能保证金刚石绳锯切割效率的有效发挥），金刚石绳锯的长度选择在50米～300米之间，金刚石绳锯的直径选择在φ9～φ25之间，钢丝绳缆的直径选择在φ4.5～φ18之间。
（2）所述横截面的面积在16平方米～50平方米之间比较合适，对应的绳锯机功率选择范围在10KW～35KW之间（满足切割需要的功率，才能保证金刚石绳锯切割效率的有效发挥），金刚石绳锯的长度选择在45米～110米之间，金刚石绳锯的直径选择在φ9～φ15之间，钢丝绳缆的直径选择在φ4.5～φ10之间。
对于特别长的金刚石绳锯（大于150米），可以用分段的金刚石绳锯连接使用。
为减少巷道的数量，常规作业是将所述切割面积（即预定作业区域范围）设定为长方形，所述水平巷道设置为两条。
所述上、下切割平面的面积优选20米×40米或30米×40米或为40米×40米；所述横断面的面积优选0.8米×40米或1米×40米或为1.2米×40米。
当切割面与水平巷道的走向角度不一致时，所述金刚石绳锯通过转向机构安装于绳锯机上，实现任意方向的切割而不影响工作效率。
在轨道长度不够的情况下，可以采用分段方式连接铺设轨道。
为方便人员进入和安装设备和设施，所述水平巷道的截面尺寸不小于2.5米×2.5。
为提高采矿效率，液压顶推器的能力在100～1000吨之间。
本发明的优点在于：
1、本发明板状分布金属矿开采方法与现有的爆破、机械破碎法相比，可以有选择性地开采矿体，减少不必要的围岩破碎，极大提高矿体的有效产量及效率，减少巷道的数量；更为关键的是本发明技术的采用，将彻底解决打眼、爆破等环保限令，因为金刚石绳锯切割本身不产生振动，对矿体和矿区的稳定无任何影响。
2、本发明板状分布金属矿开采方法采用金刚石绳锯进行金属矿的开采，可以灵活进行矿体开采设计，切割面积的大小、切割的角度等都可以根据板状分布金属矿的走向设计要求实现和调整，操作简便、设计灵活、开采高效，废弃矿渣极少。
3、本发明的开采方法采用的金刚石绳锯是金刚石工具的一种，其主要特征是在钢丝绳上固定许多金刚石串珠，金刚石绳锯连接成闭环后高速转动，金刚石串珠在线速度15米/秒到80米/秒的范围内对矿体进行切割，是一种安全、环保、高效、低成本的开采方式。
（四）附图说明：
图1为本发明一种开采作业实施方法的示意图。
图2为巷道间的横截面图。
图3为沿巷道延长的侧面图
图号标识：1、水平巷道；2、金刚石绳锯；3、绳锯机；4、轨道；5、转向机构；6、绳锯穿绳孔；7、液压顶推器；8、顶出可破碎金属矿体。
（五）具体实施方式：
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明板状分布金属矿的开采方法采用金刚石绳锯2、绳锯机3和轨道4等工具、设备和设施，在预定作业区域范围内开挖出的不同层面的平行水平巷道1内，对矿体进行切割施工，最后用液压顶推器7把矿体顶到巷道内再粉碎搬运走。
如图1所示，在采矿区的预定作业区域内根据板状分布金属矿的走向开挖出数条平行的水平巷道1，各水平巷道1的长度为100多米，截面尺寸不小于2.5米×2.5，各水平巷道1将预定作业区域划分出两个方形的切割体，现以对上方切割体进行切割作业为例来对发明的技术方案作进一步说明：
1、在上方切割体的左、右水平巷道1之间，用经纬仪确定钻孔位置，钻出同一平面内（或者近似同一平面内）的上、下绳锯穿绳孔6，各绳锯穿绳孔6的直径不小于φ75毫米。
2、在右侧的水平巷道1内铺设与水平巷道1方向一致的轨道4（可以是整条轨道4，也可为分段铺设连接的轨道4），轨道4上设置可沿轨道4行走的绳锯机3，如图1所示。
3、于绳锯机3所在的水平巷道1内，将断开的金刚石绳锯2（可以是分段连接的金刚石绳锯2）沿着两个绳锯穿绳孔6依次穿入，金刚石绳锯2两端头用专用接头连接形成闭环，并通过转向机构5安装（绕装）于绳锯机3的飞轮上，如图1、图3所示。
4、在两个绳锯穿绳孔6的入口处同时注入冷却水，启动绳锯机3，金刚石绳锯2在绳锯机3的飞轮带动下，以20米/秒～50米/秒的线速度回转，与此同时绳锯机3在轨道4上以1米/小时～15米/小时的速度移动，把整个切割体的上、下两个穿绳孔所在的平面切割出来，这个平面即为上、下切割面。
5、沿水平巷道1方向，于上、下切割面之间用金刚石绳锯2切割出若干横断面，上、下切割面之间与前后相邻的横断面之间形成顶出可破碎金属矿8，最后用液压顶推器7于右侧水平巷道1内把顶出可破碎金属矿体8顶到左侧水平巷道1内，再粉碎搬运，就实现了板状分布金属矿开采的目的。
使用本发明技术，上、下切割面可以实现100平方米～2000平方米的切割面积（优选的切割面积为20米×40米或30米×40米或为40米×40米；所述横断面的面积为0.8米×40米或1米×40米或为1.2米×40米），可以选择功率为75KW～500KW的绳锯机3，长度和直径分别为50米～300米和φ9～φ25的金刚石绳锯2，直径为φ4.5～φ18的钢丝绳缆。横断面的切割面积在16平方米～50平方米之间比较合适，对应的绳锯机功率选择范围在10KW～35KW之间，金刚石绳锯的长度选择在45米～110米之间，金刚石绳锯的直径选择在φ9～φ15之间，钢丝绳缆的直径选择在φ4.5～φ10之间。
液压顶推器7的推顶能力在100～1000吨之间。
Claims (10)
1.板状分布金属矿的开采方法，其特征在于是采用包括金刚石绳锯(2)、绳锯机(3)、轨道(4)和液压顶推器(7)对板状分布金属矿进行切割施工而切割出移动缝，用液压顶推器(7)将被移动缝分割出的顶出可破碎金属矿体(8)顶到巷道内破碎运走，其施工过程如下：
①、在板状分布金属矿的矿体预定作业区域范围内开挖出平行水平巷道(1)，并在同一切割平面上，于相邻水平巷道(1)之间钻出相通的绳锯穿绳孔(6)；
②、于其中一条水平巷道(1)内铺设轨道(4)，绳锯机(3)设于轨道(4)上并可沿轨道(4)行走；
③、于绳锯机(3)所在的水平巷道(1)内，将断开的金刚石绳锯(2)依次穿过绳锯穿绳孔(6)，金刚石绳锯(2)的两端接头相连接形成闭环后安装于绳锯机(3)上；
④、向绳锯穿绳孔(6)内注入冷却水，启动绳锯机(3)并使绳锯机(3)在轨道(4)上行走，回转且移动的金刚石绳锯(2)在矿体内部切割出上、下切割平面和前、后横断面而形成顶出可破碎金属矿体(8)；
⑤、在水平巷道(1)内铺设液压顶推器(7)，把切割好的顶出可破碎金属矿体(8)顶出到对面水平巷道(1)内，破碎矿体后搬运出巷道。
2.根据权利要求1所述的板状分布金属矿的开采方法，其特征在于：可根据切割面积大小确定绳锯机(3)的功率、金刚石绳锯(2)的长度、金刚石绳锯(2)的直径和钢丝绳缆的直径，根据移动矿体的重量确定液压顶推器(7)的推顶能力。
3.根据权利要求2所述的板状分布金属矿的开采方法，其特征在于：所述上、下切割平面的面积为100平方米至2000平方米之间，所述绳锯机(3)功率为75KW～500KW，所述金刚石绳锯(2)的长度和直径分别为50米～300米和φ9～φ25，所述钢丝绳缆的直径为φ4.5～φ18；所述横断面的面积在16平方米～50平方米之间，对应的绳锯机功率选择范围在10KW～35KW之间，金刚石绳锯的长度选择在45米～110米之间，金刚石绳锯的直径选择在φ9～φ15之间，钢丝绳缆的直径选择在φ4.5～φ10之间。
4.根据权利要求3所述的板状分布金属矿的开采方法，其特征在于：所述金刚石绳锯(2)可以分段连接使用。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的板状分布金属矿的开采方法，其特征在于：所述上、下切割平面为方形，所述水平巷道(1)为两条，分别与板状分布金属矿的走向一致。
6.根据权利要求5所述的板状分布金属矿的开采方法，其特征在于：所述上、下切割平面的面积为20米×40米或30米×40米或为40米×40米；所述横断面的面积为0.8米×40米或1米×40米或为1.2米×40米。
7.根据权利要求1～4中任意一项所述的板状分布金属矿的开采方法，其特征在于：当切割面与水平巷道(1)的走向角度不一致时，所述金刚石绳锯(2)通过转向机构(5)安装于绳锯机(3)上。
8.根据权利要求1～4中任意一项所述的板状分布金属矿的开采方法，其特征在于：所述轨道(4)采用分段方式铺设连接。
9.根据权利要求1～4中任意一项所述的板状分布金属矿的开采方法，其特征在于：所述水平巷道(1)的截面尺寸不小于2.5米×2.5米。
10.根据权利要求1～4中任意一项所述的板状分布金属矿的开采方法，其特征在于：液压顶推器(7)的能力在100～1000吨之间。
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