CN105298493B - 地下缓倾斜薄层状玉石矿无损爆破采矿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下缓倾斜薄层状玉石矿无损爆破采矿方法，其采用爆破加人工机械的方式，具体是：在矿石上方预留一定厚度的上盘围岩，作为矿石的保护层，在保护层之上打一排预裂孔，回采前先爆预裂孔形成预裂缝，以减少爆炸应力波对玉石矿的损伤，实现玉石矿的安全无损开采。本发明实施简单、安全性高，开采得到的玉矿石形状规则、块度大、无损伤、经济价值高。

Description

地下缓倾斜薄层状玉石矿无损爆破采矿方法

技术领域

本发明涉及一种采矿方法，适用于地下缓倾斜薄矿体开采，尤其地下缓倾斜薄层状玉石矿安全无损无废害开采。

背景技术

地下薄层状玉石矿的无损开采是采矿工程中的难点之一，目前常用的是以削壁充填法为代表的人工与爆破相结合的采矿方法。这类方法直接以阶段运输巷道为自由面，向矿体倾斜方向掘进爆破。随着作业面的推进，用块度较大的块石对采空区进行人工砌筑充填，并砌筑形成运输上山巷道。预先选取一层较厚较稳定的板岩作为直接顶板，并控制钻孔与此层板岩间的距离，确保直接顶板不被破坏。爆破采用两排炮孔呈“之”字形式布置，起爆采用直接起爆方式。矿石上盘围岩留有0.8～1.0m厚的板岩，爆破结束后人工打楔撬杆进行撬除，遇到厚层及难以撬动的板岩，辅以“抬炮”进行去除。对于这种采矿方法有以下几点不足：

(1)采出的玉石矿尺寸较小、完整率不高，玉石的商业价值被严重降低；

(2)巷道由空区砌筑形成，断面尺寸较小，安全性较低，不利于采用机械设备，爆破后炮烟易由采空区进入巷道，对通风造成影响；

(3)由于底板预留厚度较厚人工撬除量较大，需要大量人力，极为耗时；工作效率较低，劳动强度较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种地下缓倾斜薄层状玉石矿无损爆破采矿方法，该方法可以减少爆炸应力波对玉石矿的损伤，最大程度保证玉石矿的安全无损开采。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的地下缓倾斜薄层状玉石矿无损爆破采矿方法，其采用爆破加人工机械的方式，具体是：在矿石上方预留一定厚度的上盘围岩，作为矿石的保护层，在保护层之上打一排预裂孔，回采前先爆预裂孔形成预裂缝，以减少爆炸应力波对玉石矿的损伤，实现玉石矿的安全无损开采。

该方法包括以下的步骤：

1)将采矿阶段划分为多个回采单元：

所述回采单元包括阶段运输巷道、运输上山巷道、人行上山巷道和矿石以及围岩，其中：阶段运输巷道用于开拓回采单元以及通风和运输，整个开采过程产生的余渣也通过阶段运输巷道运出地表；运输上山巷道用于矿石与废石的运输通道，或者兼做切割与通风巷道；人行上山巷道，用于回采单元的人行通道并作为回风通道；

2)构建回采单元的通风风路：

人行上山巷道和运输上山巷道左右两侧均留有一定宽度的矿柱以保证采场的稳定性；由阶段运输巷道、运输上山巷道、人行上山巷道和上部运输沿脉巷道组成回采单元的完整风路，风流由阶段运输巷道接入风管经由人行上山巷道到达作业面，进行压入式通风，污风经由采空区、运输上山巷道进入上部运输沿脉巷道排出；

3)回采条带的构建以及充填：

采用钢筋混凝土代替底柱回采矿石方法，具体是：以阶段运输巷道和运输上山巷道为自由面，沿回采单元走向，向采场另一端推进将底柱开采出来后，提出在此底柱顶部的底板打排孔并插入钢筋，然后制模浇混凝土形成人工底柱，即用于保证采场稳定性的钢筋混凝土底柱，并留有一定宽度的空间作为相邻回采条带的初始工作面；矿房内以初始工作面为自由面，沿运输上山巷道从下往上依次开采，每次推进进尺2m，形成多个工作面，这些工作面从运输上山巷道到人行上山巷道按阶梯布置；随着工作面的推进，后方充填工作也随着向前推进，保证暴露面积处于安全范围内，充填时采空区左右两侧采用水泥块石砌筑，中间部分利用上一水平采出的废石进行碎石堆砌充填；

4)开采矿石：

利用预裂爆破成缝机理，以减少炸药爆炸产生的爆炸应力波对岩体损伤的方法开采矿石，具体是：先是在矿石上方预留0.3m厚的上盘围岩，作为矿石的预留保护层，在此保护层之上打一排预裂孔，然后在预裂孔以上矿房顶板以下的围岩中钻三排爆破炮孔，炮孔排距0.4m；最上一排炮孔与顶板间距为0.3m，采用减弱控制爆破，保证爆破后顶板的完整与稳定，爆破完成后对于顶板及四周突出围岩采用人工打楔撬杆进行撬除，利用手推式切割机直接将底板切出来，采出完整无损的矿石；采出的矿石通过阶段运输巷道运出地表。

上述步骤1)中，采用以下方法将采矿阶段划分为多个回采单元：先沿着矿体走向掘200m，形成阶段运输巷道；以该阶段运输巷道向回采单元倾向掘进60m，形成运输上山巷道；以阶段运输巷道向回采单元倾向掘进60m，形成人行上山巷道。

上述方法中，待矿石开采结束后，此处的人行上山巷道可以留作相临回采单元的运输上山巷道。

所述回采单元的尺寸为：宽度30～40m、斜长40～60m，采高1.8～2.2m。

上述步骤4)中，所述减弱控制爆破是采用毫秒延时爆破方法，具体是：先起爆预裂孔中的装药，形成预裂缝，再依次起爆主爆孔、上部边端炮孔中的装药，以减少爆破应力波传递到玉石矿体导致其损伤。

本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：

1.实施简单、安全性高：

先打预裂孔率先爆破形成预裂缝；爆破时采用三排炮孔，中间布置主爆孔采用毫秒延时起爆方式能合理的利用炸药能量使爆破效果更好，而且爆破应力波经过预裂缝时会被大幅消减，只有原来的30％左右，这样直接可以减少爆破对玉矿石的损伤，同时预留的底板厚度可以减少0.5～0.7m，极大提高了矿石的回采速度。

2.开采省时、省力，无损伤，经济价值高：

由于底板厚度变薄后可以直接采用手推式切割机切割底板，从而避免了人工一层层撬除节省了大量时间，同时也保证了玉石采出时的尺寸大、形状规则、无损伤，提高了玉石的经济价值。

3.根据紫袍玉矿的价值提出回收顶底柱并以钢筋混凝土代替，这样在保证采场的稳定性的同时，回收的矿石产生的经济效益也是非常可观的，这符合矿山企业的发展需要同时也提高了紫袍玉这种稀有资源的回收率。

附图说明

图1为本发明的用于水平和缓倾斜矿体的一个回采单元示意图；

图2为图1的Ⅱ-Ⅱ向的剖面示意图；

图3为图1的Ⅲ-Ⅲ向的剖面示意图；

图4为本发明作业面的正视图；

图5为本发明作业面的左视图。

图中：1.阶段运输巷道；2.运输上山巷道；3.水泥块石砌筑；4.碎石堆砌充填；5.人行上山巷道；6.待采矿石；7.钢筋混凝土底柱；8.矿柱；9.上部运输沿脉巷道；10.矿石；11.预留保护层；12.预裂孔；13.炮孔；14.围岩。

具体实施方式

本发明旨在针对现有薄层状玉石矿的开采工艺不足提出新的开采方法，采用爆破加人工机械的方式，在矿石上方预留一定厚度的上盘围岩，作为矿石的保护层，在保护层之上打一排预裂孔，回采前先爆预裂孔形成预裂缝，这样可以减少爆炸应力波对玉石矿的损伤，最大程度保证玉石矿的安全无损开采。这种采矿方法可提高开采效率和矿石完整性，极大地提高了矿石的价值。

下面结合实施例及附图进一步阐明本发明的内容，但不仅仅局限于下面的实施例。

本实施例以贵州紫袍玉带石矿为例，对本发明无损爆破采矿方法进行说明。

众所周知，贵州紫袍玉带石矿是我国目前唯一该矿种的矿山，矿层产状与围岩一致，为缓倾斜矿层。矿层及围岩走向为360°，倾角5～20°，矿层平均厚度0.06～0.08m。矿层层位固定，矿体上、下表面均有一层极薄的粘土矿物，层理性较好，易于分离。采场水文地质条件简单。

该矿采矿充填的具体步骤是：

(1)将阶段划分为多个回采单元：

本实施例给出三个回采单元，每个回采单元的尺寸：宽度30m、斜长60m，采高2.0m。

所述回采单元包括阶段运输巷道1、运输上山巷道2、人行上山巷道5和矿石10以及围岩14，其划分方法是：如图1、图2、图3所示，先沿着矿体走向掘200m，形成阶段运输平巷1；以阶段运输巷道1向回采单元倾向掘进60m，形成运输上山巷道2；以阶段运输巷道1向回采单元倾向掘进60m，形成人行上山巷道5，该人行上山巷道可作为相邻回采单元的运输上山2。

所述阶段运输巷道1，用于开拓回采单元以及通风和运输；

所述运输上山巷道2，用于作为矿石与废石的运输通道，也兼做切割与通风巷道；

所述人行上山巷道5，用于回采单元的人行通道并作为回风通道，回采单元内的矿石开采结束后也可作为相临回采单元的运输上山巷道。

(2)构建回采单元的通风风路：

人行上山巷道5和运输上山巷道2左右两侧均留有一定宽度的矿柱8以保证采场的稳定性；由阶段运输巷道1、运输上山巷道2、人行上山巷道5和上部运输沿脉巷道9组成回采单元的完整风路，风流由阶段运输平巷1接入风管经由人行上山巷道5到达作业面，进行压入式通风，污风经由采空区、运输上山巷道2进入上部运输沿脉巷道9排出。整个开采过程产生的余渣通过阶段运输平巷1运出地表。

(3)回采条带的构建以及充填：

如图1所示：以阶段运输巷道1和运输上山巷道2为自由面，沿回采单元走向，向采场另一端推进将底柱开采出来后，提出在此底柱顶部的底板打排孔并插入钢筋，然后制模浇混凝土形成人工底柱，即用于保证采场稳定性的钢筋混凝土底柱7，并留有一定宽度(例如2m)的空间作为相邻回采条带的初始工作面；矿房内以初始工作面为自由面，沿运输上山巷道从下往上依次开采，每次推进进尺2m，形成多个工作面，这些工作面从运输上山巷道2到人行上山巷道5按阶梯布置，每个阶梯宽度2m左右；随着工作面的推进，后方充填工作也随着向前推进，保证暴露面积处于安全范围内，充填时采空区左右两侧采用水泥块石砌筑3，中间部分利用上一水平采出的废石进行碎石堆砌4充填。

(4)开采矿石

如图4和图5所示：针对传统爆破工艺，先是在矿石10上方预留0.3m厚的上盘围岩，作为矿石的预留保护层11，在此保护层之上打一排预裂孔12，然后在预裂孔以上矿房顶板以下的围岩14中钻三排爆破炮孔13，炮孔排距0.4m；最上一排炮孔与顶板间距为0.3m，采用减弱控制爆破，保证爆破后顶板的完整与稳定；爆破采用毫秒延时爆破方法，先起爆预裂孔12中的装药，形成预裂缝，再依次起爆主爆孔、上部边端炮孔13中的装药，这样可以减少爆破应力波传递到玉石矿体导致其损伤，爆破完成后对于顶板及四周突出围岩采用人工打楔撬杆进行撬除，利用手推式切割机直接将底板切出来，采出完整无损的矿石；采出的矿石10通过阶段运输巷道1运出地表。

Claims (3)

1.一种地下缓倾斜薄层状玉石矿无损爆破采矿方法，其特征是采用爆破加人工机械的方式，具体是：在矿石上方预留一定厚度的上盘围岩，作为矿石的保护层，在保护层之上打一排预裂孔，回采前先爆预裂孔形成预裂缝，以减少爆炸应力波对玉石矿的损伤，实现玉石矿的安全无损开采；

该方法包括以下的步骤：

1)将采矿阶段划分为多个回采单元：

所述回采单元包括阶段运输巷道(1)、运输上山巷道(2)、人行上山巷道(5)和矿石(10)以及围岩(14)，其中：阶段运输巷道(1)用于开拓回采单元以及通风和运输，整个开采过程产生的余渣也通过阶段运输巷道(1)运出地表；运输上山巷道(2)用于矿石与废石的运输通道，或者兼做切割与通风巷道；人行上山巷道(5)，用于回采单元的人行通道并作为回风通道；

采用以下方法将采矿阶段划分为多个回采单元：先沿着矿体走向掘200m，形成阶段运输巷道(1)；以该阶段运输巷道(1)向回采单元倾向掘进60m，形成运输上山巷道(2)；以阶段运输巷道(1)向回采单元倾向掘进60m，形成人行上山巷道(5)；待矿石开采结束后，此处的人行上山巷道(5)留作相临回采单元的运输上山巷道；

2)构建回采单元的通风风路：

人行上山巷道(5)和运输上山巷道(2)左右两侧均留有一定宽度的矿柱(8)以保证采场的稳定性；由阶段运输巷道(1)、运输上山巷道(2)、人行上山巷道(5)和上部运输沿脉巷道(9)组成回采单元的完整风路，风流由阶段运输巷道(1)接入风管经由人行上山巷道(5)到达作业面，进行压入式通风，污风经由采空区、运输上山巷道(2)进入上部运输沿脉巷道(9)排出；

3)回采条带的构建以及充填：

采用钢筋混凝土代替底柱回采矿石方法，具体是：以阶段运输巷道(1)和运输上山巷道(2)为自由面，沿回采单元走向，向采场另一端推进将底柱开采出来后，提出在此底柱顶部的底板打排孔并插入钢筋，然后制模浇混凝土形成人工底柱，即用于保证采场稳定性的钢筋混凝土底柱(7)，并留有一定宽度的空间作为相邻回采条带的初始工作面；矿房内以初始工作面为自由面，沿运输上山巷道从下往上依次开采，每次推进进尺2m，形成多个工作面，这些工作面从运输上山巷道(2)到人行上山巷道(5)按阶梯布置；随着工作面的推进，后方充填工作也随着向前推进，保证暴露面积处于安全范围内，充填时采空区左右两侧采用水泥块石砌筑(3)，中间部分利用上一水平采出的废石进行碎石堆砌(4)充填；

4)开采矿石：

利用预裂爆破成缝机理，以减少炸药爆炸产生的爆炸应力波对岩体损伤的方法开采矿石，具体是：先是在矿石(10)上方预留0.3m厚的上盘围岩，作为矿石的预留保护层(11)，在此保护层之上打一排预裂孔(12)，然后在预裂孔以上矿房顶板以下的围岩(14)中钻三排爆破炮孔(13)，炮孔排距0.4m；最上一排炮孔与顶板间距为0.3m，采用减弱控制爆破，保证爆破后顶板的完整与稳定，爆破完成后对于顶板及四周突出围岩采用人工打楔撬杆进行撬除，利用手推式切割机直接将底板切出来，采出完整无损的矿石；采出的矿石(10)通过阶段运输巷道(1)运出地表。

2.根据权利要求1所述的地下缓倾斜薄层状玉石矿无损爆破采矿方法，其特征在于所述回采单元的尺寸为：宽度30～40m、斜长40～60m，采高1.8～2.2m。

3.根据权利要求1所述的地下缓倾斜薄层状玉石矿无损爆破采矿方法，其特征在于步骤4)中，所述减弱控制爆破是采用毫秒延时爆破方法，具体是：先起爆预裂孔(12)中的装药，形成预裂缝，再依次起爆主爆孔、上部边端炮孔(13)中的装药，以减少爆破应力波传递到玉石矿体导致其损伤。