CN105370280B - 一种地下缓倾斜双层薄玉石矿无损爆破采矿方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种地下缓倾斜双层薄玉石矿无损爆破采矿方法，该方法是：矿石回采采用爆破加人工机械的方式，先在阶段运输巷道(1)中搭建脚手架，上层矿石上方预留一定厚度的上盘围岩，作为矿石的保护层，工人持手持式凿岩机站在脚手架上在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中钻炮孔(13)，并控制好炮孔与顶板间距，保证顶板的完整与稳定；待上层矿石掘进两个进尺后，以相同的掘进形式回采下层矿体，掘进一个进尺，最终形成阶梯的形式向采场另一端推进，回采下层矿体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。本发明具有回采速度高和提高了玉石的经济价值等优点。

Description

一种地下缓倾斜双层薄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，适用于地下缓倾斜双层薄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，目前双层矿体还没有成熟的采矿方法，而单层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。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，导致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。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，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。矿石上盘留有0.8～1.0m厚的保护层，爆破结束后人工打楔用撬杆进行撬除，由于保护层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双层薄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，同时可以提高开采效率、矿石完整性和矿石的价值。

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双层薄玉石矿无损爆破采矿方法，具体是：矿石回采采用爆破加人工机械的方式，在阶段运输巷道中搭建脚手架，上层矿石上方预留一定厚度的上盘围岩，作为矿石的保护层，工人持手持式凿岩机站在脚手架上在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炮孔，并控制好炮孔与顶板间距，保证顶板的完整与稳定；待上层矿石掘进两个进尺后，以相同的掘进形式回采下层矿体，掘进一个进尺，最终形成阶梯的形式向采场另一端推进，回采下层矿体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。

上述的地下缓倾斜双层薄玉石矿无损爆破采矿方法，其步骤包括：

1)矿房的构建：

包括阶段运输巷道、运输上山巷道、人行上山巷道和矿体围岩的构建，其中：阶段运输巷道1用于矿房的构建以及矿石回采后主要运输通道；运输上山巷道，用于为矿房内开采提供自由面以及矿石开采下来运输到阶段运输巷道，整个开采过程产生的余渣通过阶段运输巷道1运出地表；人行上山巷道，用于回采作业的人行通道并作为回风通道；

2)构建矿房的通风风路：

由阶段运输巷道、运输上山巷道、人行上山巷道和上部区段运输巷道组成矿房的完整通风风路，风流方向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)回采作业：

以双阶梯的形式推进，即：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3m，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；上层矿石掘进两个进尺后以相同的掘进形式回采下层矿体，掘进一个进尺，最终形成阶梯的形式向采场另一端推进沿矿体走向将矿体开采出来；

4)矿石爆破：

在运输上山巷道中搭建脚手架，在上层矿石上方预留0.5m厚的围岩，作为待采矿石的预留保护层，工人持手持式凿岩机站在预留保护层之上，在预留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，各炮孔装药后实施爆破，爆破完成后对于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。

所述矿房的构建方法是：先沿着矿体走向掘进200m，形成阶段运输巷道；以阶段运输巷道向矿块倾向掘进50m，形成运输上山巷道；以阶段运输巷道向矿房倾向掘进50m，形成人行上山巷道，该人行上山巷道也可以作为相邻矿块的运输上山巷道；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。

上述方法中，随着工作面的推进，后方充填工作也随着向前推进，充填时，对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。

所述步骤1)中，回采作业内的矿石开采结束后，所述人行上山巷道用于相临回采单元的运输上山巷道。

所述步骤3)中，所述初始工作面是：以阶段运输巷道和运输上山巷道为自由面，沿矿房走向，向采场另一端推进将底柱开采出来后，在此底柱顶部的底板打孔并插入钢筋，然后制模浇混凝土形成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。

所述步骤4)中，爆破可以采用毫秒延时爆破方法，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；在下层矿体上方也预留0.5m厚的围岩，作为待采矿石的预留保护层，在此保护层之上打一排预裂孔，再在预裂孔以上围岩中开钻出用于爆破的炮孔。

所述矿房用于采矿。每个矿房尺寸为：宽度40m、斜长50m，采高4m。

本发明与现有技术相比具有以下的主要的积极效果：

(1)提高了矿石的回采速度：

先打预裂孔率先爆破形成预裂缝，爆破时采用三排炮孔，中间布置掏槽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，围岩破碎程度较之前提高了20％左右，而且爆炸应力波经过预裂缝时会大幅度衰减至原来的30％，这样可以直接减少爆破应力波对玉矿石的损伤，同时预留的底板厚度减少为0.3m，提高了矿石的回采速度。

(2)提高了玉石的经济价值：

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避免了人工逐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，提高了玉石的经济价值。

(3)提高了矿山企业的生产能力：

双层矿体开采首次提出采用“双阶梯”的形式，即矿房内走向和倾向两个方向均以阶梯的形式向前推进。通过实验采场验证，矿山的生产能力由原来的100t提升到600t。

附图说明

图1为本发明的缓倾斜矿体的一个矿房示意图；

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为图1的IV-IV向的剖面示意图；

图5为本发明作业面的正视图；

图6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

本发明针对现有地下双层薄玉石矿的开采提出新的开采方法，矿石回采采用爆破加人工机械的方式，在运输巷道中搭建脚手架，上层矿石上方预留一定厚度的上盘围岩，作为矿石的保护层，工人持手持式凿岩机站在脚手架上在保护层之上打一排预裂孔；再在预裂孔以上矿房顶板以下的围岩中钻炮孔，并控制好炮孔与顶板间距，保证顶板的完整与稳定；上层矿石掘进两个进尺后以相同的掘进形式回采下层矿体，掘进一个进尺，最终形成阶梯的形式向采场另一端推进，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双层玉石矿采矿方法的内容，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，该矿山部分矿区有双层矿体，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°，每个矿层平均厚度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如下：

(1)矿房的构建：

矿房的结构如图1至图4所示，包括阶段运输巷道1、运输上山巷道2、人行上山巷道5和矿体围岩。该矿房的构建方法是：先沿着矿体走向掘进200m，形成阶段运输巷道1；以阶段运输巷道1向矿块倾向掘进50m，形成运输上山巷道2；以阶段运输巷道1向矿房倾向掘进50m，形成人行上山巷道5，该人行上山巷道也可以作为相邻矿块的运输上山巷道2；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(例如5m)的矿柱8，以保证采场的稳定性。

所述阶段运输巷道1，用于矿房的构建以及矿石回采后主要运输通道。

所述运输上山巷道2，用于为矿房内开采提供自由面以及矿石开采下来运输到阶段运输巷道；

所述人行上山巷道5，用于回采作业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。

所述矿房用于采矿。每个矿房尺寸为：宽度40m、斜长50m，采高4m。

(2)构建矿房的通风风路：

由阶段运输巷道1、运输上山巷道2、人行上山巷道5和上部区段运输巷道9组成矿房的完整通风风路，风流方向由阶段运输巷道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，整个开采过程产生的余渣通过阶段运输巷道1运出地表。

(3)回采作业：

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，沿矿房走向，向采场另一端推进将底柱开采出来后，在此底柱顶部的底板打孔并插入钢筋，然后制模浇混凝土形成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2从下往上依次开采，每次推进进尺3m，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。上层矿石10掘进两个进尺后以相同的掘进形式回采下层矿体，掘进一个进尺，最终形成阶梯的形式向采场另一端推进沿矿体走向将矿体开采出来。双层矿体开采首次提出采用“双阶梯”的形式，即矿房内走向和倾向两个方向均以阶梯的形式推进。

(4)矿石爆破：

如图5和图6所示：在运输上山巷道2中搭建脚手架，在上层矿石10上方预留0.5m厚的围岩14，作为待采矿石6的预留保护层11，工人持手持式凿岩机站在预留保护层11之上，在预留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；上排炮孔与顶板间距为0.3m，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，预裂缝可减少主爆孔爆炸应力波对玉石矿体损伤；在下层矿体上方也预留0.5m厚的围岩14，作为待采矿石6的预留保护层11，在此保护层之上打一排预裂孔12，再在预裂孔以上围岩14中开钻出用于爆破的炮孔13，炮孔排距0.4m；爆破完成后对于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。

(5)采空区的充填：

随着工作面的推进，后方充填工作也随着向前推进，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充填这不仅降低了排废费用而且避免了地表废石场破坏生态环境。

Claims (8)

1.一种地下缓倾斜双层薄玉石矿无损爆破采矿方法，其特征是矿石回采采用爆破加人工机械的方式，先在阶段运输巷道(1)中搭建脚手架，上层矿石上方预留一定厚度的上盘围岩，作为矿石的保护层，工人持手持式凿岩机站在脚手架上在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中钻炮孔(13)，并控制好炮孔与顶板间距，保证顶板的完整与稳定；待上层矿石掘进两个进尺后，以相同的掘进形式回采下层矿体，掘进一个进尺，最终形成阶梯的形式向采场另一端推进，回采下层矿体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；

所述阶梯的形式为双阶梯的形式，即矿房内走向和倾向两个方向均以阶梯的形式向前推进，通过这种双层矿体开采形式，使得矿山的生产能力得到提升。

2.根据权利要求1所述的地下缓倾斜双层薄玉石矿无损爆破采矿方法，其特征是该方法的步骤包括：

1)矿房的构建：

包括阶段运输巷道(1)、运输上山巷道(2)、人行上山巷道(5)和矿体围岩的构建，其中：阶段运输巷道(1)用于矿房的构建以及矿石回采后主要运输通道；运输上山巷道(2)，用于为矿房内开采提供自由面以及矿石开采下来运输到阶段运输巷道，整个开采过程产生的余渣通过阶段运输巷道(1)运出地表；人行上山巷道(5)，用于回采作业的人行通道并作为回风通道；

2)构建矿房的通风风路：

由阶段运输巷道(1)、运输上山巷道(2)、人行上山巷道(5)和上部区段运输巷道(9)组成矿房的完整通风风路，风流方向由阶段运输巷道(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)回采作业：

以双阶梯的形式推进，即：矿房内以初始工作面为自由面，沿运输上山巷道(2)从下往上依次开采，每次推进进尺3m，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；上层矿石(10)掘进两个进尺后以相同的掘进形式回采下层矿体，掘进一个进尺，最终形成阶梯的形式向采场另一端推进沿矿体走向将矿体开采出来；

4)矿石爆破：

在运输上山巷道(2)中搭建脚手架，在上层矿石(10)上方预留0.5m厚的围岩(14)，作为待采矿石(6)的预留保护层(11)，工人持手持式凿岩机站在预留保护层(11)之上，在预留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)，各炮孔装药后实施爆破，爆破完成后对于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。

3.根据权利要求2所述的地下缓倾斜双层薄玉石矿无损爆破采矿方法，其特征是所述矿房的构建方法是：先沿着矿体走向掘进200m，形成阶段运输巷道(1)；以阶段运输巷道(1)向矿块倾向掘进50m，形成运输上山巷道(2)；以阶段运输巷道(1)向矿房倾向掘进50m，形成人行上山巷道(5)，该人行上山巷道也可以作为相邻矿块的运输上山巷道(2)；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。

4.根据权利要求3所述的地下缓倾斜双层薄玉石矿无损爆破采矿方法，其特征在于随着工作面的推进，后方充填工作也随着向前推进，充填时，对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。

5.根据权利要求2所述的地下缓倾斜双层薄玉石矿无损爆破采矿方法，其特征在于步骤1)中，在回采作业内的矿石开采结束后，所述人行上山巷道(5)用于相临回采单元的运输上山巷道。

6.根据权利要求2所述的地下缓倾斜双层薄玉石矿无损爆破采矿方法，其特征在于步骤3)中，所述初始工作面是：以阶段运输巷道(1)和运输上山巷道(2)为自由面，沿矿房走向，向采场另一端推进将底柱开采出来后，在此底柱顶部的底板打孔并插入钢筋，然后制模浇混凝土形成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。

7.根据权利要求2所述的地下缓倾斜双层薄玉石矿无损爆破采矿方法，其特征在于步骤4)中，所述爆破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；在下层矿体上方也预留0.5m厚的围岩(14)，作为待采矿石(6)的预留保护层(11)，在此保护层之上打一排预裂孔(12)，再在预裂孔以上围岩(14)中开钻出用于爆破的炮孔(13)。

8.根据权利要求2所述的地下缓倾斜双层薄玉石矿无损爆破采矿方法，其特征在于所述矿房用于采矿，每个矿房尺寸为：宽度40m、斜长50m，采高4m。