CN107687339A - 一种中厚倾斜矿体的高效采矿方法 - Google Patents

一种中厚倾斜矿体的高效采矿方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种中厚倾斜矿体的高效采矿方法,包括在矿体下盘沿脉布置回采进路,并在所述回采进路内完成凿岩、爆破与出矿;爆破过程中,通过控制回采炮孔的爆破参数,在上分段采场回采进路边部与上分段采场的边界处预留端部向下折弯形的整体式隔离矿板;在回采矿石的过程中,间隔两个步距回收所述隔离矿板;本步距放矿初期,前两个步距处的所述隔离矿板预留不回收,直至本步距放矿结束后,预留的所述隔离矿板因其自身冒落或将其崩落在本步距进行回收;本发明提供的中厚倾斜矿体的高效采矿方法,减少了矿石贫化,提高了矿石回收率,最大限度地开发利用矿产资源。

Description

一种中厚倾斜矿体的高效采矿方法
技术领域
本发明涉及矿山地下采矿技术领域,特别是涉及一种中厚倾斜矿体的高效采矿方法。
背景技术
地下采矿方法主要包括采准、切割和回采三项基本工序,通常可分为空场采矿法、充填采矿法和崩落采矿法三大类。崩落采矿法具有工艺简单、生产效率高、安全性能好且成本低等优点,在地下矿山,特别是大中型地下矿山中得到了广泛应用。但是,崩落采矿法的特点之一是依靠崩落围岩充填采空区,释放地压来控制管理地压的目的,采矿过程中崩落矿石和废石直接接触。显然,若覆岩下放矿没有控制好,则会造成严重的矿石损失与贫化。
覆岩下放矿造成矿石损失贫化大的问题一直困扰着采矿界。为了解决上述问题,国内外很多人对此进行了研究,提出了诸多改进方案。如有人进行含不稳岩层的中厚倾斜矿体开采时,使用沿脉布置回采进路的无底柱分段崩落法,解决了采准工程的塌冒难题;也有人用无底柱分段崩落法开采倾斜中厚矿体时,在本分段采场结合上盘侧形成三角矿柱和下盘侧形成导流口的放矿技术;还有人提出了带钢混结构人工假顶的无底柱阶段崩落采矿法等采矿技术措施,均在一定程度上提高了生产能力,但是依然没有从根本上解决矿石贫损严重的问题。其原因在于:
矿岩流动规律决定了放出体形态,通常放出的矿岩散体在原矿岩堆中所占的形态为类椭球体,称为放出体。如图1-2所示,矿体101中厚倾斜矿体,矿岩流动时受倾斜的上盘边壁102和下盘边壁103的影响,导致放出体形态发生了不同程度的变异。在放矿的过程中,放出体不断发育扩大,放出的体积将由上部矿岩填补。在同一水平面上,流轴上的矿岩散体流动速度最快,反之越小。上盘边壁102具有导流作用,上分段采场106的覆盖层废石104会靠近上盘边壁102以较快的速度到达下分段采场105的出矿口107的上方。
在图1-2中,在矿石放出过程中,首先放出的是一部分纯矿石,此时放出体108a在矿石堆中,随着放矿的进行,放出体108b发育至与矿岩界面相切,此时放出的纯矿石量最大,此后放出体108c侵入上分段采场106的覆盖层废石104区,废石开始混入矿石中。当放出体到达顶部和正面的矿岩界面时则会造成废石区109和废石区110两部分的废石混入,废石的混入量随着放出体不断扩大而增大,导致矿石贫化率增大,侧面的废石混入同理。由于矿体为倾斜矿体,覆盖层废石104阻挡了下盘边壁103处崩落矿石113a的正常流动,导致上分段采场106放不出来的崩落矿石,绝大部分残留于下盘,造成下盘残留矿石113a损失,本分段采场105下盘残留矿石113b损失机理同理;放矿过程中在上分段采场106形成三角残留矿石111,可在本分段采场105将其部分回收,但仍会导致有一大部分崩落矿石损失,造成顶部矿石损失;停止放矿时,在出矿口107前方即步距之间有端部残留矿石112,造成端部矿石损失。
倾斜中厚矿体由于其固有的赋存条件使其回采难度较大,如矿石不能完全借助自重放出,采场过程中常出现采场塌冒等现象。另外,如果开掘下盘岩石,虽能放出部分下盘矿石残留体,但同时放出了大量废石,导致矿石的损失贫化较大,生产效率较低。矿石的损失将导致矿产资源的浪费和巨大的经济损失;因采出无用的废石导致矿石的贫化,甚至可能导致引起环境污染和破坏等问题,且会产生因处理废石而造成的经济损失。
因此,有必要在不增大开采成本和保证采场安全的前提下,解决矿石损失贫化大的问题,最大限度地开发利用国内的矿产资源,对实现矿产资源高效、低贫损开采和提高矿山经济效益具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种中厚倾斜矿体的高效采矿方法,以解决上述现有技术存在的问题,减少了矿石贫化,提高了矿石回收率,最大限度地开发利用国内的矿产资源。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
本发明提供一种中厚倾斜矿体的高效采矿方法,包括在矿体下盘沿脉布置回采进路,并在所述回采进路内完成凿岩、爆破与出矿;爆破过程中,通过控制回采炮孔的爆破参数,在上分段采场回采进路边部与上分段采场的边界处预留端部向下折弯形的整体式隔离矿板;在回采矿石的过程中,间隔两个步距回收所述隔离矿板;本步距放矿初期,前两个步距处的所述隔离矿板预留不回收,直至本步距放矿结束后,预留的所述隔离矿板因其自身冒落或将其崩落在本步距进行回收。
优选地,所述回采炮孔的爆破参数包括炮孔深度、角度和炸药的装药量。
优选地,每个分段采场的高度为8~15m。
优选地,所述矿体倾角为45~55°。
优选地,每个所述步距大于1.5m。
优选地,所述隔离矿板的垂直厚度为1~3m。
优选地,所述隔离矿板的长度为放矿步距的2~3倍。
优选地,所述回采炮孔的孔底至所述隔离矿板边界。
优选地,所述回采炮孔的上盘边孔角为45°。
优选地,所述回采炮孔的下盘边孔角为45°~55°。
本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果:
1、本发明提供的中厚倾斜矿体的高效采矿方法,隔离矿板位于上分段回采进路边部与上分段边界,通过控制不同回采炮孔的爆破参数即可实现预留隔离矿板,隔离矿板可将崩落矿石与其上部覆盖岩石隔离开,从而减少矿石贫化。
2、本发明提供的中厚倾斜矿体的高效采矿方法,在分步距回采矿石过程中,本步距放矿初期,前两步距的隔离矿板预留不回收;预留的隔离矿板改变了废石流动路径,防止废石过早混入导致矿石贫化;本步距放矿结束后,再将预留的第一个隔离矿板于本步距回收,从而可提高矿石回收率。
3、本发明提供的中厚倾斜矿体的高效采矿方法,回采进路布置在矿体下盘,无需开掘过多围岩,可降低采矿成本。
4、本发明提供的中厚倾斜矿体的高效采矿方法,结合上述措施和效果,使得开采倾斜中厚矿体的矿石损失贫化大的现象得到明显改善,采矿成本进一步降低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为中厚倾斜矿体崩落矿岩移动规律及放矿过程中矿石贫损垂直进路方向示意图;
图2为中厚倾斜矿体崩落矿岩移动规律及放矿过程中矿石贫损沿进路方向示意图;
图3为本发明中厚倾斜矿体垂直进路方向的采场结构示意图;
图4为本发明中厚倾斜矿体沿进路方向的采场结构示意图;
图5为本发明中的隔离矿板的结构示意图;
图6为本发明中的隔离矿板的立体结构示意图;
图1-2中:101-矿体、102-上盘边壁、103-下盘边壁、104-覆盖层废石、105-下分段采场、106-上分段采场、107-出矿口、108a-放出体、108b-放出体、108c-放出体、109-废石区、110-废石区、111-三角残留矿石、112-端部残留矿石、113a-下盘残留矿石、113b-下盘残留矿石;
图3-6中:201-矿体、202-上盘边壁、203-下盘边壁、204-覆盖层废石、205-回采进路、206、207-本分段采场其余回采炮孔、208-本分段采场下盘侧边部回采炮孔、209-隔离矿板、210-上分段采场、211-本分段采场、212-上分段采场回采进路、213-矿石、214-废石流动轨迹、215-底部废石区。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种中厚倾斜矿体的高效采矿方法,以解决现有技术存在的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供一种中厚倾斜矿体的高效采矿方法,如图3-6所示,其中图3为中厚倾斜矿体垂直进路方向的采场结构示意图,此附图主要体现中厚倾斜矿体处于开采本分段采场211的状态,此时视图体现的为设置回采炮孔进行爆破阶段的开采状态,上分段采场210已开采完毕,开采完毕的上分段采场210内部留有覆盖层废石204;
首先,在开采前需要在矿体201下盘沿脉布置回采进路,并在回采进路内完成凿岩、爆破与出矿等开采作业。
爆破过程中,通过控制回采炮孔的爆破参数,在上分段采场回采进路212边部与上分段采场210的边界处预留端部向下折弯形的整体式隔离矿板209;其中,回采炮孔的爆破参数包括炮孔深度、角度和炸药的装药量等;为了形成端部向下折弯形的隔离矿板209,在具体的回采炮孔的布置中,本分段采场211的下盘边壁203边部两个回采炮孔208设置为均不与上分段采场210回采进路212崩透,其余回采炮孔206和207设置为均不与上分段采场崩落矿岩边界崩透。
在本实施例中,回采炮孔208的孔底与上分段采场回采进路212边部留有一定的距离,优选为1.4m;其余回采炮孔206孔底与上分段采场210的覆盖层废石204的边界也留有一定距离,优选为1.4m,预留距离尺寸的具体数值可根据矿体201稳固程度合理选择,一般为1~3m,矿体201稳固性好,则相应可取小值,反之取大值;
在爆破结束,预留好隔离矿板209后,在回采矿石的过程中具体采用分步距回采矿石;在回采矿石的过程中,间隔两个步距回收隔离矿板,本步距放矿初期,前两个步距处的隔离矿板预留不回收,直至本步距放矿结束后,预留的隔离矿板209在本步距进行回收;
说明书附图4中厚倾斜矿体沿进路方向的采场结构示意图,此附图主要体现中厚倾斜矿体201爆破预留隔离矿板209后,进行分步距回采矿石的状态,此时上分段采场210已开采完毕,开采完毕的上分段采场210内部留有覆盖层废石204;其中本分段采场211的步距①、步距②和步距③也均以开采完毕,由于预留的隔离矿板209阻挡了正面和侧面废石过早地混入,所以上分段采场废石流动轨迹发生了改变,废石沿废石轨迹214流动至底部废石区215。
结合说明书附图4,以继续开采步距④为例,来说明如何进行分步距回采矿石,此时步距②和步距③内的隔离矿板209预留不回收,从而能够完全阻隔上分段采场210的覆盖层废石204过早混入本步距④的矿石中,故能够大大降低矿石的损失贫化。
进一步的,本步距④开采结束后,可将步距②中的隔离矿板209崩落或因其自身冒落而在本步距④沿回采进路205得以回收。若没有预留隔离矿板209,每个步距的放矿都有来自顶部、正面和侧面的大量废石混入,累计起来使整个放矿过程混入的岩石量较大,结果使得矿石损失与贫化都非常高。
对于隔离矿板209的具体设置,结合说明书附图5-6具体如下:
隔离矿板209的垂直厚度主要由矿体稳固性确定,一般为1~3m,若矿体稳固性较好,则隔离矿板209的垂直厚度可以取较小值;若稳固性较差,则需要取大值;隔离矿板209的长度取决于放矿步距,优选为2~3倍的放矿步距。
本发明中关于回采炮孔的爆破参数具体如下,回采炮孔排距的大小可根据爆破夹制力和回采炮孔爆破的方向确定。例如,当矿体的水平厚度为4~15m时,崩矿步距可为1.5m以上,优选为2m;回采炮孔的上盘边孔角为45°,下盘边孔角与矿体倾角相同为45°~55°,炮孔深度的确定与矿体倾角和矿体厚度有关,其最小抵抗线为1.4~2.0m,炮孔密集系数1~1.5,炸药单耗为0.4~0.6kg/t,炮孔直径为60mm~80mm,具体与凿岩设备有关。
可采用分次凿岩的方式钻凿回采炮孔。为了提高凿岩效率且沿脉进路稳固性允许的条件下,采用集中凿岩的方式一次性将采场的回采炮孔全部凿完。需要说明的是,并不仅限于此方式,其他合理的方式也可以实现钻凿回采炮孔。
进一步地,为了保护眉线不被破坏,需合理确定回采炮孔的孔口不装药长度。具体孔口填塞长度设置为1.5m或3m。同时,同一排面的回采炮孔之间采用孔口长短间隔不装药的方式。
更进一步地,矿体水平厚度优选为4~15m,更优选地为6~15m;矿体倾角优选为45~55°;采场分段高度优选为15m;采场长度优选为100m;回采进路布置在矿体下盘,则无需开掘过多围岩,可较大降低采准费用。
在实际开采过程中,根据矿体的实际情况,从上述所有参数中选择合理的数值即可实现本发明的目的。
通过本发明采用的中厚倾斜矿体的高效采矿方法,当矿体的垂直厚度为6m,矿体倾角为55°,分段高度为12m,放矿步距为1.5m时,采用上述实施方式进行开采,矿石回收率可高达74%,废石混入率为28.37%,大大降低了矿石贫化,增大了矿石回收率。
本发明应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种中厚倾斜矿体的高效采矿方法,其特征在于:包括在矿体下盘沿脉布置回采进路,并在所述回采进路内完成凿岩、爆破与出矿;爆破过程中,通过控制回采炮孔的爆破参数,在上分段采场回采进路边部与上分段采场的边界处预留端部向下折弯形的整体式隔离矿板;在回采矿石的过程中,间隔两个步距回收所述隔离矿板;本步距放矿初期,前两个步距处的所述隔离矿板预留不回收,直至本步距放矿结束后,预留的所述隔离矿板因其自身冒落或将其崩落在本步距进行回收。
2.根据权利要求1所述的中厚倾斜矿体的高效采矿方法,其特征在于:所述回采炮孔的爆破参数包括炮孔深度、角度和炸药的装药量。
3.根据权利要求1所述的中厚倾斜矿体的高效采矿方法,其特征在于:每个分段采场的高度为8~15m。
4.根据权利要求1所述的中厚倾斜矿体的高效采矿方法,其特征在于:所述矿体倾角为45~55°。
5.根据权利要求1所述的中厚倾斜矿体的高效采矿方法,其特征在于:每个所述步距大于1.5m。
6.根据权利要求1所述的中厚倾斜矿体的高效采矿方法,其特征在于:所述隔离矿板的垂直厚度为1~3m。
7.根据权利要求1所述的中厚倾斜矿体的高效采矿方法,其特征在于:所述隔离矿板的长度为放矿步距的2~3倍。
8.根据权利要求1所述的中厚倾斜矿体的高效采矿方法,其特征在于:所述回采炮孔的孔底至所述隔离矿板边界。
9.根据权利要求8所述的中厚倾斜矿体的高效采矿方法,其特征在于:所述回采炮孔的上盘边孔角为45°。
10.根据权利要求9所述的中厚倾斜矿体的高效采矿方法,其特征在于:所述回采炮孔的下盘边孔角为45°~55°。
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