CN107701185A - 开采玉石矿的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于石矿开采技术领域，具体提供一种开采玉石矿的方法。本发明旨在解决玉石矿开采效率低、开采成本高等方面的问题。本发明的开采玉石矿的方法包括提供孔内柱式液压裂石器；确定待开采的矿体的第一自由面；在第一自由面上形成第一孔组，该第一孔组包括若干个第一作业孔；将孔内柱式液压裂石器的第一组膨胀管插入对应的第一作业孔中并使孔内柱式液压裂石器动作，以便使待开采的矿体的至少一部分暴露于环境；使待开采的矿体与基体分离。因此，通过本发明的开采玉石矿的方法提高了玉石矿开采的完整性、开采效率、和施工的安全性，同时节约了开采成本、减少了对玉石资源的浪费和对环境的破坏。

Description

开采玉石矿的方法

技术领域

本发明属于附着在硬脆岩石上/中的价值较高的矿体的开采技术领域，具体提供一种开采玉石矿的方法。

背景技术

玉石矿山的开采方法主要包括爆破开采方法和传统的钻孔凿岩人工楔入法两种。其中，爆破开采方法是通过安装在装药眼内的炸药爆破的方式实现玉石矿的开采。由于玉石矿体的形状和大小具有不确定性并且玉石非常脆，因此采用爆破开采法剥离玉矿的覆盖层时，不可避免地会将玉石矿体炸碎，因此玉石矿的出料率极低，导致资源严重浪费，且开采不出大块的玉料，同时爆破会对玉石矿体内部产生肉眼看不到的裂纹，爆破法开采出来的玉石料容易在雕刻时和雕刻后发生碎裂；加之与石材矿等其他矿资源而言，玉石矿较为名贵，因此采用爆破开采法将大大损害玉石矿的价值。此外，在炸药使用不当的情形下爆破开采方法会还存在一定的安全隐患，并对环境造成破坏。因此目前已经基本禁止采用爆破开采方法来开采玉石矿。

其中，传统的钻孔凿岩人工楔入法是通过人工排孔凿岩的方式将玉石矿围岩胀裂，实现对玉石矿的开采。显然，传统的钻孔凿岩人工楔入法开采效率低。并且在人工开凿时，玉石矿的大部分也被击碎，因此出料率极低，资源浪费严重，且开采不出大块的玉料。另外，人工楔入法只能对玉石矿的露头部分进行开采，无法实现岩体深部的玉石矿的开采。而且，与石材矿等其他矿资源不同，玉石矿往往处于空气稀薄、山高坡陡的矿区，人工楔入法存在开采作业难度大、风险高、人力成本高等方面的缺陷。

相应地，本领域需要一种新的开采玉石矿的方法来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决玉石矿开采效率低、开采成本高等方面的问题，本发明提供了一种开采玉石矿的方法，该方法包括：提供孔内柱式液压裂石器，所述孔内柱式液压裂石器包括第一组膨胀装置；根据待开采的矿体在基体上的露头确定所述待开采的矿体的第一自由面；在所述第一自由面上形成处于所述待开采的矿体外围的第一孔组，所述第一孔组包括与所述第一组膨胀装置匹配的若干个第一作业孔；将所述第一组膨胀装置插入对应的所述第一作业孔中，并使所述孔内柱式液压裂石器动作，以便使所述待开采的矿体的至少一部分暴露于环境；使所述待开采的矿体与所述基体分离。

在上述开采方法的优选技术方案中，所述孔内柱式液压裂石器还包括第二组膨胀装置，“使所述待开采的矿体与所述基体分离”的步骤进一步包括：在与所述待开采的矿体相连的所述基体的连接部分上形成第二孔组，所述第二孔组包括与所述第二组膨胀装置匹配的若干个第二作业孔；将所述第二组膨胀装置插入对应的所述第二作业孔中，并使所述孔内柱式液压裂石器动作，以便使所述待开采的矿体与所述基体分离。

在上述开采方法的优选技术方案中，所述第一孔组还包括与所述若干个第一作业孔中的一部分对应的基础孔，所述方法还包括：保持所述基础孔为空状态并将所述第一组膨胀装置插入对应的所述第一作业孔中，并使所述孔内柱式液压裂石器动作，以便使所述待开采的矿体的至少一部分表面暴露于环境。

在上述开采方法的优选技术方案中，“保持所述基础孔为空状态并将所述第一组膨胀装置插入对应的所述第一作业孔中，并使所述孔内柱式液压裂石器动作，以便使所述待开采的矿体的至少一部分表面暴露于环境”的步骤进一步包括：保持所述基础孔为空状态并将所述第一组膨胀装置插入对应的所述第一作业孔中，并使所述孔内柱式液压裂石器动作，在所述待开采的矿体的外围形成槽腔，所述槽腔使所述待开采的矿体的至少一部分表面暴露于环境；其中，所述槽腔是通过调整所述基础孔以及与所述基础孔对应的所述第一作业孔的布置方位和布置密度确定的。

在上述开采方法的优选技术方案中，“在所述待开采的矿体的外围形成槽腔”的步骤进一步包括：在所述待开采的矿体的外围形成若干个槽腔，并且所述若干个槽腔和所述第一自由面围绕于所述待开采的矿体。

在上述开采方法的优选技术方案中，所述方法还包括：所述基础孔与对应的所述若干个第一作业孔平行，或者所述若干个第一作业孔设置成朝向对应的所述基础孔的底部聚拢。

在上述开采方法的优选技术方案中，所述待开采的矿体包括玉石矿体以及包覆于玉石矿体外围的基体层。

在上述开采方法的优选技术方案中，所述第一组膨胀装置和所述第二组膨胀装置均包括膨胀壳体及设置于所述膨胀壳体内的膨胀管，并且所述膨胀壳体均为两瓣式结构。

在上述开采方法的优选技术方案中，所述孔内柱式液压裂石器配置有油压泵，所述油压泵为人工驱动或外接动力驱动的油压泵。

在上述开采方法的优选技术方案中，采用钻机形成所述基础孔、所述第一作业孔和/或所述第二作业孔。

本领域技术人员能够理解的是，在本发明的优选技术方案中，通过提供孔内柱式液压裂石器以及确定待开采的矿体的第一自由面，在第一自由面上形成与孔内柱式液压裂石器相关联的第一孔组，实现了采用孔内柱式液压裂石器对玉石矿的开采作业。其中矿体还可以是宝石或者半宝石等。具体而言，通过孔内柱式液压裂石器和第一作业孔的配合，可以使待开采的矿体的至少一部分暴露于环境。

以玉石矿为例，采用内径柱式液压裂石器实现待开采的玉矿体外围的各种大小和厚度的岩石的胀裂剥离作业。具体而言，首先采用孔内柱式液压裂石器胀裂分离第一自由面上的岩石层。当大部分玉矿体裸露出来后，用孔内柱式液压裂石器将待开采的玉矿体的其他部分(侧部、上方和\或者下方)与外围的岩石剥离；或者将暴露在环境中的待开采的玉矿体截断开采出来。并且，在剥离的过程中为了保护玉石矿的完整性，开采出来的玉石矿为在玉矿体上附着一定厚度的岩石的结构。可以看出，采用孔内柱式液压裂石器开采玉石矿能够有效地防止在开采过程对玉矿体产生次生伤害，提高了玉石的加工品质，最大限度地避免了对玉石资源的浪费以及对环境的破坏。

对于位于岩石中深部的玉矿体，或者玉矿体覆盖的岩石厚度非常大的情况，采用完全胀裂剥离岩石的方法，难度大，效率低。因此，需要对这些玉石矿进一步开采。具体而言，在第一自由面上形成的第一孔组还包括基础孔。保持基础孔为空状态，将第一组膨胀装置插入对应的第一作业孔中，并使孔内柱式液压裂石器动作，在待开采的矿体的外围形成若干个槽腔。若干个槽腔使待开采的矿体的至少一部分暴露于环境。然后用孔内柱式液压裂石器将待开采的矿体与基体的连接部分剥离；或者将暴露在环境中的待开采的矿体截断开采出来。可以看出，通过自由面、作业孔和基础孔的设置，可以开采出更加完整的玉石矿，减少了开采过程中对玉石矿体的破坏，提高了开采玉石矿的效率，降低了开采成本。并且，由于孔内柱式液压裂石器布置灵活施工方便且几乎不会产生固定的占地面积，且不需要水和持续的电力供应(只是在钻孔时需要少量的能源)，不破坏周围环境，安全性好。因此能够轻松地应对前述的玉石矿等矿山由于交通及环境条件恶劣、缺水无电等原因所产生的交通以及施工开展方面的问题，大大降低玉石矿的前期基础设施投资成本，具有良好的市场前景。

附图说明

下面参照附图并主要结合玉石矿来描述本发明的优选实施方式，附图中：

图1是孔内柱式液压裂石器的结构示意图；

图2A是孔内柱式液压裂石器的膨胀装置的膨胀壳体的第一示意图；

图2B是孔内柱式液压裂石器的膨胀装置的膨胀壳体的第二示意图；

图2C是孔内柱式液压裂石器的膨胀装置的膨胀壳体的第三示意图；

图3是本发明一种实施例的开采玉石矿的方法的流程示意图一；

图4是本发明一种实施例的开采玉石矿的方法的流程示意图二；

附图标记列表：

1、液压源；2、膨胀装置；21、两瓣式膨胀壳体；22、三瓣式膨胀壳体；23、四瓣式膨胀壳体；3、能量分配器；4、液压管；5、预制孔。

具体实施方式

本领域技术人员应当理解的是，本节实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非用于限制本发明的保护范围。例如，虽然本实施例是结合玉石矿来描述本发明的玉石矿开采方法的，但是本发明的玉石矿开采方法还可以用于开采其他附着在硬脆性岩石上/中的价值较高的矿体，例如宝石和半宝石，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。显然，调整后的技术方案仍将落入本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，图1是孔内柱式液压裂石器的结构示意图。参照图1，孔内柱式液压裂石器主要包括液压源1、膨胀装置2、能量分配器3以及液压管4。能量分配器3通过液压管4连接在液压源1与膨胀装置2之间。应当指出的是，为了清楚地显示设置在待开裂岩石中的膨胀装置2，图1中示出为岩石沿其预制孔5被剖开，并且为了便于标示附图，没有画出岩石的剖线，但是膨胀装置2并未沿该剖线相应地剖开。如图1所示，在进行裂石工作时，需要首先在岩石上预制与膨胀装置2的数量相等的预制孔5，在每个孔5中都相应地设置一个膨胀装置2。预制孔5的大小和形状设置成与膨胀装置2相似，以便膨胀装置2能够在膨胀之前顺利容纳于孔5内，以及在稍微膨胀之后就能挤压预制孔5的孔壁。如作为一种示例，图1中示出的裂石设备具有4个膨胀装置2，但可以理解的是，本领域技术人员可以根据实际情况为裂石设备选择不同个数的膨胀装置。液压源1用于为膨胀装置2提供加压液体；并且优选地，液压源1是手动驱动的液压源或外接动力驱动的液压源，液压管4是高压油管。当液压源1是手动驱动的液压源时，能量分配器3首先通过液压管4连接到液压源上，然后再将膨胀装置2通过液压管4连接到能量分配器3上。当液压源1为外接动力驱动的液压源时，能量分配器3可以内置于外接动力驱动的液压源中，从而节省了连接油压传导的环节，提高了工作效率。具体地，加压液体从液压源1经液压管4到能量分配器3，再从能量分配器3的分油口分别经液压管4的分压管到膨胀装置2。应当指出的是，图1中的各个部件并不是按比例绘制的。为了能够更好地显示细节，将膨胀装置2的图示尺寸进行了放大。因此，附图中各个部件之间的图示尺寸并不旨在对部件的大小和相对大小进行暗示或者限定。

如图2A、图2B和图2C所示，图2A是孔内柱式液压裂石器的膨胀装置的膨胀壳体的第一示意图，图2B是孔内柱式液压裂石器的膨胀装置的膨胀壳体的第二示意图，图2C是孔内柱式液压裂石器的膨胀装置的膨胀壳体的第三示意图。参照图2A、图2B和图2C，孔内柱式液压裂石器的膨胀装置包括膨胀壳体和膨胀管。具体地，膨胀壳体可以是两瓣式膨胀壳体21或者三瓣式膨胀壳体22或者四瓣式膨胀壳体23，或者更多瓣式的膨胀壳体结构。在裂石器组装好的状态下，膨胀装置的多瓣膨胀壳体对称均匀分布，并且在它们之间形成空腔，膨胀管设置在该空腔中并且紧靠多瓣膨胀壳体。具体地，液压导致膨胀管膨胀并挤压多瓣膨胀壳体沿轴心面向外运动。膨胀壳体由于受到作业孔内壁的限制而对作业孔壁产生机械膨胀压力，当膨胀管中的液压足够大时，膨胀壳体对作业孔内壁的机械膨胀压力也足够大，从而达到胀裂岩体的效果。

本发明的开采玉石矿的方法研发需要熟悉孔内柱式液压裂石器的胀裂机理，以及与其它液压裂石器的对比；熟悉岩石力学和岩石工程学(爆破、井巷工程)；熟悉具体的工程任务，比如玉石/宝石矿山的地质和地貌特点、玉石矿/宝石矿的开采要求、现有开采技术的缺陷等。因此本发明的开采玉石矿的方法是在发明人经过大量的实验和克服了较大的技术难度后研发出来的。

例如，发明人利用有限元软件ANSYS建立了以不同数量的基础孔作为胀裂自由面的计算模型，研究基础孔数量不同时孔内柱式液压胀裂技术受力分析，即基础孔数量不同时有限元模型求解计算结果应力分析。

通过对不同数量的基础孔的第一主应力云图、等效应力云图分析，得到不同数量的基础孔的第一主应力、等效应力的最大值及其出现位置，由此：1、发现基础孔数量与胀裂效应的关系；2、当第一主应力大于岩石的单轴饱和抗压强度值时，在孔内柱式液压裂石器的作用下，岩石可以被轻易地拉裂；3、发现等效应力最大值与基础孔数量的关系；4、由于等效应力远大于岩石的单轴饱和抗拉强度值(一般为7.0～25.0MPa)，因此在孔内柱式液压裂石器的作用下，岩石可以被容易地破碎。

利用有限元软件ANSYS建立了以不同种类岩石、不同数量的基础孔(空孔)作为胀裂自由面的计算模型，取得岩石种类不同时的第一主应力方向的云图、等效应力云图。利用有限元软件ANSYS建立作业孔和基础孔(空孔)的静态胀裂模型，通过第一主应力场、第三主应力场、位移矢量和云图，分析作业孔对基础孔(空孔)的胀裂机理。利用有限元软件ANSYS建立有第二自由面的胀裂模型，对实体模型进行计算，得出在函数荷载作用下岩石材料产生的裂缝分布，实现模拟孔内柱式液压裂石器静态胀裂过程中围岩破碎拉裂的过程，证实孔内柱式液压裂石器开采玉矿中的有效性。利用有限元软件ANSYS建立分析静态胀裂技术机理模型，通过静态胀裂围岩应力位移云图，揭示静态胀裂过程中钻孔应力变化规律，说明胀裂技术在岩石层井巷掘进中的应用机理等。

如图3所示，图3是本发明一种实施例的开采玉石矿的方法的流程示意图一。参照图3，本发明的开采玉石矿的方法主要包括以下步骤：

步骤S10、提供孔内柱式液压裂石器，孔内柱式液压裂石器包括第一组膨胀装置；

步骤S20、根据待开采的矿体在基体上的露头确定待开采的矿体的第一自由面；

步骤S30、在第一自由面上形成第一孔组，第一孔组包括与第一组膨胀装置匹配的若干个第一作业孔；

步骤S40、将第一组膨胀装置插入对应的第一作业孔中，并使孔内柱式液压裂石器动作，以便使待开采的矿体的至少一部分暴露于环境；

步骤S50、使待开采的矿体与基体分离。

在待开采的矿体的周围覆盖的岩石较厚时或者根据实际开采情况，需要进一步胀裂剥离岩石的情况下，重复步骤S10至S40，直至待开采的矿体的至少一部分暴露于环境。

需要说明的是，岩石系硬脆性材料具有抗拉强度远小于抗压强度的明显特点。鉴于此，在本发明的技术方案中，通过采用孔内柱式液压裂石器的岩石胀裂技术来完成玉石矿的开采作业，显然，裂石器的膨胀装置在完成开采玉石矿的过程中克服的是岩石的抗拉强度，因此开采难度大大降低，开采效率随即大大提高。

具体而言，在液压的作用下，孔内柱式液压裂石器的膨胀装置产生膨胀运动，在第一作业孔内壁的紧密限制下，膨胀管产生垂直于第一作业孔内壁的压力，并作用于岩石。随着膨胀压力的不断增加，岩石中的拉应力不断增大，并用于第一作业孔轴心面上切向拉应力的叠加，使轴心面的拉应力最大，成为主应力面。而膨胀壳体的膨胀运动又进一步将拉应力集中在垂直于膨胀壳体运动方向的孔壁。在钻孔轴心面上垂直于膨胀壳体运动方向的孔壁处的拉应力最先达到待胀裂岩石的抗拉强度时，该处出现一定长度的径向裂纹。随着膨胀压力的不断扩大，裂纹将沿第一作业孔轴心面垂直于膨胀管壳体运动方向延伸，最后在轴心面的中央处相遇贯通，形成平整的破裂面，从而达到切割破碎的目的。一台孔内柱式液压裂石器可同时操作一组膨胀装置，且孔内柱式液压裂石器具有占地面积小、方便搬运、操作过程简单等优点，因此整个开采过程简单灵活，降低了玉石矿的开采难度、提高了开采效率，同时节约了开采成本。孔内柱式液压裂石器在胀裂岩石的过程中，为静力胀裂，没有噪音、飞石和粉尘污染。因此通过本发明的开采方法，能够使待开采的矿体快速胀裂，剥离出较为完整的玉石矿体，并减少了玉石矿体开采过程中的污染，使开采过程更加安全可靠。

需要说明的是，当玉石矿体外围的岩体较大、较厚时，可以采用多套孔内柱式液压裂石器设备，在玉石矿体周围的基体上同时施工。并且，多套孔内柱式液压裂石器的规格可以相同或者不同。

还需要说明的是，上述开采玉石矿的方法适用于开采处于基体表层的、周围的自由面较多的玉石矿。对于周围岩体较厚或者处于基体中部、深部的玉石矿，上述开采方法开采工程量大，难度高，效率较低。

因此，作为一种优选的实施方式，第一孔组还包括与若干个第一作业孔中的一部分对应的基础孔，本发明的开采玉石矿的方法还包括：

保持基础孔为空状态并将第一组膨胀装置插入对应的第一作业孔中，并使孔内柱式液压裂石器动作，以便使待开采的矿体的至少一部分表面暴露于环境。

当待开采的矿体周围的岩体较厚或者待开采的矿体处于基体的中间或较深的位置时，需要设置基础孔作为玉石矿周围的基体胀裂的自由面，为基体的胀裂和剥落提供空间。

一种更为优选的实施方式，“保持基础孔为空状态并将第一组膨胀装置插入对应的第一作业孔中，并使孔内柱式液压裂石器动作，以便使待开采的矿体的至少一部分表面暴露于环境”的步骤进一步包括：

保持基础孔为空状态并将第一组膨胀装置插入对应的第一作业孔中，并使孔内柱式液压裂石器动作，在待开采的矿体的外围形成槽腔，槽腔使待开采的矿体的至少一部分表面暴露于环境；

其中，槽腔是通过调整基础孔以及与基础孔对应的第一作业孔的布置方位和布置密度确定的。

在待开采的矿体周围的岩体较厚或者待开采的矿体处于基体的中间或较深的位置时，在待开采的矿体的周围的岩体上形成槽腔，将待开采的矿体的至少一部分裸露出来。通过这样的设置，实现了处于矿山中深部的矿体的开采，提高了玉石矿的开采效率和玉石矿的完整性。

具体地，“在待开采的矿体的外围形成槽腔”的步骤进一步包括：

在待开采的矿体的外围形成若干个槽腔，并且若干个槽腔和第一自由面围绕于待开采的矿体。

优选地，在形成槽腔时，基础孔以及与基础孔对应的第一作业孔的分布方式可以是：在基体的硬度较小的情况下，可以设置若干个离散分布的第一作业孔围设于一个或一组基础孔外围，或者若干个离散分布的基础孔围设于一个或一组第一作业孔的外围。在基体的硬度较大的情况下，可以在前述布局的基础上，增加第一作业孔和基础孔的数量，和\或者缩短第一作业孔之间、第一作业孔与基础孔之间的间距。

更优选地，在基体的硬度较小或一般的情况下，可以只设置一个基础孔，或者一组集中分布的基础孔，若干个第一作业孔离散式围设于一个或者一组集中分布的基础孔的外围，并且第一作业孔与基础孔之间相互平行；其中，第一作业孔和基础孔的方向与玉石矿在岩石内部的延伸方向大致相同。在基体的硬度较大的情况下，可以设置一组密集分布的基础孔，若干个第一作业孔密集围设于基础孔的外围，并且若干个第一作业孔设置成顶部向外倾斜、底部朝向基础孔的底部聚拢。其中，基础孔的方向与玉石矿在岩石内部的延伸方向大致相同。通过这样的设置，可以提高对较硬岩石的胀裂剥落效率。通过基础孔的设置，形成用于实现初次胀裂的自由面。初次胀裂完成后，在基体上继续形成作业孔，通过孔内柱式液压裂石器与作业孔的配合，逐步扩大槽腔的面积；在基体上继续形成作业孔和基础孔，逐步加深槽腔的深度。

需要说明的是，由于玉矿体在岩石中的延伸不规律，很难精确判断玉矿体的延伸方向，因此，第一作业孔和基础孔的方向在掘进中也需要根据实际情况不断修正。

需要说明的是，本实施例中描述的第一作业孔和基础孔的布局方式只是一种示例，不能理解为对本发明的第一作业孔和基础孔的布局方式的限制。本领域技术人员可以根据实际情况对第一作业孔和基础孔的布局方式进行调整。施工过程中，能够在最少钻孔工程量的情况下，同时实现较好的胀裂效果，形成更大的自由面的布局方式最佳。

如图4所示，图4是本发明一种实施例的开采玉石矿的方法的流程示意图二。参照图4，优选地，孔内柱式液压裂石器还包括第二组膨胀装置，“使待开采的矿体与基体分离”的步骤进一步包括：

步骤S60、在与待开采的矿体相连的基体的连接部分上形成第二孔组，第二孔组包括与第二组膨胀装置匹配的若干个第二作业孔；

步骤S70、将第二组膨胀装置插入对应的第二作业孔中，并使孔内柱式液压裂石器动作，以便使待开采的矿体与基体分离。

具体地，形成槽腔后，施工人员可以进入槽腔内，对待开采的矿体在岩石中的走向和体积进行进一步的勘察。根据待开采的矿体在岩石中的延伸和体积，在可以实现开采全部该矿体的情况下，形成的若干个槽腔、第一自由面以及待开采矿体与基体的连接部分形成围绕于待开采的矿体的封闭结构。作为一种优选，施工人员可以进入槽腔内，在待开采矿体与基体的连接部分形成作业孔，通过孔内柱式液压裂石器和作业孔的配合，将待开采的矿体从基体上胀裂剥离下来。在待开采的矿体胀裂分离之后会从竖直方向下落的情况下，为了避免待开采的矿体在胀裂后下落在槽腔的内壁而至损坏，可以在下端槽腔的内壁预先铺设硬物、气垫或者细沙等作为缓冲物。

在待开采的矿体在岩石中的延伸较长、体积较大的情况下，作为一种优选，若干个槽腔和第一自由面形成围绕于待开采的矿体的罩体。在这种情况下，可以采用切割等方式将待开采的矿体的裸露部分从嵌在岩石中的剩余的矿体上截断分离下来。优选地，在剥离出来的待开采的矿体的裸露部分较大时，为了防止待开采的矿体由于自重导致不规则折断，或者待开采的矿体周围的岩石坍塌，若干个槽腔和第一自由面形成的罩体的其中的一面与基体相连接。在待开采的矿体胀裂或截断之后会从竖直方向下落的情况下，为了避免待开采的矿体因下落在槽腔的内壁而至损坏，可以在下端槽腔的内壁预先铺设硬物、气垫或者细沙等作为缓冲物。优选地，在待开采的矿体的裸露部分从嵌在岩石中的剩余的矿体上截断之后，在待开采的矿体与基体相连接的部分钻作业孔，通过孔内柱式液压裂石器和作业孔的配合，将待开采的矿体的裸露部分从基体上胀裂分离。

需要说明的是，上述待开采的矿体与基体的连接部分的分离方法只是一种优选，不能作为对本发明的开采玉石矿的方法的限制。本领域技术人员可以根据待开采的玉石矿的实际情况，选择不同的分离方法。

此外，还需要说明的是，第一组膨胀装置和第二组膨胀装置可以是相同的一组膨胀装置在不同施工阶段完成不同的胀裂作业，也可以是不同组的膨胀装置。本领域技术人员可以根据实际情况来判断和选择膨胀装置。

作为一种优选，第一作业孔、第二作业孔和基础孔的孔径相等。避免了在施工过程中更换不同直径的膨胀装置和钻头，提高了开采的效率。显然，第一作业孔、第二作业孔和基础孔的孔径也可以不同。可以理解的是，本领域技术人员可以根据待开采的基体的硬度和开采对象的体积等来选择作业孔和基础孔的孔径。

作为一种优选，待开采的矿体包括玉石体以及包覆于玉石体外围的基体层。由于玉石矿体非常脆，在剥离的过程中为了保护玉石矿的完整性，开采出来的玉石矿为在玉矿体上附着一定厚度的岩石的结构。

作为一种优选，第一组膨胀装置和第二组膨胀装置均包括膨胀壳体及设置于膨胀壳体内的膨胀管，并且膨胀壳体均为两瓣式结构。两瓣式膨胀壳体能够实现待开采的基体和玉石矿的定向胀裂，并且两瓣式膨胀壳体能够使膨胀压力更集中，膨胀效果好。因此为了提高开采玉石矿的效率，在玉石矿的开采中，所用到的膨胀壳体均为两瓣式膨胀壳体，并且膨胀壳体与作业孔的孔壁无角度充分接触。显然，膨胀壳体也可以为多于两瓣的多瓣式结构。例如在若干个第一作业孔围设于基础孔的外围的布局下，第一组膨胀装置的膨胀壳体可以选用两瓣式结构；在若干个基础孔围设于第一作业孔的外围的布局下，可以选用多于两瓣的多瓣式结构。可以理解的是，本领域技术人员可以根据开采对象和作业的实际情况选择合适的膨胀壳体。

需要说明的是，在膨胀装置与作业孔之间存在空隙的情况下，可以在膨胀装置与作业孔之间放置薄弧形金属垫片，以提高胀裂效果。

还需要说明的是，第一作业孔和基础孔的深度可以根据待开采的基体的实际情况进行调整，作为一种优选，作业孔的深度小于等于基础孔的深度。膨胀装置的长度小于等于作业孔的深度。

作为一种优选，孔内柱式液压裂石器的液压源可以为外接动力驱动的油压泵或者人工驱动的油压泵。在开采作业量较小或者没有外接动力的条件下，可以采用人工驱动的油压泵。在开采作业量较大或者施工时间紧迫时，可以采用外接动力驱动的油压泵。显然，外接动力驱动的油压泵比人工驱动的油压泵效率高，因此为了提高开采效率，一种更为优选的方案为孔内柱式液压裂石器的液压源是外接动力驱动的油压泵。

作为一种优选，第一作业孔、第二作业孔和基础孔均可以采用钻机形成，例如钻机可以是液压钻机、潜孔钻机或者气动凿岩机。由于钻机在钻孔过程中会产生固体颗粒和粉尘，因此，钻机优选地选用配置有粉尘收集装置的钻机，例如，粉尘收集装置可以是布袋除尘器。

通过上述描述可以看出，本发明的开采玉石矿的方法主要包括：提供孔内柱式液压裂石器以及确定待开采的矿体的第一自由面，在第一自由面上形成与孔内柱式液压裂石器相关联的第一孔组，实现了采用孔内柱式液压裂石器对玉石矿的开采作业。其中矿体还可以是宝石或者半宝石等。具体而言，首先采用孔内柱式液压裂石器胀裂分离第一自由面上的岩石层。当大部分玉矿体裸露出来后，用孔内柱式液压裂石器将待开采的矿体的其他部分(侧部、上方和\或者下方)与外围的岩石剥离。对于在岩石中深部、岩石厚度大的玉石矿，还需要在第一自由面上形成基础孔，通过孔内柱式液压裂石器、第一作业孔和基础孔的配合，将待开采的矿体的至少一部分暴露于环境，或者通过孔内柱式液压裂石器、第一作业孔和基础孔的配合，在待开采的矿体外围形成若干个槽腔。若干个槽腔使待开采的矿体的至少一部分暴露于环境中。然后使待开采的矿体与基体分离。通过自由面、作业孔和基础孔的设置，可以开采出更加整的玉石矿，减少了开采过程中对玉石矿体的破坏，提高了开采玉石矿的效率，降低了开采成本。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种开采玉石矿的方法，其特征在于，该方法包括：

提供孔内柱式液压裂石器，所述孔内柱式液压裂石器包括第一组膨胀装置；

根据待开采的矿体在基体上的露头确定所述待开采的矿体的第一自由面；

在所述第一自由面上形成处于所述待开采的矿体外围的第一孔组，所述第一孔组包括与所述第一组膨胀装置匹配的若干个第一作业孔；

将所述第一组膨胀装置插入对应的所述第一作业孔中，并使所述孔内柱式液压裂石器动作，以便使所述待开采的矿体的至少一部分暴露于环境；

使所述待开采的矿体与所述基体分离。

2.根据权利要求1所述的开采玉石矿的方法，其特征在于，所述孔内柱式液压裂石器还包括第二组膨胀装置，“使所述待开采的矿体与所述基体分离”的步骤进一步包括：

在与所述待开采的矿体相连的所述基体的连接部分上形成第二孔组，所述第二孔组包括与所述第二组膨胀装置匹配的若干个第二作业孔；

将所述第二组膨胀装置插入对应的所述第二作业孔中，并使所述孔内柱式液压裂石器动作，以便使所述待开采的矿体与所述基体分离。

3.根据权利要求1所述的开采玉石矿的方法，其特征在于，所述第一孔组还包括与所述若干个第一作业孔中的一部分对应的基础孔，所述方法还包括：

保持所述基础孔为空状态并将所述第一组膨胀装置插入对应的所述第一作业孔中，并使所述孔内柱式液压裂石器动作，以便使所述待开采的矿体的至少一部分表面暴露于环境。

4.根据权利要求3所述的开采玉石矿的方法，其特征在于，“保持所述基础孔为空状态并将所述第一组膨胀装置插入对应的所述第一作业孔中，并使所述孔内柱式液压裂石器动作，以便使所述待开采的矿体的至少一部分表面暴露于环境”的步骤进一步包括：

保持所述基础孔为空状态并将所述第一组膨胀装置插入对应的所述第一作业孔中，并使所述孔内柱式液压裂石器动作，在所述待开采的矿体的外围形成槽腔，所述槽腔使所述待开采的矿体的至少一部分表面暴露于环境；

其中，所述槽腔是通过调整所述基础孔以及与所述基础孔对应的所述第一作业孔的布置方位和布置密度确定的。

5.根据权利要求4所述的开采玉石矿的方法，其特征在于，“在所述待开采的矿体的外围形成槽腔”的步骤进一步包括：

在所述待开采的矿体的外围形成若干个槽腔，并且

所述若干个槽腔和所述第一自由面围绕于所述待开采的矿体。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的开采玉石矿的方法，其特征在于，所述基础孔与对应的所述若干个第一作业孔平行，或者

所述若干个第一作业孔设置成朝向对应的所述基础孔的底部聚拢。

7.根据权利要求1所述的开采玉石矿的方法，其特征在于，所述待开采的矿体包括玉石矿体以及包覆于玉石矿体外围的基体层。

8.根据权利要求5所述的开采玉石矿的方法，其特征在于，所述第一组膨胀装置和所述第二组膨胀装置均包括膨胀壳体及设置于所述膨胀壳体内的膨胀管，并且

所述膨胀壳体均为两瓣式结构。

9.根据权利要求5所述的开采玉石矿的方法，其特征在于，所述孔内柱式液压裂石器配置有油压泵，所述油压泵为人工驱动或外接动力驱动的油压泵。

10.根据权利要求2所述的开采玉石矿的方法，其特征在于，采用钻机形成所述基础孔、所述第一作业孔和/或所述第二作业孔。