CN108590649A - 一种缓倾斜破碎薄矿脉中深孔开采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种缓倾斜破碎薄矿脉中深孔开采方法，该开采方法首先根据岩体力学性质及爆力抛掷爆破能量距离来确定矿房和矿柱的尺寸，进而合理划分布置矿房和矿柱，然后在矿柱内钻凿水平中深炮孔进行矿体回采，利用爆力运搬与机械运搬相结合的方式进行崩落矿石的运搬，实现对缓倾斜破碎薄矿脉的安全高效回采。采用中深孔开采落矿方式，避免了施工人员在采场顶板下作业，保证施工人员安全，提高了采场的生产能力和效率。采用爆力运搬技术，提高了崩落矿石的运搬效率，优化采切工程布置，减少采切工程量，简化回采工艺。本发明可有效改善传统房柱式采矿方法生产效率低、施工人员作业安全隐患大等问题，具有广泛的实用性。
Description
技术领域
本发明属于金属矿山地下开采技术领域，具体的说是涉及一种缓倾斜破碎薄矿脉中深孔开采方法。
背景技术
在金属矿山地下开采的过程中，缓倾斜破碎薄矿脉受到其矿体赋存条件的制约，现有技术中通常采用全面法或房柱法进行开采。在采用现有技术中的以上两种方法进行开采时，由于矿岩体破碎以及矿房和矿柱尺寸不合理，常常导致采场顶板发生垮落，严重威胁施工人员的安全。全面法或房柱法这两种开采工艺均采用浅孔爆破的方式回采，由于矿体倾角缓，崩落的矿石无法借助重力进行运搬，必须由辅助机械设备进行搬运，严重影响了矿石的运搬效率，导致采场的生产能力和生产效率低下。
中深孔开采工艺因其安全性以及对采场生产效率和生产能力的极大提升等优点，受到越来越多矿山的青睐，而且近年来随着矿山企业增产扩能的发展需求以及国家对矿山安全环保的重视，大规模安全化开采已经成为矿山发展的必然趋势。而缓倾斜薄矿脉受到其矿体赋存条件的制约，尚未有成熟的中深孔开采应用先例，因此如果能够研发出一种适用于缓倾斜破碎薄矿脉的中深孔开采工艺，对于实现当前金属矿山缓倾斜薄矿脉的安全高效开采具有十分重要的意义。
发明内容
本发明为了克服现有技术存在的不足，提供一种能够实现金属矿山缓倾斜薄矿脉安全高效开采的缓倾斜破碎薄矿脉中深孔开采方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种缓倾斜破碎薄矿脉中深孔开采方法，该开采方法首先根据岩体力学性质及爆力抛掷爆破能量距离来确定矿房和矿柱的尺寸，进而合理划分布置矿房和矿柱，然后在矿柱内钻凿水平中深炮孔进行矿体回采，利用爆力运搬与机械运搬相结合的方式进行崩落矿石的运搬，实现对缓倾斜破碎薄矿脉的安全高效回采。
本发明缓倾斜破碎薄矿脉中深孔开采方法具体包括如下步骤：
（1）进行现场岩体力学调查，调查矿岩力学性质，分析矿岩的稳定性，科学合理地确定采场的暴露面积；
（2）根据以下公式确定爆力运搬距离：
L=L1+L2
=b/2×tan∂+5nw/cos∂+K1Sin2∂[5nwtan∂+ b/(2cos∂)]/（K2fcos∂-sin∂）；
式中：w代表爆破最小抵抗线，n代表爆破作用指数，f代表矿石沿底板滚动时的摩擦阻力系数，b代表矿体厚度，∂代表矿体倾角；K1代表能量利用率系数，K2代表矿石动阻力系数修正系数，K2与采场底板粗糙度、矿石形状系数和矿石块度系数有关，K1=60%～80%，K2=1.0～1.3。
（3）根据爆破抛掷距离的约束确定矿房和矿柱的尺寸，划分矿房和矿柱；在矿房底部施工底部切割平巷，作为矿房底部的受矿结构，设计回采所需的采准和切割工程，主要包括凿岩上山、分段受矿巷道和矿石溜井；
（4）在矿柱内逆倾斜方向施工凿岩巷道，在凿岩巷道内向两侧矿体施工钻凿水平中深孔；
（5）爆破时，为控制爆破所引起的矿石损失和贫化，采用梅花型炮孔布置方式，在留设矿石点柱位置通过控制装药量来实现规则矿石点柱的留设；爆破时以底部受矿巷道切割平巷为初始自由面，逆倾斜方向自下向上依次爆破；
（6）爆破后的矿石一部分借助爆力爆破的抛掷作用抛掷到底部受矿巷道，另一部分采用辅助机械电耙运搬的方式进行辅助运搬，使矿石进入底部受矿巷道，完成崩落矿石的运搬。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种缓倾斜破碎薄矿脉中深孔开采方法，采用中深孔开采落矿方式，避免了施工人员在采场顶板下作业，保证施工人员安全，同时极大的提高了采场的生产能力和生产效率。采用爆力运搬技术，解决了矿体倾角缓，崩落矿石难于运搬的问题，提高了崩落矿石的运搬效率，优化采切工程布置，减少采切工程量，简化回采工艺。本发明为实现缓倾斜破碎薄矿脉的安全高效开采提供了一种合理的工艺和科学的设计方法。本发明的开采方法可改善传统房柱式采矿方法生产效率低、崩落矿石运搬难、施工人员作业安全隐患大等问题，具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明开采方法中“梅花”型设计炮孔布置方式的结构示意图；
图2是本发明开采方法中的巷道结构示意图；
图3是本发明开采方法中Y字型结构放矿溜井的结构示意图；
图4是本发明开采方法中巷道结构的剖面结构示意图；
图5是本发明开采方法中矿山内各巷道分布情况的结构示意图；
图中：1-阶段运输平巷；2-穿脉运输巷道；3-阶段出矿联络道；4-放矿溜井；5-分段受矿巷道；6-凿岩上山；7-不连续点柱；8-电耙硐室；9-矿体；10-矿柱；11-炮孔。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。
实施例1：如图1至图5所示，以某金矿缓倾斜破碎薄矿脉开采为例，该矿体9倾角为20°～40°，矿体9厚度为0.5m～2.5m，矿石品位为3g/t～4g/t，矿体9上盘岩石较破碎，上盘节理裂隙发育，上盘边界有较明显的层理面，矿石无自燃性和结块性，属于典型的缓倾斜破碎薄矿脉。
（1）矿房矿柱划分：
该工艺采场内矿房和矿柱10交替布置，回采矿房时留设间断的规则矿柱10支撑采空区。采区内按矿体9倾角30°计算，采区斜长80m；采区内沿矿体9倾向，划分5个分段，分段高度8m；采区内每个分段可划分2个矿房，矿房宽度20m；采场高度为矿体9全厚或1.8～2.5m；矿房间留2m厚连续间柱，矿房顶柱厚2m，不留底柱，每个采区划分10个矿房。
（2）采准切割工程：
采准切割工程主要有阶段运输平巷1、穿脉运输巷道2、阶段出矿联络道3、凿岩上山6、分段受矿巷道5和放矿溜井4。
在矿体9下盘，距离矿体912～15m处施工阶段运输平巷1，巷道断面尺寸为2.5m×2.5m；在阶段下部沿矿体9走向每隔6m从脉外阶段运输平巷1向矿体9掘进穿脉巷道2，断面尺寸为2.5m×2.5m；在采区的中心线位置，从阶段运输平巷1掘进阶段出矿联络巷，并分别向各分段掘进放矿溜井4；在矿房底部掘进分段受矿巷道5，巷道断面尺寸为2.5m×2.5m，并作为矿房回采时的爆破自由面；沿矿房中心线紧贴底板掘进凿岩上山6，主要用于水平中深孔凿岩，同时兼做探矿、行人、通风、运搬设备和材料之用；在凿岩上山6的两侧，根据顶板围岩稳定性情况，可留2m不连续点柱7；凿岩上山6与各个分段受矿巷道5相联通；在矿房间柱与分段受矿巷道5交叉处，即两个矿房底部中央位置布置电耙硐室8，电耙绞车负责相邻两个矿房的矿石运搬工作；在绞车两侧布置Y字型结构的放矿溜井4，溜井直径为2m。
（3）回采工作：
采区内矿房回采采用自上向下回采顺序，首先开采上分段矿房。回采时，在凿岩上山6采用YG40导轨式轻型凿岩机钻凿与帮壁垂直的水平中深孔，每次可施工两侧2～4个钻孔，孔深6m～8m，以矿房底部受矿巷道为自由面，每次爆破2～3排孔，自下而上逆倾斜推进，采用爆力运搬，每次爆破后要求放出受矿巷道中的矿石。
炮孔11采用“梅花”型炮孔11布置方式，最小抵抗线0.8m～1.0m，孔间距1.0m～1.2m，孔径为45mm～55mm，孔深6m～8m，不留点柱处炮孔11深度为6m，留点柱处炮孔11深度为8m。装药采用药卷，不耦合装药的方式，毫秒导爆管起爆。
（4）采场内矿石运搬：
采场内利用带容量0.3m3耙斗的3DPJ-30电耙将爆力抛入受矿巷道的矿石耙入放矿溜井4，矿石自矿石溜井运至脉外阶段运输巷道，每个阶段最下部的矿房的矿石则通过穿脉巷道2直接耙运到脉外阶段运输巷道。
（5）爆力运搬距离计算：
根据以下公式确定爆力运搬距离：
L=L1+L2
=b/2×tan∂+5nw/cos∂+K1Sin2∂[5nwtan∂+ b/(2cos∂)]/（K2fcos∂-sin∂）；
式中：w代表爆破最小抵抗线，n代表爆破作用指数，f代表矿石沿底板滚动时的摩擦阻力系数，b代表矿体厚度，∂代表矿体倾角；K1代表能量利用率系数，K2代表矿石动阻力系数修正系数，K2与采场底板粗糙度、矿石形状系数和矿石块度系数有关，K1=60%～80%，K2=1.0～1.3。
L=L1+L2
=b/2×tan∂+5nw/cos∂+K1Sin2∂[5nwtan∂+ b/(2cos∂)]/（K2fcos∂-sin∂）
=2/2×tan30+5×1.58×1.2/cos30+0.8×Sin230[5×1.58×1.2×tan30+
2/(2cos30)]/（1.1×0.85cos30-Sin30)
=15.8m
因本方案采场斜长为16m，刨除顶住厚度2m，完全满足计算所得到的爆力运搬距离，因此，本方案采用爆力运搬技术是完全合理、可行的。
本发明基于中深孔落矿以及崩落矿石爆力运搬的缓倾斜破碎薄矿脉开采方法可简单方便的实现地下缓倾斜破碎薄矿脉的安全高效开采，该开采方法具有以下特点：（1）采用爆力运搬，可有效解决由于矿体9倾角缓导致采场矿石运搬困难问题，提高采矿效率和降低采矿成本；（2）采用水平中深孔落矿，可提高采场回采效率，工人只需在凿岩巷道中作业，避免了工人在采场顶板下作业的不安全性；（3）采用水平中深孔落矿，可回避采场顶板冒落的危险性，极大的降低了矿山的安全成本。
最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (5)
1.一种缓倾斜破碎薄矿脉中深孔开采方法，其特征在于：所述开采方法首先根据岩体力学性质及爆力抛掷爆破能量距离来确定矿房和矿柱的尺寸，进而合理划分布置矿房和矿柱，然后在矿柱内钻凿水平中深炮孔进行矿体回采，利用爆力运搬与机械运搬相结合的方式进行崩落矿石的运搬，实现对缓倾斜破碎薄矿脉的安全高效回采。
2.根据权利要求1所述的一种缓倾斜破碎薄矿脉中深孔开采方法，其特征在于：所述开采方法具体包括如下步骤：
（1）进行现场岩体力学调查，调查矿岩力学性质，分析矿岩的稳定性，科学合理地确定采场的暴露面积；
（2）根据以下公式确定爆力运搬距离：
L=L1+L2
=b/2×tan∂+5nw/cos∂+K1Sin2∂[5nwtan∂+ b/(2cos∂)]/（K2fcos∂-sin∂）；
（3）根据爆破抛掷距离的约束确定矿房和矿柱的尺寸，划分矿房和矿柱；
（4）在矿柱内逆倾斜方向施工凿岩巷道，在凿岩巷道内向两侧矿体施工钻凿水平中深孔；
（5）爆破时采用梅花型炮孔布置方式，在留设矿石点柱位置通过控制装药量来实现规则矿石点柱的留设；
（6）爆破后的矿石一部分借助爆力爆破的抛掷作用抛掷到底部受矿巷道，另一部分采用辅助机械电耙运搬的方式进行辅助运搬，使矿石进入底部受矿巷道，完成崩落矿石的运搬。
3.根据权利要求2所述的一种缓倾斜破碎薄矿脉中深孔开采方法，其特征在于：在所述步骤（2）的公式中，w代表爆破最小抵抗线，n代表爆破作用指数，f代表矿石沿底板滚动时的摩擦阻力系数，b代表矿体厚度，∂代表矿体倾角；K1代表能量利用率系数，K2代表矿石动阻力系数修正系数，K2与采场底板粗糙度、矿石形状系数和矿石块度系数有关，K1=60%～80%，K2=1.0～1.3。
4.根据权利要求2所述的一种缓倾斜破碎薄矿脉中深孔开采方法，其特征在于：在所述步骤（3）中，在矿房底部施工底部切割平巷，作为矿房底部的受矿结构，设计回采所需的采准和切割工程，主要包括凿岩上山、分段受矿巷道和矿石溜井。
5.根据权利要求2所述的一种缓倾斜破碎薄矿脉中深孔开采方法，其特征在于：在所述步骤（5）中，爆破时以底部受矿巷道切割平巷为初始自由面，逆倾斜方向自下向上依次爆破。
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