CN109098716A - 一种急倾斜矿体安全高效开采技术 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种急倾斜矿体安全高效开采技术，采矿技术包括菱形布置回采进路，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半包围形边部与上分段采场的边界处预留三角形的整体式隔离矿板；在回采矿石过程中，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强制崩落在本步距进行回收；本发明提供的厚大急倾斜矿体的高效采矿技术，减少了矿石贫化，提高了矿石回收率，可最大限度地开发利用矿产资源。

Description

一种急倾斜矿体安全高效开采技术

技术领域

本发明涉及采矿技术领域，特别是涉及一种厚大急倾斜矿体安全高效开采技术。

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。

针对覆岩下放矿导致矿石损失贫化较大的问题，国内外专家和学者提出了诸多方法降低矿石损失贫化，如有人提出细碎矿石作为隔离层降低矿石损失贫化率的方法。也有人提出了钢混结构人工假顶的挑檐式无底柱阶段崩落采矿法，并在实际矿山开展了现场工业试验，取得了一定效果。还有人提出了钢丝绳-混凝土柔性假顶技术，建立了力学模型及其变形特性验算方法，分析了不同放矿条件下假顶的变形及受力状态。以上采矿技术措施，均在一定程度上提高了矿山生产能力，但依然未从根本上解决矿石损失贫化严重的问题。随着深部延伸开采，矿石隔离覆盖层不断下降，而上部岩层的不断剥落将覆盖于隔离层，若放矿管理控制欠佳，则矿石隔离层易遭到破坏。另外，现有人工假顶均采用的是覆岩与矿石间全面铺设方法，施工较为复杂，人力和材料消耗较大，成本较高。其原因在于：根据崩落散体的移动规律，端部放矿截止品位放矿时由于散体颗粒位置的不同，其流动具有随机性，下移的速度也不同，靠近放矿口正上方处颗粒的下移速度较快并且下移距离也越大。因此，随覆岩下放矿进行，废石会随矿石不断下移形成废石漏斗，废石漏斗在下移过程中不断发育扩大，至放矿口处发生漏斗破裂，随后废石混入矿石一起被放出，造成被放出的矿石贫化逐渐增大。截止品位放矿时，矿石的主要损失形式有下盘残留、脊部残留和端部残留。当矿体倾角较大时，下盘残留可以完全被放出，倾角过小则易形成残留带，矿石将不会被放出，从而造成永久损失。

急倾斜矿体由于采场结构参数的影响和放矿管理的影响，开采过程中常出现采场结构设计不合理或放矿管理的问题而造成矿石损失贫化严重，采场塌冒等现象。矿石的损失将导致矿产资源的浪费和巨大的经济损失，因采出废石导致矿石贫化，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

为解决以上技术问题，本发明提供一种急倾斜矿体安全高效开采技术，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：

本发明提供一种急倾斜矿体安全高效开采技术，包括菱形布置回采进路，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半包围形边部与上分段采场的边界处预留三角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强制崩落在本步距进行回收。

可选的，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等。

可选的，每个分段采场的高度为10～15m。

可选的，所述矿体倾角为55°以上。

可选的，每个所述步距大于等于2m。可选的，所述隔离矿板的垂直厚度为1～4m。

可选的，所述隔离矿板的长度为放矿步距的2～3倍。

可选的，所述回采炮孔的孔底至所述隔离矿板边界。

可选的，所述回采炮孔的边孔角为50°。

可选的，所述隔离矿板包括向上凸起的导向部和水平的承接部，所述承接部设置于所述导向部的下部一侧。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1、本发明提供的急倾斜矿体安全高效开采技术，隔离矿板位于上分段回采进路半包围形边部与上分段采场边界，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、本发明提供的急倾斜矿体安全高效开采技术，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、本发明提供的急倾斜矿体安全高效开采技术，结合上述措施和效果，使得开采急倾斜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，显而易见的，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为传统的急倾斜矿体无底柱分段崩落法矿石残留体示意图；

图2为本发明急倾斜矿体采场结构示意图；

图3为本发明急倾斜矿体沿进路方向的采场结构示意图；

图4为本发明中的隔离矿板的结构示意图；

图5为本发明中的隔离矿板的立体结构示意图；

图中：101-矿体、102-回采进路、103脊部残留矿石、104-端部残留矿石；

201-上分段采场、202-下分段采场、203-矿体、204-覆盖层废石、204a-废石通道、204b-底部废石区、205-隔离矿板、206-矿石流动区域、207-崩矿炮孔、208-边部炮孔、209-上分段采场回采进路、210-回采进路。

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。

实施例一：

本实施例提供一种急倾斜矿体安全高效开采技术，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。

如图2至图5所示，本发明提供一种急倾斜矿体安全高效的开采技术，其中图2主要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201已开采完毕，开采完毕的上分段采场201内部留有覆盖层废石204；

首先，在开采前需要在矿体203下盘布置回采进路210，并在回采进路210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207的爆破参数，在上分段采场回采进路209边部预留的整体式三角形隔离矿板205；其中，回采炮孔207的爆破参数包括炮孔深度、角度和炸药的装药量等；为了形成三角形的隔离矿板205，在具体的回采炮孔207的布置中均不与上分段采场回采进路209崩透，其余回采炮孔207均不与上分段采场201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209边部留有一定的距离，优选为1.4m；其余回采炮孔207孔底与上分段采场201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203稳固程度合理选择，一般为1～4m，矿体203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205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205在本步距进行回收；

说明书附图3急倾斜矿体采场结构示意图，此附图主要体现急倾斜矿体203爆破预留隔离矿板205后，进行分步距回采矿石的状态，此时上分段采场201已开采完毕，开采完毕的上分段采场201内部留有覆盖层废石204；其中本分段采场的步距①、步距②和步距③也均已开采完毕，由于预留的隔离矿板205阻挡了废石204过早地混入，所以上分段采场201废石流动轨迹发生了改变，废石沿废石通道204a流动至底部废石区204b。

结合说明书附图3，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205预留不回收，从而能够完全阻隔上分段采场201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205强制崩落或因其自身冒落而在本步距④沿回采进路210得以回收。若没有预留隔离矿板205，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205的具体设置，结合说明书附图4和附图5具体如下：

隔离矿板205包括向上凸起的导向部和水平的承接部，所述承接部设置于所述导向部的下部一侧，崩落的覆盖层废石由导向部分流导向至承接部，承接部暂时存储崩落的覆盖层废石。

隔离矿板205的垂直厚度主要由矿体稳固性确定，一般为1～4m，若矿体稳固性较好，则隔离矿板205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205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，当矿体的水平厚度大于20m时，崩矿步距优选为2m；回采炮孔的边孔角为50°，炮孔深度的确定与矿体倾角和矿体厚度有关，炸药单耗为0.4-0.5kg/t，炮孔直径为80mm，具体与凿岩设备有关。

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，矿体垂直厚度优选为大于15m，更优选地为40m；矿体倾角优选为75°以上；采场分段高度优选为12m；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。

本说明书中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。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种急倾斜矿体安全高效开采技术，其技术特征在于，包括菱形布置回采进路，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半包围形边部与上分段采场的边界处预留三角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强制崩落在本步距进行回收。

2.根据权利要求1所述的急倾斜矿体安全高效开采技术，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所述的急倾斜矿体安全高效开采技术，其特征在于：每个分段采场的高度为10～15m。

4.根据权利要求1所述的急倾斜矿体安全高效开采技术，其特征在于：所述矿体倾角为55°以上。

5.根据权利要求1所述的急倾斜矿体安全高效开采技术，其特征在于：每个所述步距大于等于2m。

6.根据权利要求1所述的急倾斜矿体安全高效开采技术，其特征在于：所述隔离矿板的垂直厚度为1～4m。

7.根据权利要求1所述的急倾斜矿体安全高效开采技术，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所述的急倾斜矿体安全高效开采技术，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1所述的急倾斜矿体安全高效开采技术，其特征在于：所述回采炮孔的边孔角为50°。

10.根据权利要求1所述的急倾斜矿体安全高效开采技术，其特征在于：所述隔离矿板包括向上凸起的导向部和水平的承接部，所述承接部设置于所述导向部的下部一侧。