CN109630120A - 一种用于缓倾斜贫富共层矿体的采矿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于缓倾斜贫富共层矿体的采矿方法，对缓倾斜贫富共层矿体进行富矿和贫矿的分类连续爆破，其中位于上部的富矿层采用抛掷爆破，位于下部的贫矿层采用原地松碎爆破，实现富矿的抛掷矿石和贫矿的原地松碎矿石分离控制，最终依次对富矿和贫矿进行分级精准出矿。本发明的采矿方法根据断面矿体品位进行分层，在上分层和下分层设计不同爆破类型的炮孔，将上下两分层进行一次分类爆破，可以让打孔、装药、通风、出矿等工序连续进行，将抛掷出来的矿石和原地松动的矿石分离出矿，保证贫富矿石分开出井，高了缓倾斜贫富共层矿体的开采效率，并且降低了回收贫富共层矿体的成本，通过一次分类连续爆破既分离了贫富矿石又减少了施工时间。
Description
技术领域
本发明属于采矿技术，具体涉及一种用于缓倾斜贫富共层矿体的采矿方法。
背景技术
缓倾斜贫富共层矿体在我国磷矿资源中广泛存在，富矿和贫矿在同一矿体内共层存在，目前大多是采用传统的合采方式，即富矿和贫矿连续爆破进行合采，但是这种连续爆破的方式崩落的富矿和贫矿会混在一起，富矿将受到很大的贫化，增加了后续的选矿成本。另外也有将贫富矿体进行两次爆破分层开采，对富矿和贫矿进行分开单独开采，这种施工工序增加了将近一倍，采矿周期被极大地延长。
发明内容
本发明解决的技术问题是：针对现有的缓倾斜贫富共层矿体开采过程存在的上述缺陷，提供一种既高效又低成本的采矿方法来回收缓倾斜贫富共层矿体。
本发明采用如下技术方案实现：
一种用于缓倾斜贫富共层矿体的采矿方法，对缓倾斜贫富共层矿体进行富矿和贫矿的分类连续爆破，其中位于上部的富矿层采用抛掷爆破，位于下部的贫矿层采用原地松碎爆破，实现富矿的抛掷矿石和贫矿的原地松碎矿石分离控制，最终依次对富矿和贫矿进行分级精准出矿。
进一步的，本发明的采矿方法具体包括如下步骤：
第一步、根据矿体作业面的矿体品位，在矿体贫富品位分界处划线将矿体分为上分层和下分层；
第二步、在上分层打孔，按照抛掷爆破进行炮孔布置；
第三步、在下分层打孔，按照原地松碎爆破进行炮孔布置；
第四步、对上分层和下分层内布置的炮孔进行装药；
第五步、装药结束后，按照上分层和下分层的顺序分类连续爆破；
第六步、计算上分层爆破后的矿石体积，并结合出矿设备容积精准计算出矿的次数，按照计算出的出矿次数完成富矿的开采，最后将原地松动的贫矿进行出矿。
进一步的，所述第二步中，在上分层的矿体作业面中间交错布置若干掏槽孔，掏槽孔周围布置若干空孔作补偿空间，再在空孔周边布置若干级别的辅助孔，最后在上分层的矿体作业面周边等距布置若干周边孔。
进一步的，所述空孔的直径大于掏槽孔，内部不填装炸药。
进一步的，所述第三步中，在下分层的矿体作业面上分层交错布置若干下层炮孔，所述下层炮孔内采用分段布置若干段炸药药卷，相邻所述炸药药卷之间保留空气进行间隔装药，孔口通过炮泥封口，所述炸药药卷的引爆雷管连接的导爆管引出炮孔。
进一步的，所述第四步中，所述上分层内的掏槽孔内连续布置若干段炸药药卷，孔口通过炮泥封口，所述炸药药卷的引爆雷管连接的导爆管引出炮孔。
进一步的，所述第四步中，所述上分层内的辅助孔和周边孔内均采用分段间隔布置若干段炸药药卷，相邻所述炸药药卷之间保留空气进行间隔装药，孔口通过炮泥封口，所述炸药药卷的引爆雷管连接的导爆管引出炮孔。
进一步的，所述第五步中，下分层相对上分层延时爆破，所述上分层按照掏槽孔-辅助孔-周边孔的爆破顺序延时爆破，所述下分层按照下层炮孔从上之下的顺序延时爆破。
进一步的，所述上分层内的炮孔内填装的炸药药卷采用岩石膨化硝铵炸药，所述下分层内的炮孔内填装的炸药药卷采用2号岩石乳化炸药。
进一步的，所述第五步中，通过量出上分层的高度、宽度以及进尺计算上分层矿石的总体积，按85％的抛掷率和所抛掷矿石的碎胀系数折算出爆破分离后的矿石体积。
本发明依据矿体贫富分层实现精细分类凿岩，根据断面矿体品位，将作业面分为上分层和下分层。在上分层按照抛掷爆破打孔，下分层按照原地松碎爆破打孔，下分层炮孔均匀交错布置，主要利用上分层爆破后的作自由面将矿石往上抬，防止下分层矿石混入上分层矿石中。上下分层连续凿岩。以上部矿层抛掷爆破和下部矿层的原地松碎爆破实现一次装药分类连续爆破，对上部抛掷矿石(富矿)和原地松碎矿石(贫矿)严格分类控制，最终分级精准出矿。
本发明的采矿方法根据断面矿体品位进行分层，在上分层和下分层设计不同爆破类型的炮孔，将上下两分层进行一次分类爆破，可以让打孔、装药、通风、出矿等工序连续进行，同时保证了上下分层一次爆破进尺相同。最终的精准出矿是将抛掷出来的矿石和原地松动的矿石分离出矿，保证贫富矿石出井时是分开的。
由上所述，本发明提高了缓倾斜贫富共层矿体的开采效率，并且降低了回收贫富共层矿体的成本，通过一次分类连续爆破既分离了贫富矿石又减少了施工时间。
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为实施例中的缓倾斜贫富共层矿体截面打孔示意图。
图2为实施例中的缓倾斜贫富共层矿体工作面的分层以及炮孔布置示意图。
图3为实施例中的掏槽孔内部装药示意图。
图4为实施例中的辅助孔内部装药示意图。
图5为实施例中的周边孔内部装药示意图。
图6为实施例中的下层炮孔内部装药示意图。
图7为实施例中的缓倾斜贫富共层矿体爆破后的富矿和贫矿的分类示意图。
图中标号：1-掏槽孔，2、3、4-辅助孔，5、6、7-周边孔，8、9、10-下层炮孔，11-空孔，100-富矿，200-贫矿，301-引爆雷管，302-炸药药卷，303-炮泥，304-导爆管，305-空气。
具体实施方式
实施例
本实施例中的采矿方法适用于宽度为6-7米，矿体厚度为3-4米，长度为 50米的缓倾斜贫富共层矿体的采矿实施方式。
如图1所示，矿体的上半部为富矿100，下半部为贫矿200，通过肉眼可以从矿体的工作面观察到上部富矿和下部贫矿之间的分界，第一步、根据图1中的作业面矿体品位，在贫富矿体品位分界处划一条线将矿体分为上分层和下分层。
具体如图2所示，第二步，用凿岩台车在上分层按抛掷爆破打孔，打孔方向沿矿体长度走向，具体的，在上分层的矿体作业面中间区域交错布置三个掏槽孔1，增大横向的抛掷作用，在掏槽孔1的周围布置五个大直径的空孔11作为补偿空间；然后在空孔11周边的上分层矿体作业面布置三个级别的辅助孔2、 3、4，辅助孔2、3、4依次从上分层矿体作业面的中间沿宽度方向向两侧分布，在辅助孔的外周布置若干周边孔5、6、7，所有的周边孔5、6、7沿上分层矿体作业面的周边等距布置，距离矿洞的帮壁10cm。
第三步，用凿岩台车继续在下分层按照原地松碎爆破打孔，打孔方向沿矿体长度走向，具体的，在下分层的矿体作业面内布置三个级别的下层炮孔8、9、 10，下层炮孔8、9、10按照爆破顺序交错布置三排，保证每个炮孔的松动圈半径控制在0.5米以内，下分炮孔的爆破相对上分层的爆破延迟，主要利用上分层抛掷爆破后的自由面，将矿石向上原地松碎。
上分层和下分层的所有炮孔均用凿岩台车打直孔，其中掏槽孔、辅助孔和周边孔为装填炸药的炮孔，空孔11不装填炸药，所有炮孔长度为3米，直径为 40mm，空孔11直径要大于炮孔直径，为70mm。
第四步，对上分层和下分层内布置的炮孔进行装药。
其中，上分层的抛掷爆破使用直径32mm的岩石膨化硝铵炸药，主要利用硝铵炸药的高猛度性能。具体如图3、图4和图5所示，掏槽孔1内连续装药，如图3所示，在掏槽孔1内部连续布置若干段首尾相接的炸药药卷302，炸药药卷数量为10-12个，孔口通过炮泥303封口，炸药药卷302的引爆雷管301连接的导爆管304引出炮孔。辅助孔2、3、4孔的底部连续装药，中间段间隔装药，如图4所示，在辅助孔2、3、4内部分段间隔布置若干段炸药药卷302，药卷数量为9-10个，其中最里面的炸药药卷顶到辅助孔底部，孔内中间段相邻炸药药卷302之间保留空气305进行间隔装药，孔口通过炮泥303封口，炸药药卷302 的引爆雷管301连接的导爆管304引出炮孔。中间与空气间隔装药。周边孔5、 6、7与辅助孔相同，采用孔内底部连续装药，中间段间隔装药，如图5所示，在周边孔5、6、7内部分段间隔布置若干段炸药药卷302，药卷数量为7-8个，其中最里面的炸药药卷顶到辅助孔底部，孔内中间段相邻炸药药卷302之间保留空气305进行间隔装药，孔口通过炮泥303封口，炸药药卷302的引爆雷管 301连接的导爆管304引出炮孔。
下分层的原地松碎爆破使用2号岩石乳化炸药，可使爆力沿孔长均匀分布，使能量更多的用于产生裂隙，如图6所示，在下层炮孔8、9、10内部分段间隔布置若干段炸药药卷302，药卷数量为7-8个，其中最里面的炸药药卷顶到辅助孔底部，孔内中间段相邻炸药药卷302之间保留空气305进行间隔装药，孔口通过炮泥303封口，炸药药卷302的引爆雷管301连接的导爆管304引出炮孔。
第五步，装药结束后，按照上分层和下分层的顺序分类连续爆破。这里所指的分类连续爆破并不是指上分层和下分层的所有炮孔在同一时间同时爆破，不同分层之间和不同炮孔之间存在毫秒级别的延时，通过将上分层和下分层之间按照不同炮孔所分的段位通过一次起爆，完成上分层和下分层之间的分类连续爆破。具体的，本实施例将上分层的炮孔共分为7个段位，下分层的炮孔共分为有3个段位，总共10个段位一次爆破。爆破后的如图7所示，上分层大部分的富矿100被抛掷到一边，与原地松碎的贫矿200形成分类。
第六步，先出上分层抛掷爆破出来的富矿矿石，再出下分层松碎爆破的贫矿矿石；通过量出上分层的高度、宽度以及进尺计算出上分层矿体未爆破前的总体积，按85％的抛掷率和所抛掷矿石的碎胀系数折算出上分层爆破分离后的矿石体积，并结合出矿设备的容积精准计算出矿的次数，按照计算出的出矿次数完成抛掷的富矿100开采，出矿时要求每次出矿设备要装满，分离的矿石出完后再出松散的矿石，还有15％未抛掷出的上分层富矿随下分层贫矿一起出，直至将最后将原地松动的贫矿200全部出矿。这样就保证了采出的富矿不需要进行分选，减少了富矿的贫化，并且降低了富矿和贫矿混合后的选矿成本。
以下以某矿山采用本实施例的采矿方法对其中一条缓倾斜贫富共层矿体的具体开采过程进行说明。
首先按照图1和图2所示分类布置炮孔，上分层为富矿层，高度为1.7米，宽度为7米；下分层为贫矿层，高度为1.5米，宽度为7米。利用凿岩台车打3 米深的炮孔。上分层首先在中间交错布置3个掏槽孔和5个空孔，然后布置3 个级别的辅助孔，最后在周边布置帮眼、底眼和顶眼作为周边孔。下分层均匀布置下层炮孔，各炮孔作用半径在0.5米左右。所有炮孔均沿矿体方向垂直作业面。
上分层炮孔使用岩石膨化硝铵炸药，掏槽孔装药结构如图3所示，连续装入12个炸药药卷，剩余0.36m用炮泥堵塞。辅助孔装药结构如图4所示，装入 9个炸药药卷，底部连续装入两个炸药卷药，后面利用空气与炸药间隔装药，空气段长为0.1m，孔口有0.32m的炮泥堵塞。周边孔装药结构如图5所示，间隔装入8个药卷，空气段长为0.12m。
下分层炮孔采用2号岩石乳化炸药与炮泥间隔装药结构，减少抛掷作用，使更多的能量用于裂隙扩展；下层炮孔的装药结构如图6所示，每个炮孔装入7 卷药，空气段长度为0.15m，孔口有0.56m的炮泥堵塞。
整个作业面的炮孔对应的起爆雷管分为10个段位，每个段位依次按照每个炮孔的标号延时爆破，完成上分层和下分层的分类连续爆破，其中下分层相对上分层延时爆破，上分层按照掏槽孔-辅助孔-周边孔的爆破顺序延时爆破，下分层按照下层炮孔从上之下的顺序延时爆破，具体雷管延时时间如下表1。
表1不同段位雷管的延时时间
| 段位 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 延时/ms | 0 | 25 | 50 | 75 | 110 | 150 | 200 | 250 | 310 | 380 |
上下分层一次爆破，爆破后的效果如图7所示，上分层的富矿100爆破后的矿石形成一个抛掷面，在下分层的贫矿200爆破后的贫矿堆上有一层未抛掷出去残余的富矿100，约占富矿总量的15％。以爆破进尺2.6m计算，则上分层富矿爆破之前体积为30.94m3；矿石的碎胀系数按1.4计算，爆破后富矿矿石体积为43.316m3；抛掷率取85％，则抛掷出来富矿矿石体积为36.8186m3。采用装载机作为出矿设备，其铲斗的容积为2.5m3，则出富矿需要14-15铲斗。前面的富矿时出完后再出后面的贫矿，还有15％的富矿混入贫矿中运出。
上述只是本发明的一个具体实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以具体实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种用于缓倾斜贫富共层矿体的采矿方法，其特征在于：对缓倾斜贫富共层矿体进行富矿和贫矿的分类连续爆破，其中位于上部的富矿层采用抛掷爆破，位于下部的贫矿层采用原地松碎爆破，实现富矿的抛掷矿石和贫矿的原地松碎矿石分离控制，最终依次对富矿和贫矿进行分级精准出矿。
2.根据权利要求1所述的一种用于缓倾斜贫富共层矿体的采矿方法，具体包括如下步骤：
第一步、根据矿体作业面的矿体品位，在矿体贫富品位分界处划线将矿体分为上分层和下分层；
第二步、在上分层打孔，按照抛掷爆破进行炮孔布置；
第三步、在下分层打孔，按照原地松碎爆破进行炮孔布置；
第四步、对上分层和下分层内布置的炮孔进行装药；
第五步、装药结束后，按照上分层和下分层的顺序分类连续爆破；
第六步、计算上分层爆破后的矿石体积，并结合出矿设备容积精准计算出矿的次数，按照计算出的出矿次数完成富矿的开采，最后将原地松动的贫矿进行出矿。
3.根据权利要求2所述的一种用于缓倾斜贫富共层矿体的采矿方法，所述第二步中，在上分层的矿体作业面中间交错布置若干掏槽孔，掏槽孔周围布置若干空孔作补偿空间，再在空孔周边布置若干级别的辅助孔，最后在上分层的矿体作业面周边等距布置若干周边孔。
4.根据权利要求3所述的一种用于缓倾斜贫富共层矿体的采矿方法，所述空孔的直径大于掏槽孔，内部不填装炸药。
5.根据权利要求3所述的一种用于缓倾斜贫富共层矿体的采矿方法，所述第三步中，在下分层的矿体作业面上分层交错布置若干下层炮孔，所述下层炮孔内采用分段布置若干段炸药药卷，相邻所述炸药药卷之间保留空气进行间隔装药，孔口通过炮泥封口，所述炸药药卷的引爆雷管连接的导爆管引出炮孔。
6.根据权利要求3或5所述的一种用于缓倾斜贫富共层矿体的采矿方法，所述第四步中，所述上分层内的掏槽孔内连续布置若干段炸药药卷，孔口通过炮泥封口，所述炸药药卷的引爆雷管连接的导爆管引出炮孔。
7.根据权利要求6所述的一种用于缓倾斜贫富共层矿体的采矿方法，所述第四步中，所述上分层内的辅助孔和周边孔内均采用分段间隔布置若干段炸药药卷，相邻所述炸药药卷之间保留空气进行间隔装药，孔口通过炮泥封口，所述炸药药卷的引爆雷管连接的导爆管引出炮孔。
8.根据权利要求5所述的一种用于缓倾斜贫富共层矿体的采矿方法，所述第五步中，下分层相对上分层延时爆破，所述上分层按照掏槽孔-辅助孔-周边孔的爆破顺序延时爆破，所述下分层按照下层炮孔从上之下的顺序延时爆破。
9.根据权利要求2所述的一种用于缓倾斜贫富共层矿体的采矿方法，所述上分层内的炮孔内填装的炸药药卷采用岩石膨化硝铵炸药，所述下分层内的炮孔内填装的炸药药卷采用2号岩石乳化炸药。
10.根据权利要求2所述的一种用于缓倾斜贫富共层矿体的采矿方法，所述第五步中，通过量出上分层的高度、宽度以及进尺计算上分层矿石的总体积，按85％的抛掷率和所抛掷矿石的碎胀系数折算出爆破分离后的矿石体积。
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