CN111852553B - 大涌水量露天矿快速凹陷掘沟的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种大涌水量露天矿快速凹陷掘沟的方法，根据矿山现场水文地质条件将矿区分为涌水量较大区域和涌水量较小区域，在涌水量较大区域布置超前排水池，掘进形成三层分层超前排水池，在涌水量较小区域[B]布置出入沟，掘进形成三段出入沟和后续的开段沟、扩帮和挖机出入台阶，能实现在涌水量较大的情况下，快速完成新阶段的凹陷开沟工作。具有可有效降低涌水量对新水平凹陷掘进的影响、提高新水平的掘进进度、及时释放下部矿量、保证矿山的达产稳产，能实现矿山经济效益最大化等优点，适于土石方工程应用，尤其适于矿冶露天采矿应用。

Description

大涌水量露天矿快速凹陷掘沟的方法
技术领域
本发明涉及一种大涌水量露天矿快速凹陷掘沟的方法，适于土石方工程应用，尤其适于矿冶露天采矿应用。
背景技术
露天矿山新水平准备主要是指自本水平(台阶)掘进出入沟、开段沟通达下一水平，并为下一个新水平的形成进行扩帮作业，增大下部作业空间，通过新水平的掘进，释放采场下部的矿量，保证采场二级矿量的均衡，同时保证机械设备的作业率，保证矿山达产稳产，实现矿山经济效益最大化。为保证露天矿山新水平的快速掘进，出入沟的宽度往往限定选择最小值，只要满足设备作业即可，因此，客观存在作业空间狭窄，同时作业的设备数量有限，掘进速度比较缓慢。
随着露天矿逐步向下开采，开采深度不断加深，进入凹陷开采甚至深凹开采模式，新水平达到露天矿静止水位标高后，其下部新水平的凹陷工作必然受涌水量的影响较大，矿山采掘设备的涉水深度有限，一般不超过1m，因此对于涌水量大的露天矿，新水平的掘进工作效益将进一步降低，情况严重者，甚至造成矿山部分设备闲置，年下降速度有限，造成矿山过早减产，持续时间长，甚至产生上部台阶靠帮、下部新水平准备未完成的困境，不能保障产能接续，极大影响了矿山经济效益。
为此研发一种能够提高矿山的生产能力、保证矿山的达产稳产的大涌水量露天矿快速凹陷掘沟的方法就显得尤为迫切。
发明内容
本发明的任务是为了克服现有技术的不足，基于矿山现有机械设备与采矿工艺，提供一种大涌水量露天矿快速凹陷掘沟的方法，既可有效降低涌水量对新水平凹陷掘进的影响、提高新水平的掘进进度,又可及时释放下部矿量、保证矿山的达产稳产，实现矿山经济效益最大化。
本发明的任务是通过以下技术方案来完成的：
大涌水量露天矿快速凹陷掘沟的方法，根据矿山现场水文地质条件将矿区分为涌水量较大区域和涌水量较小区域，在涌水量较大区域布置超前排水池，掘进形成三层分层超前排水池，在涌水量较小区域[B]布置出入沟，掘进形成三段出入沟和后续的开段沟、扩帮和挖机出入台阶，能实现在涌水量较大的情况下，快速完成新阶段的凹陷开沟工作。
本发明与现有技术相比具有以下优点和效果：
(1)根据矿山现场水文地质条件，将新水平的出入沟布置在涌水量较小的区域，可降低地下涌水对新水平出入沟掘进的影响，提高新水平的掘进速度。
(2)在涌水量较大区域或存在涌水带的区域，提前开掘作业量较小的超前排水坑，将各段出入沟对应标高位置的地下涌水排出，可进一步降低地下涌水对出入沟掘进的影响，提高出入沟的掘进速度。
(3)通过将超前排水坑分两次爆破，每次均爆破至新水平设计标高，可降低单次穿爆量，降低少补偿空间的爆破夹制作用，提高爆破质量，同时，提高穿爆施工进度。
(4)通过超前排水坑提前将新水平的地下涌水排出，新水平的开段沟、扩帮工作可以按照新水平的台阶高度，全阶段施工作业，提高了新水平的施工作业进度。
附图说明
图1是依据本发明提出一个实施例的露天矿掘沟的方法涌水区域布局与第一分层超前排水池示意图。
图2是图1所示方法第一出入沟与第一分层超前排水池示意图。
图3是图1所示方法第二出入沟与第三分层超前排水池示意图。
图4是图1所示方法三沟与超前排水池示意图。
图5是图1所示方法扩帮、出入沟与超前排水池示意图。
图6是图1或5所示方法双向扩帮示意图。
附图中各标识分别表示：
A.涌水量较大区域B.涌水量较小区域1.出入沟2.超前排水池3.段沟4.扩帮11.第一出入沟12.第二出入沟13.第三出入沟21.第一分层超前排水池22.第二分层超前排水池23.第三分层超前排水池
具体实施方式
如图1-6所示，本发明的大涌水量露天矿快速凹陷掘沟的方法，根据矿山现场水文地质条件将矿区分为涌水量较大区域[A]和涌水量较小区域[B]，在涌水量较大区域[A]布置超前排水池[2]，掘进形成三层分层超前排水池[21～23]，在涌水量较小区域[B]布置出入沟[1]，掘进形成三段出入沟[11～13]和后续的开段沟[3]、扩帮[4]和挖机出入台阶，能实现在涌水量较大的情况下，快速完成新阶段的凹陷开沟工作。
本发明的方法可以进一步是：
所述第一分层超前排水池[21]的炮孔设计深度为台阶全段高深度，用便携式柴动水泵将揭露的地下涌水排至采坑外。
所述超前排水池[2]共分为三层分层超前排水池[21～23]。
所述三层分层超前排水池[21～23]利用逐层分层超前排水池创造的部分补偿空间，进行下层超前排水池的穿爆、铲装及二次甩料后的铲装工作并预留超前排水池的挖机出入台阶。
所述挖机出入台阶宽度为4m，用便携式柴动水泵将揭露的地下涌水排出。
所述出入沟[1]分为三段出入沟[11～13]，每段的最大深度为为台阶高度的1/3，每段之间平滑连接，不留缓冲坡段。
所述出入沟[1]炮孔的深度均按照出入沟[1]的标高设计，可降低出入沟[1]单段爆破量、减少补偿空间对爆破效果的影响，提高爆破质量。
所述第一出入沟[11]的施工是基于第二分层超前排水池[22]形成过程中而作业，每段出入沟的铲装作业一次性将爆破的岩石全部铲装完毕。
所述开段沟[3]采用全阶段一次掘进，提高了新水平掘进的施工作业进度，同时，超前排水池[2]持续将地下涌水排出采坑。
所述扩帮[4]优先向远离超前排水池[2]的方向，可降低扩帮[4]工作对超前排水池[2]及其排水设备的破坏影响。
所述扩帮[4]扩至超前排水池[2]时，将超前排水池[2]一并推进，同时，根据需要将出入沟[1]调整至本水平的侧帮，降低出入沟[1]对下一新水平掘进的影响，释放下部矿体，提高采场内的二级矿量。
本发明的方法实施时，选择在涌水量较大区域[A]布置超前排水池，掘进形成第一分层超前排水池[21]，当前第一分层超前排水池[21]外廓尺寸仅为超前排水池[2]的1/2，深度4m，超前排水池[2]共分为三层，台阶设计高度为12m，第一分层超前排水池[21]的炮孔设计深度为13.5m，超深1.5m。第一分层超前排水池[21]形成后，采用便携式柴动水泵将揭露的地下涌水排至采坑外。利用第一分层超前排水池[21]创造的部门补偿空间，完成后半部分超前排水池[1]的穿爆工作，然后组织挖机进行铲装及二次甩料后的铲装工作，铲装形成第二分层超前排水池[22]，并预留超前排水池的挖机出入台阶，挖机出入台阶宽度设计为4m，并采用便携式柴动水泵将揭露的地下涌水排出。在涌水量较小区域[B]选择合适的位置布置出入沟[1]，并将出入沟[1]分为三段，每段的最大深度为4m，每段之间平滑连接，不留缓冲坡段，出入沟[1]炮孔的深度均按照出入沟[1]的设计标高进行设计，降低出入沟[1]单段爆破量，减少少补偿空间对爆破效果的影响，提高爆破质量，在形成第二分层超前排水池[22]过程中，组织第一段出入沟[11]的施工，每段出入沟的铲装作业一次性将爆破的岩石全部铲装完毕。铲装形成第三分层超前排水坑[23],预留超前排水坑[2]的挖机出入台阶，并将便携式柴动水泵换成流量、扬程较大的电动水泵，提高超前排水坑[2]抽排水进度，然后掘进第二出入沟[12]。继续掘进第二出入沟[13]，形成新水平的出入沟[1]，然后掘进开段沟[3]，开段沟[3]采用全阶段一次掘进，提高了新水平掘进的施工作业进度，同时，超前排水池[2]持续将地下涌水排出采坑。进行新水平的扩帮[4]工作，为降低扩帮[4]工作对超前排水池[2]及其排水设备的破坏影响，优先向远离超前排水池[2]的方向扩帮[4]。随着扩帮[4]工作的推进以及超前排水池[2]持续的抽排水，新水平的地下涌水基本释放抽排完毕，为加快扩帮[4]进度，采用双向扩帮[4]方式，扩帮[4]至超前排水池[2]时，将超前排水池[2]一并推进，同时，根据需要将出入沟[1]调整至本水平的侧帮，降低出入沟[1]对下一新水平掘进的影响，释放下部矿体，提高采场内的二级矿量。
如上所述，便可较好地实现本发明。上述实施例仅为本发明最佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替换、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.大涌水量露天矿快速凹陷掘沟的方法，根据矿山现场水文地质条件将矿区分为涌水量较大区域(A)和涌水量较小区域(B)，在涌水量较大区域(A)布置超前排水池(2)，超前排水池(2)共分为三层分层超前排水池(21,22,23)，掘进形成三层分层超前排水池(21,22,23)，在涌水量较小区域(B)布置出入沟(1)，出入沟(1)分为三段出入沟(11,12,13)，第一出入沟(11)的施工是基于第二分层超前排水池(22)形成过程中而作业，铲装形成第三分层超前排水池(23)，预留超前排水池的挖机出入台阶，并将便携式柴动水泵换成流量、扬程较大的电动水泵，提高超前排水池抽排水进度，然后掘进第二出入沟(12)；掘进形成三段出入沟(11,12,13)和后续的开段沟(3)、扩帮(4)和挖机出入台阶，能实现在涌水量较大的情况下，快速完成新阶段的凹陷开沟工作；所述扩帮(4)扩至超前排水池(2)时，将超前排水池(2)一并推进，同时，根据需要将出入沟(1)调整至本水平的侧帮，降低出入沟(1)对下一新水平掘进的影响，释放下部矿体，提高采场内的二级矿量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是：第一分层超前排水池(21)的炮孔设计深度为台阶全段高深度，用便携式柴动水泵将揭露的地下涌水排至采坑外。
3.如权利要求1所述的方法，其特征是：所述三层分层超前排水池(21,22,23)利用逐层分层超前排水池创造的部分补偿空间，进行下层超前排水池的穿爆、铲装及二次甩料后的铲装工作并预留超前排水池的挖机出入台阶。
4.如权利要求3所述的方法，其特征是：所述挖机出入台阶宽度为4m，用便携式柴动水泵将揭露的地下涌水排出。
5.如权利要求1所述的方法，其特征是：所述出入沟(1)分为三段出入沟(11,12,13)，每段的最大深度为台阶高度的1/3，每段之间平滑连接，不留缓冲坡段。
6.如权利要求5所述的方法，其特征是：所述出入沟(1)炮孔的深度均按照出入沟(1)的标高设计，可降低出入沟(1)单段爆破量、减少补偿空间对爆破效果的影响，提高爆破质量。
7.如权利要求5或6所述的方法，其特征是：第一出入沟(11)的施工是基于第二分层超前排水池(22)形成过程中而作业，每段出入沟的铲装作业一次性将爆破的岩石全部铲装完毕。
8.如权利要求1所述的方法，其特征是：所述开段沟(3)采用全阶段一次掘进，提高了新水平掘进的施工作业进度，同时，超前排水池(2)持续将地下涌水排出采坑。
9.如权利要求1所述的方法，其特征是：所述扩帮(4)优先向远离超前排水池(2)的方向，可降低扩帮(4)工作对超前排水池(2)及其排水设备的破坏影响。
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