CN112377196B - 一种矿体与围岩均破碎的急倾斜薄矿体的地下采矿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿体与围岩均破碎的急倾斜薄矿体的地下采矿方法，包括建立模型、稳定性等级划分、划分中段和分段、采准巷道、围岩加固、切割天井、爆破、通风、出矿以及充填处理。根据模型确定围岩的支护位置和支护方向；根据支护位置、支护方向以及支护参数，利用中深孔台钻沿脉内采准巷道施工上盘围岩和下盘围岩加固中深孔，在加固中深孔中分别施工预加固长锚杆并进行注浆。采矿方法利用三维建模，了解矿体的真实分布情况以及上盘围岩、下盘围岩的稳定性情况，针对围岩不同区域的稳定性情况，确定不同的加固方案，对围岩加固后再开采矿体，具有安全程度可靠、劳动强度低、生产效率高、矿石贫化率低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及采矿技术领域，特别是指一种矿体与围岩均破碎的急倾斜薄矿体的地下采矿方法。
背景技术
急倾斜薄矿体一般是指倾斜度在50°以上的矿体，据查阅，专利CN201210164245.9和专利CN202010252821.X提出的急倾斜薄矿体的采矿方法，并未将上下盘围岩破碎的工况考虑进去，对于上下盘围岩均破碎的急倾斜薄矿体并不适用，采用中深孔爆破后上下盘围岩垮冒非常严重，矿石贫化率较大，不再适用于该类矿体开采。专利CN201510300626.9提出的伪倾斜落矿中深孔采矿法具有采切工程量小、运搬方便等优点，但这种采矿方法还是建立在上下盘围岩和矿体稳定的基础上进行。并仍未考虑破碎的上下盘围岩垮冒的影响，该类方法也不再适用。专利CN201610078962.8提出的留矿堆浸嗣后充填采矿法则主要将崩落矿石采用溶浸的方式回收有价金属，本质上属于溶浸采矿的范畴。专利CN201711205939.1提出的沿矿体走向布置平行四边形的矿块并留设矿柱，采用中深孔凿岩爆破回采矿体，但针对的主要还是上下盘围岩稳固的矿体，不适用于上下盘围岩不稳定的情况。专利CN201810475513.6提出的一种倾斜或急倾斜薄矿体悬臂式掘进机落矿连续采矿方法主要技术特点在于利用悬臂式掘进机或连采机回采破碎矿体，回采按照分层自下而上进行回采，每分层开采结束后进行充填，而后继续向上开采。由于采用机械切割，掘进生产效率较低，对于大产能生产矿山不再适用。专利CN201811366891.7和专利CN201811366819.4则考虑的是倾角局部变缓的急倾斜薄矿体，其本质上是针对浅孔留矿法进行的优化，若上下盘围岩也破碎，废石混入会加剧矿石贫化率，该专利将不再适用。
发明内容
本发明提供了一种矿体与围岩均破碎的急倾斜薄矿体的地下采矿方法，现有的采矿方法具有以上问题，不适用于开采上盘围岩和下盘围岩均破碎的急倾斜薄矿体。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供如下方案:
本发明实施例提供一种矿体与围岩均破碎的急倾斜薄矿体的地下采矿方法，包括：
利用地质平面图、剖面图以及矿体品位分布情况，构建矿体和围岩的精细化三维实体模型以及品位精准分布的品位模型；
利用SharpMetrix 3D非接触节理裂隙系统对已经揭露的矿体和围岩的稳定性进行分级；
按照矿体倾向划分中段和分段，沿矿体走向划分矿块，按照中段和分段施工脉内采准巷道；
根据所述矿体和围岩的精细化三维实体模型以及所述品位模型确定围岩的支护位置和支护方向，根据所述稳定性分级情况确定围岩的支护参数；
按照所述支护位置、支护方向以及支护参数，对上盘围岩和下盘围岩进行加固；
在上盘围岩和下盘围岩加固完成后养护7-14天；
在矿块端部施工切割天井，在脉内采准巷道内施工与矿体倾斜度相同的爆破中深孔；
在所述爆破中深孔内填塞炸药，采用导爆索起爆；
最后进行通风、出矿以及充填处理。
优选地，所述按照所述支护位置、支护方向以及支护参数，对上盘围岩和下盘围岩进行加固包括：
根据所述支护位置、支护方向以及支护参数，利用中深孔台钻沿脉内采准巷道施工上盘围岩和下盘围岩加固中深孔；
在所述上盘围岩和下盘围岩加固中深孔中分别施工预加固长锚杆并进行注浆。
优选地，所述上盘围岩和下盘围岩加固中深孔的倾向与矿体的倾向之间的夹角在±5 °以内，所述上盘围岩和下盘围岩加固中深孔的直径为45mm-70mm。
优选地，所述预加固长锚杆包括多根2m-3m的杆体，各杆体之间利用套筒或者焊接的形式连接。
优选地，所述爆破中深孔的直径为45mm-70mm，孔深10m-18m，布置形式为“3-2-3”或“2-1-2”型；所述爆破中深孔排距为0.6m-1.2m，间距为0.6m-1.2m。
本发明的上述方案至少包括以下有益效果：
本发明的上述方案，采矿方法相比现有急倾斜薄矿体的开采技术，尤其对于上盘围岩和下盘围岩均破碎的急倾斜薄矿体而言，本发明的采矿方法利用三维建模，了解矿体的真实分布情况和上盘围岩、下盘围岩的稳定性情况，针对围岩不同位置处的稳定性，确定不同的加固方案，对围岩加固后再开采矿体，具有安全程度可靠、劳动强度低、生产效率高、矿石贫化率低等优点。
附图说明
图1为矿体与围岩均破碎的急倾斜薄矿体的结构示意图；
图2为应用本发明的矿体与围岩均破碎的急倾斜薄矿体的地下采矿方法进行采矿的结构示意图；
图3为图2的B-B剖视图；
图4为图3的A-A剖视图；
图5为本发明的矿体与围岩均破碎的急倾斜薄矿体的地下采矿方法的短锚索的结构示意图。
附图标记：
1、下盘围岩；2、上盘围岩；3、破碎矿体；4、崩落矿石；5、上盘预加固长锚杆；6、爆破中深孔；7、上中段脉外沿脉巷道；8、分段脉外沿脉巷道；9、脉内凿岩巷道；10、下盘预加固长锚杆；11、下中段脉外沿脉巷道；12、出矿斜穿巷道；13、短锚索；14、锚杆；15、穿脉巷道。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1~图5所示的，本实施例提供了一种矿体与围岩均破碎的急倾斜薄矿体的地下采矿方法，本采矿方法适用于开采上盘围岩、下盘围岩均破碎的急倾斜薄矿体，尤其适用于倾角为50°-90°、厚度为1m-3m的急倾斜薄矿体。
一种矿体与围岩均破碎的急倾斜薄矿体的地下采矿方法包括：
建立模型，根据地质平面图、剖面图和矿体品位分布等基础资料，构建矿体和围岩的精细化三维实体模型，构建品位精准分布的品位模型。建模采用矿业三维建模软件。
稳定性等级划分，划分矿体和围岩的稳定性等级，确定针对不同稳定性等级加固方案。可以采用SharpMetrix 3D非接触节理裂隙系统对已经揭露的矿体和围岩划分稳定性等级。如果围岩的稳定性较好，等级较高，加固强度不用太高；如果围岩的稳定性不好，上盘围岩2和下盘围岩1比较破碎，加固强度要变高，实现加固位置和加固强度的动态精准匹配。具体地，根据所述矿体和围岩的精细化三维实体模型以及所述品位模型确定围岩的支护位置和支护方向，根据所述稳定性分级情况确定围岩的支护参数。
划分中段和分段，沿矿体的高度方向将矿体划分为中段和分段，一个中段中包括多个分段，中段用于矿石的运输、架设通风管道以及充填管道等，分段用于采矿。中段高度为30m-60m，分段高度为10m-15m。
划分矿块，沿矿体走向每间隔30-50m划分矿块。
采准巷道，按照中段和分段施工脉内采准巷道，包括上中段脉外沿脉巷道7、下中段脉外沿脉巷道11、分段脉外沿脉巷道8、脉内凿岩巷道9、出矿斜穿巷道12和穿脉巷道15等。
围岩加固，由于上盘围岩、下盘围岩和矿体均较为破碎，故可以利用中深孔台钻沿脉内采准巷道施工加固中深孔。具体的，可以根据所述矿体和围岩的精细化三维实体模型以及所述品位模型确定围岩的支护位置和支护方向，根据所述稳定性分级情况确定围岩的支护参数，根据所述支护位置、支护方向以及支护参数，利用中深孔台钻沿脉内采准巷道施工上盘围岩和下盘围岩加固中深孔。
在加固中深孔中分别施工预加固长锚杆并进行注浆，具体地，预加固长锚杆包括上盘预加固长锚杆5和下盘预加固长锚杆10，上盘围岩和下盘围岩注浆加固完成后养护周期7-14天。由于加固中深孔较深，预加固长锚杆可选用2m-3m的短杆体，杆体之间利用套筒或者焊接形式进行连接。注浆材料选用纯水泥浆或者水泥砂浆，加固中深孔端部安装注浆塞（注浆塞包括注浆孔、排气孔和加固钢材孔）。加固利用短锚索13和锚杆14，锚杆14将巷道的围岩加固在一起。
优选的，加固中深孔的倾向与矿体的倾向构成的夹角在±5°内，加固中深孔的直径为45mm-70mm，预加固长锚杆选用直径为16mm-25mm的螺旋钢或者螺纹钢杆体。
切割天井，根据矿体厚度确定切割天井尺寸，优选尺寸为1.5m×1.5m-2.5m×2.5m，切割天井作为爆破中深孔落矿的爆破补偿空间。
布置爆破中深孔6，具体地，于脉内采准巷道内施工与矿体倾向平行的爆破中深孔，孔径45-70mm，孔深10-18m。爆破中深孔布置形式为“3-2-3”或“2-1-2”型。爆破中深孔排距为0.6-1.2m，间距为0.6-1.2m。
爆破，爆破采用乳化炸药、粉状或粒状炸药，采用导爆索起爆。
最后进行通风、出矿以及充填处理。
本发明的采矿方法的原理在于，本发明开采的是上盘围岩和下盘围岩均破碎的急倾斜薄矿体，尤其对于低品位破碎矿体而言，在开采之前先根据上盘围岩和下盘围岩的稳定情况，对上盘围岩和下盘围岩进行加固。为了解矿体的真实分布情况以及上盘围岩和下盘围岩的稳定性情况，对矿体及围岩进行三维建模、建立品位分布模型以及对已经揭露的矿体和围岩的稳定性进行分级，便于精准加固上盘围岩和下盘围岩。
相比现有急倾斜薄矿体的开采技术，尤其对于上盘围岩和下盘围岩均破碎的急倾斜薄矿体而言，本发明的采矿方法利用三维建模，了解矿体的真实分布情况以及上盘围岩、下盘围岩的稳定性情况，针对围岩不同区域的稳定性情况，确定不同的加固方案，对围岩加固后再对矿体进行开采，具有安全程度可靠、劳动强度低、生产效率高、矿石贫化率低等优点。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种矿体与围岩均破碎的急倾斜薄矿体的地下采矿方法，其特征在于，包括：
利用地质平面图、剖面图以及矿体品位分布情况，构建矿体和围岩的精细化三维实体模型以及品位精准分布的品位模型；
利用SharpMetrix 3D非接触节理裂隙系统对已经揭露的矿体和围岩的稳定性进行分级；
按照矿体倾向划分中段和分段，沿矿体走向划分矿块，按照中段和分段施工脉内采准巷道；
根据所述矿体和围岩的精细化三维实体模型以及所述品位模型确定围岩的支护位置和支护方向，根据所述稳定性分级情况确定围岩的支护参数；
按照所述支护位置、支护方向以及支护参数，对上盘围岩和下盘围岩进行加固；
在上盘围岩和下盘围岩加固完成后养护7-14天；
在矿块端部施工切割天井，在脉内采准巷道内施工与矿体倾向相同的爆破中深孔；
在所述爆破中深孔内填塞炸药，采用导爆索起爆；
最后进行通风、出矿以及充填处理；
所述按照所述支护位置、支护方向以及支护参数，对上盘围岩和下盘围岩进行加固包括：
根据所述支护位置、支护方向以及支护参数，利用中深孔台钻沿脉内采准巷道施工上盘围岩和下盘围岩加固中深孔；
在所述上盘围岩和下盘围岩加固中深孔中分别施工预加固长锚杆并进行注浆。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上盘围岩和下盘围岩加固中深孔的倾向与矿体的倾向之间的夹角在±5 °以内，所述上盘围岩和下盘围岩加固中深孔的直径为45mm-70mm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预加固长锚杆包括多根2m-3m的杆体，各杆体之间利用套筒或者焊接的方式连接。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述爆破中深孔的直径为45mm-70mm，孔深10m-18m，布置形式为“3-2-3”或“2-1-2”型；所述爆破中深孔排距为0.6m-1.2m，间距为0.6m-1.2m。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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