CN113153293A - 一种金属矿脉水射流开采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属矿脉水射流开采方法，其包括如下步骤：S1，采用水射流切割组件沿矿体与废石围岩分界处进行切割，分离矿体与废石围岩；S2，在矿体上钻取多个呈阵列分布的定位孔；S3，以定位孔作为炮孔，采用水射流切割组件的轴向喷嘴在定位孔周边切割形成至少一个导爆缝，导爆缝开口与定位孔连通，然后在定位孔中装填炸药、封孔、布置导爆索，起爆使得矿石块剥落；或者，采用水射流切割组件的轴向喷嘴切割缝槽，缝槽将矿体分隔为多个矿石块；利用水射流切割组件中的径向喷嘴对缝槽槽底进行径向切割，实现矿石块的剥落；S4，将剥落下来的矿石块运离工作面。其机械化程度高，能够显著降低矿石贫化损失率、提高矿石开采效率，减少环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及金属矿脉的开采，具体涉及金属矿脉水射流开采方法。
背景技术
金属矿的薄及极薄矿体通常采用全面法、房柱法开采，受工作条件和开采方式限制，存在废石混入率高、矿石损失贫化高、矿石大块率高等问题，增加了矿石运输、选矿等成本；此外，放炮时会产生有害气体，需专门进行通风作业，不利于采矿的连续性作业。金属矿脉炮采效率高、能力大、产量大，炮孔尺寸及布置形式等对炸药威力的发挥至关重要，合理的炮孔布设方案不仅能够实现矿石的安全高效开采，还能显著降低采出矿石大块率，但现有采矿方法无法避免上述问题，特别是无法控制采出矿石块度，需进行二次爆破，增加任了务量。特别地，对于高寒高海拔地区，采矿作业期间所通风需进行增氧增温再通入工作面，进行通风排烟会消耗大量风量，无形中增加了通风成本，进而增加了采矿成本，一定程度上也影响了人员工作环境。
发明内容
本发明的目的是提供一种金属矿脉水射流开采方法，其能够提高矿石块的开采效率，减少环境污染。
本发明所述的金属矿脉水射流开采方法，其包括如下步骤：
S1，采用水射流切割组件沿矿体与废石围岩分界处进行切割，分离矿体与废石围岩；
S2，采用水射流切割组件的轴向喷嘴在矿体上钻取多个呈阵列分布的定位孔，所述定位孔的排距参数根据现场情况进行确定；
S3，以定位孔作为炮孔，采用水射流切割组件的轴向喷嘴在定位孔周边切割形成至少一个导爆缝，导爆缝开口与定位孔连通，然后在定位孔中装填炸药、封孔、布置导爆索，起爆使得矿石块剥落；
或者，采用水射流切割组件的轴向喷嘴沿一定位孔朝相邻定位孔移动切割矿体形成缝槽，所述缝槽将矿体分隔为多个矿石块；利用水射流切割组件中的径向喷嘴伸入到定位孔中对缝槽槽底进行径向切割，实现矿石块的剥落；
S4，将剥落下来的矿石块运离工作面。
进一步，所述定位孔的排距参数根据矿体尺寸、矿石块尺寸要求和水射流切割组件的切割能力进行合理限定。
进一步，所述缝槽的宽度根据径向喷嘴尺寸进行合理限定，以保证径向喷嘴能够伸入到槽底进行径向切割。
进一步，在切割缝槽和剥落矿石块时，沿工作面由下至上逐层切割、剥落。
进一步，所述定位孔周边的导爆缝数量为八个，八个导爆缝以定位孔轴线为中心均匀布置。
进一步，所述导爆缝的深度为
，D为定位孔的孔径。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果。
1、本发明采用水射流切割组件切割所产生的震动较小，对矿体周边废石围岩影响较小，能够最大限度地将矿体与废石围岩分离，切割效率高，环境污染小。同时采用水射流切割组件的轴向喷嘴在矿体上钻取多个呈阵列分布的定位孔，便于控制定位孔的平直度，废石排除彻底，提高了钻孔效率和钻孔精度，有效切割分离矿石和废石。
2、本发明采用了两种落矿方式，根据现场实际情况选择合适的落矿方式。一是以定位孔作为炮孔，采用水射流切割组件的轴向喷嘴在定位孔周边切割形成至少一个导爆缝，爆破落矿，导爆缝的设置能够充分发挥炸药的威力，提高了炸药的利用率，进而提高了开采效率，显著降低了开采成本。二是通过水射流切割组件的轴向喷嘴和径向喷嘴的配合使用，即可完成缝槽切割以及矿石块剥落，无需在开采断面位置不断切换使用不同设备，提高了矿石块开采效率。并且不会影响矿体整体稳定，开采断面结构易于控制，提升了开采精度。由于不使用炸药，降低了通风排烟及振动造成的安全隐患，同时开采过程中显著减少了产生的有害气体和粉尘，减少了环境污染。采用水射流径向切割剥落的矿石块形状规则，尺寸易于控制，有利于矿石块的搬运和运输，提升了开采效率。
3、本发明所述开采方法能够显著降低废矸石混入率，极大的减少了矿石开采过程中的贫化，使之降低到6%以下，甚至为零，实现精准开采。
附图说明
图1是本发明矿体位置示意图；
图2是本发明所述缝槽的结构示意图；
图3是本发明所述爆破落矿示意图；
图4是本发明导爆缝的结构示意图。
图中，1—矿体，2—废石围岩，3—定位孔，4—缝槽，5—导爆缝。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。
实施例一，一种金属矿脉水射流开采方法，其包括如下步骤：
S1，参见图1，先根据局部地质矿体资料图纸在矿场工作面将矿体1与废石围岩2的分界处标记出厚度为40cm的矿体边界区域，采用水射流切割组件沿标记的分界区域进行切割，利用高压水流穿透分界处实现材料切割，使得矿体与废石围岩分离。
S2，参见图2，采用水射流切割组件的轴向喷嘴在矿体1上钻取多个呈阵列分布的定位孔3，水射流切割作业时，能持续提供压力高达150MPa、最大流量为200L/min水射流，割缝速率为50~100mm/min，定位孔3的孔深为2.4m，孔径为38mm，阵列分布的定位孔3的行间距为0.2m，排间距为0.2m。
S3，钻孔完毕后随即进行切割作业，采用水射流切割组件的轴向喷嘴沿一定位孔3朝相邻定位孔3移动切割矿体1形成缝槽4，所述缝槽4将矿体1分隔为多个形状规则的矿石块；利用水射流切割组件中的径向喷嘴伸入到定位孔3中对缝槽4槽底进行径向切割，切割半径为22cm，实现矿石块的剥落。所述缝槽4的宽度根据径向喷嘴尺寸进行合理限定，以保证径向喷嘴能够伸入到槽底进行径向切割。
在切割缝槽和剥落矿石块时，沿工作面由下至上逐层切割、剥落，开采方便快捷，通过水射流切割组件的轴向喷嘴和径向喷嘴的配合使用，即可完成缝槽切割以及矿石块剥落，无需在开采断面位置不断切换使用不同设备，提高了矿石块开采效率。并且不会影响矿体整体稳定，开采断面结构易于控制，提升了开采精度。由于不使用炸药，降低了通风排烟及振动造成的安全隐患，同时开采过程中不会产生有害气体和粉尘，减少了环境污染。由于无需进行通风作业，进而减少了氧气消耗，因此本发明所述开采方法适用于高寒高海拔地区。采用水射流径向切割剥落的矿石块形状规则，尺寸易于控制，有利于矿石块的搬运和运输，提升了开采效率。
S4，将剥落下来的矿石块运离工作面，该方法显著降低了废矸石混入率，极大的减少了矿石开采过程中的贫化，使之降低到6%以下，实现精准开采。
实施例二，一种金属矿脉水射流开采方法，其包括如下步骤：
S1，先根据局部地质矿体资料图纸在矿场工作面将矿体与废石围岩的分界处标记出厚度为40cm的矿体边界区域，采用水射流切割组件沿标记的分界区域进行切割，利用高压水流穿透分界处实现材料切割，使得矿体与废石围岩分离。
S2，参见图3，在矿体1上钻取多个呈阵列分布的定位孔3，水射流切割作业时，能持续提供压力高达150MPa、最大流量为200L/min水射流，割缝速率为50~100mm/min，定位孔3的孔深为3.0m，孔径为38mm，阵列分布的定位孔3的行间距为1.7m，排间距为1.7m。
S3，参见图4，以定位孔3作为炮孔，钻孔完毕后随即切割导爆缝5。采用水射流切割组件的轴向喷嘴在定位孔3周边切割形成八个均匀分布的导爆缝5，导爆缝4开口与定位孔3连通，导爆缝的设置能够充分发挥炸药的威力，提高了炸药的利用率，进而提高了开采效率，显著降低了开采成本。然后在定位孔3中装填炸药、封孔、布置导爆索，炸药的药卷直径为32cm，使用炸药为铵梯炸药，黄泥封孔，封厚0.15m，起爆使得矿石块剥落；
S4，将剥落下来的矿石块运离工作面，
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种金属矿脉水射流开采方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，采用水射流切割组件沿矿体与废石围岩分界处进行切割，分离矿体与废石围岩；
S2，采用水射流切割组件的轴向喷嘴在矿体上钻取多个呈阵列分布的定位孔，所述定位孔的排距参数根据现场情况进行确定；
S3，以定位孔作为炮孔，采用水射流切割组件的轴向喷嘴在定位孔周边切割形成至少一个导爆缝，导爆缝开口与定位孔连通，然后在定位孔中装填炸药、封孔、布置导爆索，起爆使得矿石块剥落；
或者，采用水射流切割组件的轴向喷嘴沿一定位孔朝相邻定位孔移动切割矿体形成缝槽，所述缝槽将矿体分隔为多个矿石块；利用水射流切割组件中的径向喷嘴伸入到定位孔中对缝槽槽底进行径向切割，实现矿石块的剥落；
S4，将剥落下来的矿石块运离工作面。
2.根据权利要求1所述的金属矿脉水射流开采方法，其特征在于：所述定位孔的排距参数根据矿体尺寸、矿石块尺寸要求和水射流切割组件的切割能力进行合理限定。
3.根据权利要求1或2所述的金属矿脉水射流开采方法，其特征在于：所述缝槽的宽度根据径向喷嘴尺寸进行合理限定，以保证径向喷嘴能够伸入到槽底进行径向切割。
4.根据权利要求1或2所述的金属矿脉水射流开采方法，其特征在于：在切割缝槽和剥落矿石块时，沿工作面由下至上逐层切割、剥落。
5.根据权利要求1或2所述的金属矿脉水射流开采方法，其特征在于：所述定位孔周边的导爆缝数量为八个，八个导爆缝以定位孔轴线为中心均匀布置。
6.根据权利要求1或2所述的金属矿脉水射流开采方法，其特征在于：所述导爆缝的深度为
，D为定位孔的孔径。
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