一種原地碎裂采礦方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種原地碎裂采礦方法，所述方法包括以下步驟：（1）將礦體劃分為礦塊，所述礦體在高度方向劃分為階段，階段高度50~60m，所述礦塊的長(zhǎng)度為40~60m，寬度為15~30m；（2）冒落體注漿：在礦塊鑿巖水平巷道內(nèi)，向礦塊周邊冒落體方向鉆鑿多個(gè)注漿孔，并向礦塊周邊冒落體內(nèi)注入速凝劑與水泥漿的混合物；（3）回采礦塊：采用階段崩落法回采，大直徑束狀孔原地碎裂爆破方式落礦。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)高效回采。
【專利說明】一種原地碎裂采礦方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及采礦領(lǐng)域，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)地下礦山大規(guī)模崩落采礦的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]地下金屬礦山二次資源是指在現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下不適于采用常規(guī)方法進(jìn)行回采的礦石資源。包括空?qǐng)龇ㄩ_采預(yù)留的礦柱、殘留采場(chǎng)、邊角礦體及貧礦體等。由于我國(guó)礦產(chǎn)資源整體賦存狀況差，95%以上的有色礦山，如金川鎳礦、大紅山銅礦、華錫集團(tuán)銅坑礦、河北壽王墳銅礦等由于受開采條件和技術(shù)條件制約，均存在大量復(fù)雜難采二次礦石資源無法進(jìn)行正?；厥?。如廣西大廠礦區(qū)由于民采亂采亂挖、采礦方法選擇與回采順序不合理等因素的影響，各種類型的礦山二次資源總量達(dá)2000余萬t。這些二次礦石資源回采技術(shù)復(fù)雜，安全條件差，遺留的大量空區(qū)和礦柱長(zhǎng)期不能得到有效處理，造成礦山重大安全隱患和國(guó)家資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。
[0003]地下礦山二次礦石資源開采的主要方法包括充填法與崩落法。若礦山采空區(qū)量較小，礦巖較穩(wěn)固，可先充填空區(qū)再回采二次礦石資源。但由于二次資源受開采作業(yè)的多次擾動(dòng)和礦山地應(yīng)力的作用，大多數(shù)礦山采空區(qū)均已垮落，一般礦山采用崩落法來回采這類二次資源。這種二次資源回采范圍內(nèi)礦巖大多較為破碎，較難形成正常爆破落礦的補(bǔ)償空間，使二次資源回采時(shí)爆破破碎效果不佳，礦石回收率較低。也有采用無底柱分段崩落法進(jìn)行回米，但在開米范圍內(nèi)二次資源回米的米切工程很難與礦山原有的米切工程相匹配，很難實(shí)現(xiàn)鑿巖巷道的合理布置，米礦回米率一般僅為40%左右。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種適合于地下金屬礦山二次資源大規(guī)模高效開采的采礦方法。
[0005]上述目的是通過下述方案實(shí)現(xiàn)的:
一種原地碎裂采礦方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟:
(1)將礦體劃分為礦塊，所述礦體在高度方向劃分為階段，階段高度5(T60m，所述礦塊的長(zhǎng)度為4(T60m，寬度為15?30m ；
(2)冒落體注漿:在礦塊鑿巖水平巷道內(nèi)，向礦塊周邊冒落體方向鉆鑿多個(gè)注漿孔，并向礦塊周邊冒落體內(nèi)注入速凝劑與水泥漿的混合物；
(3)回采礦塊:采用階段崩落法回采，大直徑束狀孔原地碎裂爆破方式落礦。
[0006]根據(jù)上述的原地碎裂采礦方法，其特征在于，所述步驟(2)包括:在礦塊鑿巖水平巷道內(nèi)，向礦塊周邊冒落體方向鉆鑿多個(gè)Φ IOOmm注漿孔，所述注漿孔孔底位于從礦快底部算起礦塊高度的1/2?2/3處，所述注漿孔孔底間距5m，所述注漿孔排距5?7m，冒落體注漿加固厚度> 4m。
[0007]根據(jù)上述的原地碎裂采礦方法，其特征在于，在步驟(2)中，在礦塊鑿巖水平巷道內(nèi)，通過注漿孔向礦塊周邊的冒落體內(nèi)注入添加速凝劑的水泥漿，水泥漿的重量濃度40°廣55%，所述速凝劑為水玻璃，所述水玻璃的模數(shù)2.4-2.8，水泥漿和水玻璃的體積比為1: 0.4 -1: 0.6。
[0008]根據(jù)上述的原地碎裂采礦方法，其特征在于，所述步驟(5)的回采礦塊步驟包括:
(1)在礦塊的頂部開挖一個(gè)鑿巖硐室；
(2)在鑿巖硐室中，向下鉆鑿大直徑束狀孔與超大直徑孔直到拉底空間的頂板，大直徑束狀孔孔徑165mm，超大直徑孔直徑100(Tl200mm ；
(3)在礦塊底部開挖出礦巷道，在礦塊底部拉底，形成拉底空間；
(4)在鑿巖硐室的每個(gè)束狀孔的炮孔中間隔裝入炸藥，炮孔中部用砂子分隔上下兩段炸藥，炮孔孔口、孔底用砂子堵塞；超大直徑孔中不裝炸藥；
(5)采用大直徑束狀孔超擠壓爆破實(shí)現(xiàn)原地碎裂一次性落礦；
(6)崩落的礦石從采場(chǎng)下部的巷道運(yùn)出。
[0009]根據(jù)上述的原地碎裂采礦方法，其特征在于，礦塊采用向冒落體一次擠壓爆破崩落，使礦石原地碎裂，冒落體的擠壓厚度3-5m ;同時(shí)超大直徑孔提供部分爆破補(bǔ)償空間，礦塊崩落補(bǔ)償系數(shù)5-8%。
[0010]根據(jù)上述的原地碎裂采礦方法，其特征在于，所述束狀孔爆破是采用N個(gè)直徑為d的單孔所組成的束狀孔，其所等效單孔直徑D按下式計(jì)算:D=，利用多個(gè)具有更大當(dāng)量直徑的束狀孔柱形藥包側(cè)向爆破，束狀孔的炮孔中每4m采用砂子堵塞間隔裝藥，堵塞間隔長(zhǎng)度1.(Tl.5m，炮孔孔口、孔底用砂子堵塞，堵塞長(zhǎng)度2.5-4m。
[0011]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明特別適用于急傾斜中厚及厚礦體(礦體傾角一般大于60°，礦體厚度一般大于15m)。根據(jù)礦體的形態(tài)，將礦體劃分為礦塊。礦體在高度方向劃分為階段。回采前，在鑿巖水平向冒落體中注水泥砂漿，使冒落圍巖形成固結(jié)體，控制放礦的貧化損失率。回采時(shí)，從區(qū)域已冒落區(qū)向采區(qū)安全通道方向順序崩落。礦石回采率>65%，貧化率< 15%。
[0012]在地下礦山復(fù)雜二次資源采礦條件下，采用大直徑束狀孔爆破，實(shí)現(xiàn)高效回采，采礦效率提高15°/20% ;采場(chǎng)生產(chǎn)能力> 500t/d。采用束狀孔擠壓爆破，改善礦石爆破效果，大塊率≤8%。
[0013]超大直徑孔不裝藥，作為爆破的補(bǔ)償空間，采場(chǎng)豎直方向不需要開挖切割槽，礦山采切工程較少，較無底柱分段崩落采礦采切比降低2(30%，可提高作業(yè)效率10%。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的示意圖；
圖2是圖1的B-B向視圖；
圖3是圖1的C-C向視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]圖1-圖3為本發(fā)明的采礦方法示意圖。
[0016]首先在礦塊頂柱I下掘進(jìn)鑿巖硐室2，在礦塊的底部掘塹溝巷道10，出礦聯(lián)絡(luò)道11 ;再在出礦聯(lián)絡(luò)道每隔一定間距掘進(jìn)出礦穿脈巷道12，間隔距離根據(jù)鏟運(yùn)機(jī)規(guī)格制定；然后在鑿巖硐室2中打下向超大直徑孔5和束狀孔4，超大直徑孔5炮孔直徑為1000-l200mm，超大直徑孔中不裝炸藥，束狀孔4炮孔直徑為120-l65mm，在束狀孔4的炮孔中間隔裝入炸藥，一次爆破落礦；最后礦石從塹溝巷道10，用鏟運(yùn)機(jī)經(jīng)過出礦穿脈巷道12、出礦聯(lián)絡(luò)道11運(yùn)出。
[0017]在采礦示意圖A — A中，可以看出礦塊回采，頂柱采用上向中深孔爆破，爆破向冒落體擠壓及以鑿巖硐室為爆破補(bǔ)償空間；礦塊中部采用束狀孔4爆破，爆破向冒落體擠壓及以超大直徑孔5、鑿巖硐室2及下部拉底空間6為爆破補(bǔ)償空間；礦塊爆破后，礦石充滿整個(gè)礦塊區(qū)域，不與圍巖冒落體混合，崩落礦石由底部出礦。
[0018]回采步驟包括:
(1)在礦塊的頂部開挖一個(gè)鑿巖硐室；
(2)在鑿巖硐室中，向下鉆鑿大直徑束狀孔與超大直徑孔直到拉底空間的頂板，大直徑束狀深孔孔徑165mm，超大直徑孔直徑1000-l200mm ；
(3)在礦塊底部開挖出礦巷道，在礦塊底部拉底，形成拉底空間；
(4)在鑿巖硐室的束狀孔的每個(gè)炮孔中間隔裝入炸藥，炮孔中部用砂子分隔上下兩段炸藥，炮孔孔口、孔底用砂子堵塞；超大直徑孔中不裝炸藥；
(5)采用大直徑束狀孔超擠壓爆破(一般擠壓爆破的空間補(bǔ)償系數(shù)在15-20%之內(nèi)，超擠壓爆破的空間補(bǔ)償系數(shù)〈10%)實(shí)現(xiàn)原地碎裂一次性落礦；
(6)崩落的礦石從采場(chǎng)下部的巷道運(yùn)出。
[0019]礦塊采用向冒落體一次擠壓爆破崩落，使礦石原地碎裂，冒落體的擠壓厚度3-5m ；同時(shí)超大直徑深孔提供部分爆破補(bǔ)償空間，礦塊崩落補(bǔ)償系數(shù)5-8%。
[0020]在采礦示意圖B — B中，可以看出每條出礦聯(lián)絡(luò)道11控制兩條塹溝巷道，先在礦塊底部拉底，從其下部的塹溝10出礦；拉底礦石不出完，預(yù)留礦石墊層高度為塹溝10頂以上2-4m，拉底空間6高5-8m。采出礦石均經(jīng)過出礦穿脈巷道12、出礦聯(lián)絡(luò)道11運(yùn)出。
[0021]從圖中還可看出，在鑿巖硐室2中打下向大直徑束狀孔4、超大直徑孔5和注漿孔7。注漿孔7孔徑80-l00mm。通過注漿孔7向冒落體3中注漿，形成固結(jié)體9，注漿孔孔底位于礦塊底部向上，礦塊高度的1/2-2/3處。注漿孔孔底間距5m，注漿孔排距5-7m。冒落體注漿加固厚度≥ 4m。集束孔爆破是采用N個(gè)直徑為d的單孔所組成的集束孔，其所等效單孔直徑D按下式計(jì)算:D=，利用多個(gè)具有更大當(dāng)量直徑(相對(duì)于單孔)的集束孔柱形藥包側(cè)向爆破，炮孔中每4m采用砂子堵塞間隔裝藥，堵塞間隔長(zhǎng)度1.(Tl.5m,炮孔孔口、孔底用砂子堵塞，堵塞長(zhǎng)度2.5-4m。在礦塊鑿巖水平巷道內(nèi)，通過注漿孔向礦塊周邊的冒落體內(nèi)注入速凝劑與水泥漿的混合物，水泥漿的重量濃度為40%-55% (水泥漿的重量濃度表達(dá)式為:Wc/(Wc+Ww)*100%;其中水泥重量(Wc)，水重量(Ww)。即為水泥重量與水泥漿總重量之比的百分?jǐn)?shù))，所述速凝劑為水玻璃，所述水玻璃的模數(shù)2.4-2.8，水泥漿和水玻璃的體積比為1: 0.4 -1: 0.6。
[0022]實(shí)施例1
某特大型錫多金屬礦，礦體賦存于泥盆系上統(tǒng)榴江組下段的硅質(zhì)巖中，礦體嚴(yán)格受地層巖性和構(gòu)造雙重控制，呈似層狀產(chǎn)出。在空間上，礦體走向近東西，傾向北，向北東方向側(cè)伏，呈南高北低，西高東低展布。礦體東西走向長(zhǎng)680m，南北傾向長(zhǎng)830m，傾角15°-25°，礦體平均厚度22m。礦山原采礦方法是留連續(xù)礦柱空?qǐng)龇ā５V塊長(zhǎng)度為70-80m，礦房寬25m，礦柱寬13-15m，礦塊高度為礦體厚度，一般為10-60m。由于地壓活動(dòng)及回采順序不合理，回采后的采場(chǎng)大都發(fā)生了垮落。留下大量間柱、盤區(qū)礦柱和局部殘留礦體。采用原地碎裂采礦方法開采殘留二次資源，階段高50m。礦塊長(zhǎng)70m，寬25m。在礦塊上部掘進(jìn)鑿巖硐室，在礦塊的底部掘塹溝巷道，出礦聯(lián)絡(luò)道；再在出礦聯(lián)絡(luò)道每隔IOm掘進(jìn)出礦穿脈巷道。在鑿巖硐室中打下向165mm大直徑集束孔、1200mm超大直徑空孔與注漿孔。注漿孔孔徑100mm。通過注衆(zhòng)孔向冒落體中注衆(zhòng),形成4.0m厚固結(jié)體。在165mm大直徑集束孔的炮孔中每裝4m炸藥后裝入Im砂子作為間隔，炮孔采用導(dǎo)爆索全長(zhǎng)一次爆破落礦。最后礦石從塹溝巷道用4.0m3鏟運(yùn)機(jī)出礦。
【權(quán)利要求】
1.一種原地碎裂采礦方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: (1)將礦體劃分為礦塊，所述礦體在高度方向劃分為階段，階段高度5(T60m，所述礦塊的長(zhǎng)度為4(T60m，寬度為15?30m ； (2)冒落體注漿:在礦塊鑿巖水平巷道內(nèi)，向礦塊周邊冒落體方向鉆鑿多個(gè)注漿孔，并向礦塊周邊冒落體內(nèi)注入速凝劑與水泥漿的混合物； (3)回采礦塊:采用階段崩落法回采，大直徑束狀孔原地碎裂爆破方式落礦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原地碎裂采礦方法，其特征在于，所述步驟(2)包括:在礦塊鑿巖水平巷道內(nèi)，向礦塊周邊冒落體方向鉆鑿多個(gè)φιοο?注漿孔，所述注漿孔孔底位于從礦快底部算起礦塊高度的1/2?2/3處，所述注漿孔孔底間距5m，所述注漿孔排距5?7m，冒落體注漿加固厚度> 4m。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的原地碎裂采礦方法，其特征在于，在步驟(2)中，在礦塊鑿巖水平巷道內(nèi)，向礦塊周邊冒落體內(nèi)注入添加速凝劑的水泥漿，重量濃度40-55%，所述速凝劑為水玻璃，所述水玻璃的模數(shù)2.4?2.8，水泥漿和水玻璃的體積比為1:0.4?1:0.6。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原地碎裂采礦方法，其特征在于，所述步驟(5)的回采礦塊步驟包括: (1)在礦塊的頂部開挖一個(gè)鑿巖硐室； (2)在鑿巖硐室中，向下鉆鑿大直徑束狀深孔與超大直徑深孔直到拉底空間的頂板，大直徑束狀深孔孔徑165mm，超大直徑深孔直徑100(Tl200mm ； (3)在礦塊底部開挖出礦巷道，在礦塊底部拉底，形成拉底空間； (4)在鑿巖硐室的每個(gè)炮孔中間隔裝入炸藥，炮孔中部用砂子分隔上下兩段炸藥，炮孔孔口、孔底用砂子堵塞； (5)采用大直徑束狀深孔超擠壓爆破實(shí)現(xiàn)一次性落礦； (6)崩落的礦石從采場(chǎng)下部的巷道運(yùn)出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的原地碎裂采礦方法，其特征在于，礦塊采用向冒落區(qū)一次擠壓爆破崩落，冒落擠壓厚度3?5m ;同時(shí)超大直徑深孔提供部分爆破補(bǔ)償空間，礦塊崩落補(bǔ)償系數(shù)5?8%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的原地碎裂采礦方法，其特征在于，所述集束孔爆破是采用N個(gè)直徑為d的單孔所組成的集束孔，其所等效單孔直徑D按下式計(jì)算:D=，利用多個(gè)具有更大當(dāng)量直徑的集束孔柱形藥包側(cè)向爆破，炮孔中每4m采用砂子堵塞間隔裝藥，堵塞間隔長(zhǎng)度1.(Tl.5m，炮孔孔口、孔底用砂子堵塞，堵塞長(zhǎng)度2.5?4m。
【文檔編號(hào)】E21C41/16GK103437766SQ201310392634
【公開日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月3日
【發(fā)明者】陳何, 王湖鑫, 萬串串, 原野 申請(qǐng)人:北京礦冶研究總院