專利名稱：一種分段采礦方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采礦技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種分段采礦方法。
背景技術(shù)：
從世界礦業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)看，大規(guī)模高效開采成為采礦業(yè)的必然選擇。地下礦山的傳統(tǒng)開采方法，通常是將礦體劃分為礦房、礦柱，首先回采礦房，礦房回采完畢后形成地下空間，用尾砂或廢石加水泥進(jìn)行充填，以保持礦巖的穩(wěn)定，礦房充填后再回采礦柱。高原采礦(海拔4000 m以上)的礦山多在南美秘魯、玻利維亞等國家，如秘魯?shù)腜allca礦，海拔3800-5000m、Antamina銅鋅礦，海拔4200m。我國已投入生產(chǎn)運(yùn)營海拔3000m以上的礦山主要分布在青藏高原及云貴高原。如青海的錫鐵山、云南的羊拉銅礦(3100-3800m)、四川西部的馬腦殼金礦、甘肅鏡鐵山鐵礦等。在西藏地區(qū)曾開采海拔 4600-4800m的東風(fēng)鉻鐵礦、紅旗鉻鐵礦等?，F(xiàn)運(yùn)行的高原礦山，大多為露天開采礦山。地下開采的礦山采礦方法一般為中深孔分段鑿巖的階段空?qǐng)龇ɑ蚍侄伪缆浞?，分段高?0-12m，生產(chǎn)規(guī)模較小。大直徑深孔采礦效率高，采場生產(chǎn)能力大，在大型礦山廣泛應(yīng)用。大直徑地下采礦方法有VCR法，階段空?qǐng)鏊煤蟪涮罘ǖ?，一般采用階段平行深孔、扇形方式或集束孔形式布置炮孔。深孔階段空?qǐng)霾傻V在落礦前需進(jìn)行切割井、切割槽的低效率輔助工程作業(yè)。同時(shí)，在礦房回采過程中，爆破造成了較大的損傷，從而使得礦柱回采安全收差、效率低、成本高，礦石資源損失量大。VCR法可采用下向分層落礦，特別是集束孔球形藥包爆破時(shí)，可實(shí)現(xiàn)高分層落礦。高海拔條件下氣壓低、空氣含氧量低、溫差大、冬季嚴(yán)寒等惡劣環(huán)境，人員及設(shè)備的效率嚴(yán)重降低，大直徑炮孔鑿巖的深度受到限制，傳統(tǒng)的階段開采方法很難實(shí)現(xiàn)規(guī)模化聞效米礦。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種分段采礦方法，該方法能夠?qū)Ω咴V進(jìn)行大規(guī)模高效開采。上述目的是通過下述方案實(shí)現(xiàn)的
一種分段采礦方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟
(1)將礦體劃分為盤區(qū)與中段，盤區(qū)內(nèi)劃分礦塊，礦塊再劃分為礦房與間柱，礦體在高度方向劃分為中段，每個(gè)中段內(nèi)，再劃分分段；其中，中段高度50-60m，分段高度14-20m，礦塊長80-100m，寬50-60m，礦塊中礦房長60_80m，礦房寬25_30m，礦柱寬25_30m ；
(2)回米礦房單兀
采用分段空?qǐng)龇ɑ夭?，集束孔雙向組合漏斗爆破方式落礦，回采礦房的步驟是
(21)在礦房的各分段開挖一個(gè)鑿巖硐室；
(22)在鑿巖硐室中，向下鉆鑿大直徑集束孔直到下分段頂板或拉底空間的頂板；(23)在礦房底部開挖出礦巷道，在礦房底部拉底，形成拉底空間，然后從下至上回采每一個(gè)分段；
(24)崩落的礦石從采場下部的巷道運(yùn)出；
(3)對(duì)已采礦房進(jìn)行膠結(jié)充填；
(4)回采間柱單元 與間柱單元兩側(cè)相鄰的礦房單元回采并進(jìn)行膠結(jié)充填后，進(jìn)行間柱單元的回采
(41)在間柱的各分段開挖一個(gè)鑿巖硐室；
(42)在鑿巖硐室中，向下鉆鑿大直徑集束孔直到下分段頂板或拉底空間的頂板；
(43)在間柱底部開挖出礦巷道，在間柱底部拉底，形成拉底空間，然后從下至上回采每一個(gè)分段；
(44)崩落的礦石從采場下部的巷道運(yùn)出。(5)對(duì)已采間柱進(jìn)行水沙充填。根據(jù)上述的采礦方法，其特征在于，在上述回采礦房單元和回采間柱單元的步驟中，在分段鑿巖硐室的每個(gè)炮孔中分上下兩段裝入炸藥，炮孔中部用砂子堵塞分隔上下兩段炸藥，炮孔孔口、孔底用砂子堵塞；并且采用集束孔雙向組合漏斗爆破實(shí)現(xiàn)分段一次性落礦。根據(jù)上述的采礦方法，其特征在于，集束孔分段爆破是采用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= ,[Nd ,利用2 — 4束具有更大當(dāng)量直
徑的集束孔的球形藥包形成組合漏斗爆破，漏斗深度6-8m ;炮孔中部用砂子堵塞分隔上下兩段炸藥，分隔堵塞長度2. 5-4m，炮孔孔口、孔底用砂子堵塞，堵塞長度2. 5-4m，炮孔中部用砂子堵塞分隔的上下兩段炸藥，分別形成兩個(gè)集束孔組合漏斗爆破。 根據(jù)上述的采礦方法，其特征在于，在爆破時(shí)，炮孔中的上下兩個(gè)集束孔組合漏斗同時(shí)起爆。且分段崩落集束孔組合漏斗爆破分別指向上部鑿巖硐室和下部已采空區(qū)兩個(gè)方向。根據(jù)上述的采礦方法，其特征在于，步驟(3)的膠結(jié)充填包括
在已采礦房單元內(nèi)豎向掛設(shè)脫水管，并在底部出礦巷道處建充填擋墻；
分次向已采礦房單元內(nèi)充填灰砂比I :10-1 :6，重量濃度> 72%的分級(jí)尾砂膠結(jié)充填料。根據(jù)上述的采礦方法，其特征在于，步驟(5)的水砂充填包括
已采的間柱單元內(nèi)豎向掛設(shè)脫水管，并在底部出礦巷道處建充填擋墻；
分次向已采間柱單元內(nèi)重量濃度> 72%的分級(jí)尾砂充填料。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明特別適用于厚大礦體開采(厚度為50_70m)。根據(jù)礦體的形態(tài)，將礦體劃分為盤區(qū)，按生產(chǎn)安排，盤區(qū)內(nèi)可劃分礦塊，礦塊再劃分為礦房與間柱。先米礦房，股結(jié)充填，后回米間柱，水砂充填。礦石回米率> 85%,貧化率< 10%o降低炮孔的鑿巖深度，在高原采礦條件下實(shí)現(xiàn)大直徑深孔高效采礦，采礦效率提高20%-30% ;采場生產(chǎn)能力彡1800t/d?；夭晒ぷ髅婢鶠樨灤╋L(fēng)流通風(fēng)，較無底柱分段崩落采礦回采工作面風(fēng)流質(zhì)量提高30-40%o分段崩落爆破漏斗分別指向鑿巖硐室和下部已采空區(qū)，爆破震動(dòng)控制好。漏斗爆破效果好，大塊率〈5%。采場豎直方向不需要開挖切割槽，可提高作業(yè)效率10% ；
集束孔組合漏斗爆破根據(jù)礦山的地應(yīng)力特征，結(jié)合礦體產(chǎn)狀，使采場處于較好的受力狀態(tài)，以利于地壓控制。


圖I本發(fā)明采礦方法的示意 圖2是圖I的B-B向視 圖3是圖I的C-C向視圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明采用一種大直徑集束孔高分段空?qǐng)鏊煤蟪涮畹牟傻V工藝進(jìn)行開采。其特征在于，所述方法包括以下步驟
a)將礦體劃分為盤區(qū)與中段。按生產(chǎn)安排，盤區(qū)內(nèi)可劃分礦塊。礦塊再劃分為礦房與間柱，根據(jù)采場穩(wěn)定性，可采用一房一柱的方式回采。礦體在高度方向劃分為中段，每個(gè)中段內(nèi)，再劃分分段。其中，中段高度50-60m，分段高度14-20m。礦塊長80_100m，寬30_60m，礦塊中礦房長60-80m，礦房寬15-30m，礦柱寬15_30m?；夭蓵r(shí)，先采礦房，膠結(jié)充填，然后回采間柱，提高礦石的回收率。b)回采礦房單元
采用分段空?qǐng)龇ɑ夭?，集束孔雙向組合漏斗爆破方式落礦?；夭刹襟E是
1.在礦塊的各分段開挖一個(gè)鑿巖硐室；
2.在鑿巖硐室中，向下鉆鑿大直徑集束孔直到下分段頂板或拉底空間的頂板；
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。然后從下至上回采每一個(gè)分段；
4.在分段鑿巖硐室的每個(gè)炮孔中分上下兩段裝入炸藥，炮孔中部用砂子堵塞分隔上下兩段炸藥。炮孔孔口、孔底用砂子堵塞；
5.采用集束孔雙向組合漏斗爆破實(shí)現(xiàn)分段一次性落礦；
6.崩落的礦石從采場下部的巷道運(yùn)出。c)充填礦房單元
1.在已采礦房單元內(nèi)豎向掛設(shè)脫水管，并在底部出礦巷道處建充填擋墻；
2.分次向已采礦房單元內(nèi)充填灰砂比I:10-1 :6，重量濃度> 72%的分級(jí)尾砂膠結(jié)充填料。3.充填直至采場頂部。d)回采間柱單元
1.當(dāng)?shù)V房采場充填結(jié)束，充填體養(yǎng)護(hù)時(shí)間>28d時(shí)，進(jìn)行間柱采場的回采；
2.間柱采場的回采工藝與礦房采場的回采工藝相同。e)充填間柱單元
1.已采的間柱單元內(nèi)豎向掛設(shè)脫水管，并在底部出礦巷道處建充填擋墻；
2.分次向已采間柱單元內(nèi)重量濃度>72%的分級(jí)尾砂充填料。
3.充填直至采場頂部。階段礦房劃分為分段；將鑿巖深度從50m-70m降低到14_20m。分段高度14_20m，在空?qǐng)鰲l件下出礦，嗣后充填?；夭勺鳂I(yè)均在巷道或硐室中集中進(jìn)行，安全性好；回采工作面均為貫穿風(fēng)流通風(fēng)，作業(yè)環(huán)境條件好。集束孔分段爆破是采用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= '(Bd ,利用2 — 4束具有更大當(dāng)量直徑的集束孔的球形藥包形成組合漏斗爆破，最佳漏斗深度6-8m ;炮孔中部用砂子堵塞分隔上下兩段炸藥，分隔堵塞長度2. 5-4m,炮孔孔口、孔底用砂子堵塞，堵塞長度2. 5-4m，炮孔中部用砂子堵塞分隔的上下兩段炸藥，分別形成兩個(gè)集束孔組合漏斗爆破。如圖I。實(shí)現(xiàn)分段一次性落礦。在爆破時(shí)，炮孔中的上下兩個(gè)集束孔組合漏斗同時(shí)起爆。分段崩落集束孔爆破漏斗分別指向上部鑿巖硐室和下部已采空區(qū)，不需要形成豎向切割槽，爆破震動(dòng)對(duì)周圍礦巖 影響??；漏斗爆破大塊率低。圖I-圖3為本發(fā)明的采礦方法示意圖。首先在礦塊中掘進(jìn)分段巷道1，再掘進(jìn)鑿巖硐室2，在礦塊的底部掘進(jìn)出礦平巷6、塹溝巷道5，出礦聯(lián)絡(luò)道7 ;再在出礦聯(lián)絡(luò)道每隔一定間距掘進(jìn)出礦穿脈巷道11，間隔距離根據(jù)鏟運(yùn)機(jī)規(guī)格制定；其中塹溝巷道5向上升高
0.5m，用于防止爆破對(duì)出礦巷道的破壞；然后在鑿巖硐室I中打下向大直徑集束孔3，炮孔直徑為120-165mm，在炮孔5中裝入炸藥，分段爆破；最后礦石從塹溝巷道5，用鏟運(yùn)機(jī)經(jīng)出礦巷道6、7、11運(yùn)到溜井12。在米礦不意圖A — A中，可以看出將礦塊等分為礦房,米用隔一米一的回米步驟，實(shí)現(xiàn)采場連續(xù)回采，先回采礦房4，然后對(duì)已采礦房進(jìn)行膠結(jié)充填9，兩側(cè)礦房均充填后，對(duì)間柱8進(jìn)行回采；然后對(duì)已采間柱進(jìn)行水砂充填10。礦房及間柱采場回采，均由底部出礦。在米礦不意圖C 一 C中，可以看出每條出礦聯(lián)絡(luò)道7控制兩條塹溝巷道,先米礦房采場，從其下部的塹溝5出礦；待塹溝5的礦石出完后，對(duì)上部礦房進(jìn)行充填，然后回采間柱采場。回采間柱采場時(shí)，從其下部的塹溝出礦；間柱采場的礦石出完后，對(duì)其進(jìn)行水砂充填10。采出礦石均經(jīng)過出礦巷道6、7、11運(yùn)到溜井12。實(shí)施例I
某特大型銅多金屬礦，海拔高度4500m。礦體賦存于砂卡巖中，頂板為角巖、板巖及巖脈，底板為碳酸鹽巖。巖石完整性較好，節(jié)理、裂隙不發(fā)育。礦體呈厚板狀，厚度25飛0m，局部為極厚大礦體。礦體傾角變化大，上部傾角大于50°為急傾斜礦體，下部為近水平、緩傾斜礦體，礦區(qū)總體以緩傾斜礦體為主。礦區(qū)海拔高度大，空氣稀薄，采礦作業(yè)環(huán)境差。地表不允許塌陷及較大變形。采用集束孔高分段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V方法開采，階段高60m，分段高20m。礦塊長100m，寬60m，礦塊中礦房長80m，礦房寬30m，間柱寬30m，盤區(qū)柱寬20m?；孛讜r(shí)，先米礦房，礦房空區(qū)膠結(jié)充填，然后回米間柱，間柱空區(qū)水砂充填。礦房回米在礦塊的各分段開挖一個(gè)鑿巖硐室；在鑿巖硐室中，向下鉆鑿165mm大直徑集束孔直到下分段頂板或拉底空間的頂板；在礦塊底部開挖出礦巷道，在礦塊底部拉底，拉底高度20m，形成拉底空間。然后從下至上崩落每一個(gè)分段。在分段鑿巖硐室的每個(gè)炮孔中分上下兩段耦合裝藥，炮孔中部用砂子堵塞(4m)分隔上下兩段炸藥。炮孔孔口、孔底用砂子堵塞，堵塞長度4m ;采用2束集束孔當(dāng)量球形藥包雙向組合漏斗爆破實(shí)現(xiàn)分段一次性落礦；崩落的礦石從采場下部的巷道運(yùn)出。分次向已采礦房單元內(nèi)充填灰砂比I :10，重量濃度72%的分級(jí)尾砂膠結(jié)充填料，充填直至采場頂部。當(dāng)?shù)V房采場充填結(jié)束，充填體養(yǎng)護(hù)時(shí)間> 28d時(shí)，進(jìn)行間柱米場的回米；間柱米場的回米工藝與礦房米場的回米工藝相同。分次向已采間柱單元內(nèi)重量濃度72%的分級(jí)尾砂充填料。充填直至采場頂部。實(shí)施例2
某銅多金屬礦，海拔高度3900m。礦床屬火山噴流沉積礦床，含礦帶主要為一套流紋質(zhì)火山碎屑巖。主礦體走向南北，傾向東。傾角80°左右。走向長度200 — 960m。平均厚度22. 5m。礦體呈透鏡狀。礦體、圍巖穩(wěn)固。礦區(qū)海拔高度大，空氣稀薄，采礦作業(yè)環(huán)境差。地表不允許塌陷及較大變形。采用集束孔高分段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V方法開采，階段高50m，分段高15m。礦塊長80m，寬30m，礦塊中礦房長60m，礦房寬15m，間柱寬15m，盤區(qū)柱寬20m?；夭蓵r(shí)，先采礦房，礦房空區(qū)膠結(jié)充填，然后回采間柱，間柱空區(qū)水砂充填。
礦房回米在礦塊的各分段開挖一個(gè)鑿巖硐室；在鑿巖硐室中，向下鉆鑿120mm直徑集束孔直到下分段頂板或拉底空間的頂板；在礦塊底部開挖出礦巷道，在礦塊底部拉底，拉底高度8m，形成拉底空間。然后從下至上崩落每一個(gè)分段。在分段鑿巖硐室的每個(gè)炮孔中分上下兩段耦合裝藥，炮孔中部用砂子堵塞(2. 5m)分隔上下兩段炸藥。炮孔孔口、孔底用砂子堵塞，堵塞長度2. 5m ;采用4束集束孔當(dāng)量球形藥包雙向組合漏斗爆破實(shí)現(xiàn)分段一次性落礦；崩落的礦石從采場下部的巷道運(yùn)出。分次向已采礦房單元內(nèi)充填灰砂比I :10，重量濃度72%的分級(jí)尾砂膠結(jié)充填料，充填直至采場頂部。當(dāng)?shù)V房采場充填結(jié)束，充填體養(yǎng)護(hù)時(shí)間> 28d時(shí)，進(jìn)行間柱米場的回米；間柱米場的回米工藝與礦房米場的回米工藝相同。分次向已采間柱單元內(nèi)重量濃度72%的分級(jí)尾砂充填料。充填直至采場頂部。
權(quán)利要求
1.一種分段采礦方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 (1)將礦體劃分為盤區(qū)與中段，盤區(qū)內(nèi)劃分礦塊，礦塊再劃分為礦房與間柱，礦體在高度方向劃分為中段，每個(gè)中段內(nèi)，再劃分分段；其中，中段高度50-60m，分段高度14-20m，礦塊長80-100m，寬30-60m，礦塊中礦房長60_80m，礦房寬15_30m，礦柱寬15_30m ； (2)回米礦房單兀 采用分段空?qǐng)龇ɑ夭桑纂p向組合漏斗爆破方式落礦，回采礦房的步驟是 (21)在礦塊的各分段開挖一個(gè)鑿巖硐室； (22)在鑿巖硐室中，向下鉆鑿大直徑集束孔直到下分段頂板或拉底空間的頂板； (23)在礦房底部開挖出礦巷道，在礦房底部拉底，形成拉底空間，然后從下至上回采每一個(gè)分段； (24)崩落的礦石從采場下部的巷道運(yùn)出； (3)對(duì)已采礦房進(jìn)行膠結(jié)充填； (4)回采間柱單元與間柱單元兩側(cè)相鄰的礦房單元回采并進(jìn)行膠結(jié)充填后，進(jìn)行間柱單元的回采 (41)在間柱的各分段開挖一個(gè)鑿巖硐室； (42)在鑿巖硐室中，向下鉆鑿大直徑集束孔直到下分段頂板或拉底空間的頂板； (43)在間柱底部開挖出礦巷道，在間柱底部拉底，形成拉底空間，然后從下至上回采每一個(gè)分段； (44)崩落的礦石從采場下部的巷道運(yùn)出；(5)對(duì)已采間柱進(jìn)行水沙充填。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采礦方法，其特征在于，在上述回采礦房單元和回采間柱單元的步驟中，在分段鑿巖硐室的每個(gè)炮孔中分上下兩段裝入炸藥，炮孔中部用砂子堵塞分隔上下兩段炸藥，炮孔孔口、孔底用砂子堵塞；并且采用集束孔雙向組合漏斗爆破實(shí)現(xiàn)分段一次性落礦。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采礦方法，其特征在于，集束孔分段爆破是采用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= ,/Nd ,利用2 - 4束具有更大當(dāng)量直徑的集束孔的球形藥包形成組合漏斗爆破，漏斗深度6-8m ;炮孔中部用砂子堵塞分隔上下兩段炸藥，分隔堵塞長度2. 5-4m，炮孔孔口、孔底用砂子堵塞，堵塞長度2. 5-4m,炮孔中部用砂子堵塞分隔的上下兩段炸藥，分別形成兩個(gè)集束孔組合漏斗爆破。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采礦方法，其特征在于，在爆破時(shí)，炮孔中的上下兩個(gè)集束孔組合漏斗同時(shí)起爆，且分段崩落集束孔組合漏斗爆破分別指向上部鑿巖硐室和下部已采空區(qū)兩個(gè)方向。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的采礦方法，其特征在于，步驟(3)的膠結(jié)充填包括 在已采礦房單元內(nèi)豎向掛設(shè)脫水管，并在底部出礦巷道處建充填擋墻； 分次向已采礦房單元內(nèi)充填灰砂比I :10-1 :6，重量濃度> 72%的分級(jí)尾砂膠結(jié)充填料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的采礦方法，其特征在于，步驟(5)的水沙充填包括 已采的間柱單元內(nèi)豎向掛設(shè)脫水管，并在底部出礦巷道處建充填擋墻； 分次向已采間柱單元內(nèi)重量濃度> 72%的分級(jí)尾砂充填料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種分段采礦方法，所述方法包括以下步驟(1)將礦體劃分為盤區(qū)與中段，盤區(qū)內(nèi)劃分礦塊，礦塊再劃分為礦房與間柱，礦體在高度方向劃分為中段，每個(gè)中段內(nèi)，再劃分分段；其中，中段高度50-60m，分段高度14-20m,礦塊長80-100m，寬30-60m，礦塊中礦房長60-80m，礦房寬15-30m，礦柱寬15-30m；(2)回采礦房單元采用分段空?qǐng)龇ɑ夭?，集束孔組合漏斗爆破方式落礦；(3)對(duì)已采礦房進(jìn)行膠結(jié)充填；(4)回采間柱單元與間柱單元兩側(cè)相鄰的礦房單元回采并進(jìn)行膠結(jié)充填后，進(jìn)行間柱單元的回采；(5)對(duì)已采間柱進(jìn)行水沙充填。該方法能夠?qū)Ω咴V進(jìn)行大規(guī)模高效開采。
文檔編號(hào)E21C47/00GK102748029SQ201210231039
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月5日
發(fā)明者原野, 孫忠銘, 王湖鑫, 秦秀山, 陳何 申請(qǐng)人:北京礦冶研究總院