專利名稱:一種單進路挑檐式結構的有底柱階段崩落采礦法的制作方法
一種單進路挑檐式結構的有底柱階段崩落采礦法技術領域：
[0001]本發(fā)明屬于地下采礦方法技術領域：
，尤其涉及一種單進路挑檐式結構的有底柱階 段崩落采礦法。
背景技術：
[0002]地下采礦方法包括采準、切割和回采三項基本工序，按地壓維護的方式分為空場 采礦法、充填法和崩落采礦法三大類，崩落采礦法的基本特征是用崩落圍巖的方法充填采 空區(qū)來控制和管理地壓的，在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應用，崩落法根據(jù)出礦方式有、無底部 結構分為有底柱崩落法和無底柱崩落法，典型的有底柱崩落法有有底柱分段崩落法和有底 柱階段崩落法，有底柱分段崩落法和有底柱階段崩落法都屬于高強度采礦方法，在國內(nèi)外 得到了廣泛的應用，已成為有色金屬礦山占有相當?shù)匚坏牟傻V方法，這兩種方法有多種回 采方案，可以用于開采各種不同條件的礦體，使用靈活，適用范圍廣。[0003]有底柱分段崩落法是將礦體劃分為若干階段，再將階段用回采進路劃分為若干分 段，在開采中厚礦體(4-10m厚)時，一般沿脈布置單進路回采，由上向下逐個分段從回采進 路一端開始在覆蓋巖層下進行后退式回采，直到回采到另一端邊界為止。其主要特點是回 采進路由落礦用的鑿巖巷道和設有放礦、受礦及運搬礦石的底部結構組成，出礦多采用簡 單耐用的電耙，電耙出礦底部結構有漏斗式、塹溝式和平底式三種，底部結構中布置有受礦 巷道和電耙巷道，在開采中厚礦體時，受礦巷道和電耙巷道一般布置在下盤圍巖中，采用預 先集中鑿巖方式在鑿巖巷道和受礦巷道布直扇形中深孔，鑿巖巷道和受礦巷道扇形中深孔 同時爆破，同時完成底部結構的形成和崩落礦石，崩落礦石在覆蓋巖石的直接接觸下，借助 礦石的自重，經(jīng)底部結構放出，有的方案把鑿巖巷道與受礦巷道合為一條，起到減少采準工 程量的作用。[0004]有底柱階段崩落法的基本特征是回采高度等于階段全高，端部出礦的有底柱階段 崩落法有一定的優(yōu)勢，它是在端部進行回采，一次回采階段全高，在階段底部布置底部結構 進行出礦，礦塊生產(chǎn)能力大，勞動生產(chǎn)率高，主要在有色金屬礦山使用。[0005]有底柱分段崩落法和端部放礦的有底柱階段崩落法都采用端部放礦，是在覆蓋巖 層下放礦，剛開始放出的是純礦石，很快地頂部廢石降落，形成廢石漏斗，廢石提前混入并 放出。放礦時放出礦石在原來崩落礦體里的形狀(稱作放出體的形狀)，國內(nèi)外公認橢球體 理論，認為放出體形狀為一橢球體，且在放礦過程中放出橢球體不斷擴大，端部放礦時放出 體的形狀為半個前傾的偏橢球體。目前國內(nèi)外廣泛采用截止品位放礦，當放出礦石品位低 于截止品位，即停止放礦，未放出的殘留礦石一部分在下分段放出，另一部分則損失在地 下。礦石的損失率和貧化率高是其最大的缺陷，一般貧化率為20-25%，高的達42. 9%，回采 率一般為55-70%。[0006]覆蓋巖層下端部放礦礦石損失貧化大一直是困擾采礦界的一大難題，為了減少貧 化，國內(nèi)外大多在采場結構、放礦管理方面進行了研究。[0007]放礦過程中形成的廢石漏斗是造成礦石損失率和貧化率最直接的原因，然而國內(nèi)外對廢石漏斗的控制缺乏研究。如果能控制廢石漏斗的形成，將從根本上解決端部出礦類采礦方法的礦石損失貧化問題，極大地提高礦石回采率。
發(fā)明內(nèi)容
[0008]本發(fā)明的目的是針對有底柱崩落法以上存在的問題，吸取了有底柱分段崩落法和有底柱階段崩落法的優(yōu)點，提出一種有效的阻止廢石漏斗的形成、降低礦石貧化與損失、提高礦石回采率的一種單進路挑檐式結構的有底柱階段崩落采礦法。[0009]本發(fā)明的目的是通過下述技術方案來實現(xiàn)的。[0010]本發(fā)明的一種單進路挑檐式結構的有底柱階段崩落采礦法，包括在開采中厚礦體時，將礦體劃分為階段，在階段里再劃分為分段，在分段的下盤脈外采用沿脈布置單進路的鑿巖巷道和底部結構，采用電耙出礦，電耙出礦底部結構由受礦巷道和電耙巷道組成，從回采進路一端開始進行回退式回采，在鑿巖巷道和受礦巷道內(nèi)采用預先集中鑿巖的方法布置上向扇形中深孔，在覆蓋巖層下同時爆破鑿巖巷道和受礦巷道上向扇形中深孔的一個崩礦步距，同時完成底部結構的形成和崩落上面的礦石，在分段的電耙巷道內(nèi)進行出礦，其特征在于以階段為單位，階段內(nèi)各分段從回采進路一端開始，先切割，再連續(xù)回采，同時上部覆蓋巖層充滿新采空區(qū)，當階段內(nèi)每個分段端部在進路走向方向上到達同一個垂直位置，然后階段的最頂分段停止回采，以下各分段依次繼續(xù)回采，直到每個下分段都超過其上分段一個挑檐距離，完成端部挑檐結構的準備工作，以后的開采，階段內(nèi)各分段一直保持這種挑檐結構回采，回采高度等于階段全高，階段內(nèi)各分段按“由上而下”的順序依次爆破一個崩礦步距，再按“由上而下”的順序依次在各分段電耙巷道出礦，直到回采完階段各回采進路， 再開始下階段的回采。[0011]所述上向扇形中深孔，在受礦巷道下面有下分段炮孔的一側，其上向扇形中深孔最底的炮孔下布置一排密集的預裂爆破孔，防止下分段爆破將上分段預先布置的炮孔破壞，影響其裝藥和爆破。預裂爆破孔與水平間的夾角30-45°，長度為沿預裂爆破孔從受礦巷道壁到上盤圍巖的距離，預裂爆破孔間距為O. 5-0. Sm，孔徑與上向扇形中深孔相同。所述的挑檐距離D取值為h. ctan a彡D彡ξ B,其中h為巷道高，a崩落礦石自然休止角，ξ為礦石爆破膨脹系數(shù)，B為一次崩礦步距。[0013]所述階段內(nèi)各分段按“由上而下”的順序依次爆破一個崩礦步距，起爆破包括三部分，第一部分為本次崩礦步距的鑿巖巷道內(nèi)的上向扇形中深孔爆破，崩落崩礦步距上部的礦體，第二部分為本次崩礦步距的受礦巷道內(nèi)的上向扇形中深孔爆破，形成底部結構，第三部分為后一崩礦步距的預裂孔爆破，三部分的爆破同次完成。[0014]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的具有如下優(yōu)點[0015]由于本發(fā)明在回采進路工作面末端形成挑檐結構，除最頂分段外其它分段的受礦巷道都在其正上方挑檐結構和上盤未爆破的圍巖壁的遮掩下進行出礦，挑檐結構和上盤未爆破的圍巖壁可以將崩落礦石與其上部覆蓋巖石隔離開，放礦時有效地阻止廢石漏斗的形成，從而減少了礦石貧化，放出體形態(tài)將放大，也大大地提高礦石回采率，有效地解決了損失貧化問題。


[0016]圖1為單進路端部挑檐結構的準備工作階段內(nèi)各分段端壁整體呈垂直狀態(tài)的位置示意圖。[0017]圖2為完成端部挑檐結構準備后的結構示意圖。[0018]圖3為圖1的A-A 剖面圖。[0019]圖4為上向扇形中深孔與預裂爆破孔結構示意圖。[0020]圖5為圖4的A-A剖面圖。[0021]圖6為保證挑檐結構能遮擋崩落礦石的挑檐距離取值范圍說明圖。[0022]圖7為不能超過廢石自然休止角到達位置的挑檐距離取值范圍說明圖。[0023]圖8為傳統(tǒng)方法放礦效果。[0024]圖9為本發(fā)明放礦效果的示意圖。[0025]圖10為圖9的A-A剖視圖。[0026]圖中[0027]I為受礦巷道,2為覆蓋巖層,3為礦體,4為上盤圍巖,5為下盤圍巖,6為礦體端部圍巖，7為階段各分段端壁整體呈垂直狀態(tài)的位置，8為受礦上向巷道扇形炮孔，9為鑿巖巷道上向扇形炮孔，10為預裂爆破孔，11為鑿巖巷道，12為電祀巷道，13為崩落礦石碎脹后到達的位置，14為崩落礦石，15為傳統(tǒng)方法截止品位放出橢球體，16傳統(tǒng)方法放礦廢石漏斗17為挑檐下部放出橢球體，18為挑檐上部放出橢球體，δ為預裂爆破孔間距，為預裂爆破孔與水平間的夾角，B為崩礦步距，D為挑檐距離，h為受礦巷道高，a為崩落礦石自然休止角。
具體實施方式
[0028]下面結合附圖進一步說明本發(fā)明的具體實施方式
。[0029]如圖1、圖2、圖3所示，一種單進路挑檐式結構的有底柱階段崩落采礦法，包括在開采中厚礦體時，將礦體劃分為階段，在階段里再劃分為分段，在分段的下盤脈外沿脈布置單進路的鑿巖巷道11和底部結構，采用電耙出礦，電耙出礦底部結構由受礦巷道I和電耙巷道12組成，從回采進路一端開始進行回退式回采，在鑿巖巷道11和受礦巷道I內(nèi)采用預先集中鑿巖的方法布置上向扇形中深孔，即受礦巷道上向扇形中深孔8和鑿巖巷道上向扇形炮孔9，在覆蓋巖層下同時爆破鑿巖巷道11和受礦巷道I上扇形中深孔的一個崩礦步距，同時完成底部結構的形成和崩落上面的礦石，在分段的電耙巷道12內(nèi)進行出礦，其特征在于以階段為單位，階段內(nèi)各分段從回采進路一端開始，先切割，再連續(xù)回采，同時上部覆蓋巖層2充滿新采空區(qū)，當階段內(nèi)每個分段端部在進路走向方向上到達同一個垂直位置 7時，如圖1所示，然后，階段的最頂分段停止回采，以下各分段依次繼續(xù)回采，直到每個下分段都超過其上分段一個挑檐距離D，完成端部挑檐結構的準備工作，如圖2所示，以后的開采，階段內(nèi)各分段一直保持這種挑檐結構，回采高度等于階段全高，階段內(nèi)各分段按“由上而下”的順序依次爆破一個崩礦步距，再按“由上而下”的順序依次在各分段電耙巷道12 出礦，直到回采完階段各回采進路，再開始下階段的回采，圖中3為礦體、5為下盤圍巖，6為礦體端部圍巖。[0030]圖4、圖5為上向扇形中深孔與預裂爆破孔示意圖，所述上向扇形中深孔，在受礦巷道下有下分段炮孔的一側，其上向扇形中深孔8最底的炮孔下布置一排密集的預裂爆破孔10，防止下分段爆破將上分段預先布置的炮孔破壞，影響其裝藥和爆破。預裂爆破孔10 與水平間的夾角30-45°，長度為沿預裂爆破孔從受礦巷道壁到上盤圍巖的距離，預裂爆破孔10間距δ為O. 5-0. 8m，孔徑與上向扇形中深孔8相同，圖中9為鑿巖巷道上向扇形中深孔。[0031]如圖6、圖7所示，所述的挑檐距離D取值為h. ctan a彡D彡ξ B，其中h為受礦巷道高，a崩落礦石自然休止角，ξ為礦石爆破膨脹系數(shù),B為一次崩礦步距。挑檐距離 D通常取為1.5-3m，其取值范圍1)其取值必須保證爆破后，崩落礦石在其上挑檐結構的遮擋之內(nèi)，否則挑檐結構對下部放礦口的放礦不起保護作用，即DS ξ . B，如圖6所示，13為崩落礦石碎脹后到達的位置，崩礦后挑檐結構端壁必須到達這個位置。2)D值不允許過大， 如果超過廢石自然休止角到達位置，就會在工作面出現(xiàn)一個空區(qū)，影響爆破裝藥，即D < h. ctan a，如圖7所示。[0032]所述階段內(nèi)各分段按“由上而下”的順序依次爆破一個崩礦步距，起爆破包括三部分，第一部分為本次崩礦步距的鑿巖巷道內(nèi)上向扇形中深孔爆破，崩落崩礦步距上部的礦體，第二部分為本次崩礦步距的受礦巷道內(nèi)上向扇形中深孔爆破，形成底部結構，第三部分為后一崩礦步距的預裂爆破，三部分的爆破同次完成。[0033]如圖8、圖9、圖10所示，傳統(tǒng)放礦方法很快形成廢石漏斗16，廢石提前混入，其放出橢球體15得不到發(fā)育，放出橢球體15長、短軸都小，放出礦石量少；本發(fā)明放出體為挑檐下部放出橢球體17和挑檐上部的放出橢球體18的組合體，除階段最頂分段的回采進路外每條受礦巷道I的正上方都有挑檐結構和上盤未爆破的圍巖壁4的遮擋，從而阻止了放礦過程中廢石漏斗的形成，兩放出橢球體17和18長、短軸都大，放出體形狀與崩落礦石14形狀相近，放出礦石量大，與傳統(tǒng)方法相比能降低貧化率約10-15%，并提高回采率10-30%。
本發(fā)明適用于中穩(wěn)以上、中厚礦體的地下開采，工藝簡單，生產(chǎn)能力大，成本低，且安全可靠、簡單易行、效益好。
權利要求
1.一種單進路挑檐式結構的有底柱階段崩落采礦法，包括在開采中厚礦體時，將礦體劃分為階段，在階段里再劃分為分段，在分段的下盤脈外沿脈布置單進路的鑿巖巷道和底部結構，采用電耙出礦，電耙出礦底部結構由受礦巷道和電耙巷道組成，從回采進路一端開始進行回退式回采，在鑿巖巷道和受礦巷道內(nèi)采用預先集中鑿巖的方法布置上向扇形中深孔，在覆蓋巖層下同時爆破鑿巖巷道和受礦巷道上向扇形中深孔的一個崩礦步距，同時完成底部結構的形成和崩落上面的礦石，在分段的電耙巷道內(nèi)進行出礦，其特征在于以階段為單位，階段內(nèi)各分段從回采進路一端開始，先切割，再連續(xù)回采，同時上部覆蓋巖層充滿新采空區(qū)，當階段內(nèi)每個分段端部在進路走向方向上到達同一個垂直位置，然后階段的最頂分段停止回采，以下各分段依次繼續(xù)回采，直到每個下分段都超過其上分段一個挑檐距離，完成端部挑檐結構的準備工作，以后的開采，階段內(nèi)各分段一直保持這種挑檐結構，回采高度等于階段全高，階段內(nèi)各分段按“由上而下”的順序依次爆破一個崩礦步距，再按“由上而下”的順序依次在各分段電耙巷道出礦，直到回采完階段各回采進路，再開始下階段的回采， 所述挑檐距離D取值為h. ctan a彡D彡IB 其中h為受礦巷道高，a崩落礦石自然休止角，I為礦石爆破膨脹系數(shù)，B為一次崩礦步距。
2.根據(jù)權利要求
I一種單進路挑檐式結構的有底柱階段崩落采礦法，其特征在于所述上向扇形中深孔，在受礦巷道下面有下分段炮孔的一側，其上向扇形中深孔最底的炮孔下布置一排密集的預裂爆破孔，預裂爆破孔與水平間的夾角30-45°，長度為沿預裂爆破孔從受礦巷道壁到上盤圍巖的距離，預裂爆破孔間距為0. 5-0. Sm，孔徑與上向扇形中深孔相同。
3.根據(jù)權利要求
I一種單進路挑檐式結構的有底柱階段崩落采礦法，其特征在于所述階段內(nèi)各分段按“由上而下”的順序依次爆破一個崩礦步距，其爆破包括三部分，第一部分為本次崩礦步距的鑿巖巷道內(nèi)的上向扇形中深孔爆破，崩落崩礦步距上部的礦體，第二部分為本次崩礦步距的受礦巷道內(nèi)的上向扇形中深孔爆破，形成底部結構，第三部分為后一崩礦步距的預裂爆破，三部分的爆破同次完成。
專利摘要
本發(fā)明屬于一種單進路挑檐式結構的有底柱階段崩落采礦法。包括在開采中厚礦體時，將礦體劃分為階段，在階段再劃分為分段，在分段的下盤脈外沿脈布置單進路的鑿巖巷道和底部結構，采用電耙出礦，其特征在于以階段為單位，完成端部挑檐結構后的回采，回采高度等于階段全高，階段內(nèi)各分段按“由上而下”的順序依次爆破一個崩礦步距，再按“由上而下”的順序依次在各分段電耙巷道出礦，直到回采完階段各回采進路。本發(fā)明的優(yōu)點是可以將崩落礦石與其上部的覆蓋巖石隔離開，放礦時有效地阻止廢石漏斗的形成，從而減少了礦石損失貧化，工藝簡單，生產(chǎn)能力大，成本低，且安全可靠、簡單易行。本發(fā)明適用于中穩(wěn)以上中厚礦體的地下開采。
文檔編號F42D3/00GKCN102305073SQ201110232077
公開日2013年3月20日 申請日期2011年8月15日
發(fā)明者邵安林 申請人:鞍鋼集團礦業(yè)公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (5), 非專利引用 (2),