專利名稱:露天轉(zhuǎn)地下過渡期無底柱分段空場崩落采礦方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地下采礦方法技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種露天轉(zhuǎn)地下過渡期無底柱分段空場崩落采礦方法。特別適合露天轉(zhuǎn)地下過渡時期露天與掛幫礦地下同時開采的礦山。
背景技術(shù)：
根據(jù)我國冶金礦山的發(fā)展現(xiàn)狀，大多數(shù)鐵礦山已經(jīng)完成了山坡露天礦、深凹露天礦的開采過程，逐步轉(zhuǎn)入地下開采階段。尤其是近幾年礦山加快了開采速度，規(guī)模不斷擴大，原設(shè)計的服務(wù)年限不斷縮小，一大批大型露天礦開始或準(zhǔn)備進(jìn)入露天轉(zhuǎn)地下開采。
露天礦開采是根據(jù)礦體賦存條件圈定露天礦開采境界的，不論是緩傾斜或急傾斜礦體，開采境界都很難將全部礦體圈定。即使是急傾斜礦體，也存在邊緣礦體很難被圈定在“合理”境界內(nèi)的情況。根據(jù)國內(nèi)外統(tǒng)計資料顯示，露天開采結(jié)束后，殘留在露天境界周圍的礦量占開采總儲量的5%-16%。而我國又是一個礦產(chǎn)資源短缺的國家，所以掛幫礦以及深部礦石的開采對我國來說，意義非常重大。
國內(nèi)外對類似露天地下同時開采礦山的研究也很多，其使用的方法主要有:
(1)在露天邊坡下留一定厚度的礦柱，然后單獨使用空場法或者充填法進(jìn)行掛幫礦的回采，如鳳凰山鐵礦、基德克里克鋅銅礦；
(2)直接使用崩落法，適用于露天生產(chǎn)和地下生產(chǎn)錯開的或露天開采已經(jīng)結(jié)束的礦山，如冶山鐵礦；
對于低品位的鐵礦來說，在露天礦開采結(jié)束之后，傳統(tǒng)方法都是采用無底柱分段崩落法來進(jìn)行回采，而使用崩落法的最 主要條件是地表允許塌陷。
傳統(tǒng)的無底柱分段崩落法，在礦體下盤布置主井，副井，斜坡道，人行通風(fēng)、材料設(shè)備天井等一系列開拓工程，使之形成完整的提升、運輸、通風(fēng)、排水和動力供應(yīng)的系統(tǒng)。將階段劃分為分段，在每個分段掘進(jìn)分段運輸聯(lián)絡(luò)道，沿分段運輸聯(lián)絡(luò)道每隔一定距離掘進(jìn)回采進(jìn)路和布置礦石溜井，上下分段的回采巷道保持交錯布置。在回采進(jìn)路末端掘進(jìn)分段切割平巷，每隔一定距離從切割巷道開掘切割天井，通過切割天井開辟一個切割槽，為礦石的回采提供初始補償空間。在進(jìn)路中用鑿巖臺車鑿上向扇形中深炮孔，排距一般為1.Γ1.Sm。在鑿?fù)甑呐诳字羞M(jìn)行裝藥爆破，崩落的礦石在回采巷道端部經(jīng)鏟運機運至溜井，礦石在覆巖下放出，并隨著礦石的放出，廢石充填采空區(qū)。回采順序由上至下，上分段超前下分段，各個分段互不干擾。
傳統(tǒng)的空場采礦法，也在礦體下盤布置主井，副井，斜坡道，人行、通風(fēng)、材料設(shè)備天井等一系列開拓工程，使之形成完整的提升、運輸、通風(fēng)、排水和動力供應(yīng)的系統(tǒng)。掘進(jìn)采準(zhǔn)巷道，將階段劃分為礦塊作為獨立的回采單元。再按礦塊的垂直方向，再劃分為若干分段，在每個分段水平上布置礦房和礦柱，并開掘聯(lián)絡(luò)道、拉底巷道和漏斗頸等。在礦房的一側(cè)掘進(jìn)切割橫巷，聯(lián)通鑿巖平巷和礦柱回采巷道，掘切割天井和拉切割槽，提供初始補償空間。從切割槽向礦房另一側(cè)進(jìn)行回采，在鑿巖平巷中鑿環(huán)形深孔，裝藥爆破，崩下的礦石，從裝運巷道經(jīng)鏟運機運到分段運輸平巷最近的溜井。當(dāng)一個礦房回采結(jié)束后，立即回采一側(cè)的間柱和斜頂柱。
在露天轉(zhuǎn)地下的過渡時期，露天的礦石產(chǎn)量逐漸減少，這就迫切地需要地下提前出礦，來彌補產(chǎn)量缺口，在露天開采結(jié)束以后，地下礦的產(chǎn)量達(dá)到設(shè)計產(chǎn)量，實現(xiàn)產(chǎn)量的過渡銜接。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對在露天轉(zhuǎn)地下開采過程中，如何實現(xiàn)地下掛幫礦提前出礦而不影響露天礦正常開采，并且后期仍然使用傳統(tǒng)無底柱分段崩落法進(jìn)行回采的問題，為此類礦山提供一種高效、安全、低損失、低貧化、適用性較強的露天轉(zhuǎn)地下過渡期無底柱分段空場崩落采礦方法。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的。
本發(fā)明的露天轉(zhuǎn)地下過渡期無底柱分段空場崩落采礦方法，包括分段回采，在進(jìn)路中完成鑿巖，爆破和出礦，其特征在于:在露天轉(zhuǎn)地下開采過渡時期，露天開采和地下掛幫礦回采同時進(jìn)行，通過把空場法和無底柱分段崩落法結(jié)合來回采掛幫礦，具體步驟是:
a)在露天礦還在開采的同時，采用無底柱分段空場法對掛幫礦分段進(jìn)路進(jìn)行回采，上下分段回采巷道呈菱形交錯布置，在回采巷道內(nèi)完成鑿巖，所述的空場法采用隔二采一或隔三采一的地下工程布置形式；
b)所述的鑿巖，針對在需要回采進(jìn)路的下一分段中對應(yīng)上一分段采空區(qū)的相鄰兩條進(jìn)路，在這兩條進(jìn)路中鉆鑿半排扇形炮孔，在半排扇形炮孔中進(jìn)行裝藥，以切割槽為自由面，并采用同排微差起爆和排間微差起爆的起爆方式進(jìn)行爆破，與上一分段對應(yīng)的進(jìn)路共同形成一條空區(qū)帶，在回采進(jìn)路和露天邊坡之間預(yù)留兩到三條進(jìn)路作為保安礦柱；
c )當(dāng)露天開采結(jié)束后，使用無底柱分段崩落法對保安礦柱、其余分段礦石和空場法殘留礦石進(jìn)行大規(guī)模的爆破和出礦。
所述的同排微差起爆的爆破順序是由下部向上部或者上部向下部傳播的，通過改變爆破自由面和最小抵抗線，使崩下的礦石向兩側(cè)或者中間拋擲。
本發(fā)明中，空場法作為露天轉(zhuǎn)地下過渡時期的采礦方法，摒棄了傳統(tǒng)的空場法采準(zhǔn)工程布置，而是在無底柱分段崩落法的采準(zhǔn)工程上實現(xiàn)空場法采礦，即以一個進(jìn)路的寬度作為礦房寬度，在進(jìn)路中完成鑿巖、爆破和出礦，采后形成的空區(qū)暫不處理，礦房兩側(cè)未采的礦石作為礦柱以維護(hù)頂板和邊坡的穩(wěn)定，下分段和上分段的空區(qū)保持對應(yīng)關(guān)系。此種采礦方法避免了空場法和崩落法聯(lián)合使用因采準(zhǔn)工程的不同而帶來的一系列銜接問題。
本發(fā)明中，根據(jù)具體礦巖的物理力學(xué)性質(zhì)以及露天邊坡和頂板的穩(wěn)定要求，空場法采用隔二采一或者隔三采一的布置形式，即回采進(jìn)路之間以及回采進(jìn)路和露天邊坡之間預(yù)留兩到三條進(jìn)路作為保安礦柱，以保證露天邊坡的穩(wěn)定和回采的安全。若一個分段的礦量不足以彌補產(chǎn)量缺口，可在下一分段繼續(xù)使用空場法進(jìn)行回采，直至滿足產(chǎn)量需求。采出的礦石用鏟運機經(jīng)聯(lián)絡(luò)道運至最近的溜井。
本發(fā)明的采礦法雖然也采用上向式扇形中深炮孔進(jìn)行工程爆破，但由于使用了空場法作為過渡，所以其設(shè)計也與傳統(tǒng)的無底柱分段崩落法的炮孔設(shè)計有所區(qū)別。根據(jù)無底柱分段崩落法進(jìn)路的菱形布置和空場法的實施要求，在全進(jìn)路爆破分段的下一分段，只能爆破上分段空區(qū)對應(yīng)的那一部分礦石，通過這部分礦石的左右兩條進(jìn)路對其進(jìn)行鑿巖爆破，在下一分段兩條進(jìn)路中只能鉆鑿“半排扇形炮孔”，在半排扇形炮孔中進(jìn)行裝藥，以切割槽為自由面進(jìn)行爆破，崩落的礦石經(jīng)鏟車從進(jìn)路中運至最近的溜井。進(jìn)路中另一半礦石由同分段相鄰進(jìn)路和下分段的鄰近進(jìn)路負(fù)責(zé)爆破回收，通過加長進(jìn)路中的部分炮孔或增加一部分炮孔，可有效地解決這個問題。
本發(fā)明中，為了保證出礦的安全和運出礦石的數(shù)量，采用了同排微差起爆和排間微差起爆的方法。由于過渡時期使用的采礦方法是空場法，礦石回采之后形成了采空區(qū)，如果繼續(xù)使用同排同時起爆的方法，崩下的礦石拋擲較遠(yuǎn)，鏟車無法進(jìn)入空區(qū)進(jìn)行鏟運，這將導(dǎo)致回收效率的降低。所述起爆方式的爆破順序是由下部向上部或者下部向上部傳播的，最先爆破的炮孔相當(dāng)于形成了爆破漏斗，使得后爆破的炮孔的最小抵抗線和爆破作用方向相應(yīng)發(fā)生了改變，爆破自由面也發(fā)生了改變，崩下的礦石向兩側(cè)或者中間拋擲。這樣既有效地提高鏟車的工作效率，又起到礦石二次破碎的效果。
本發(fā)明與其他露天轉(zhuǎn)地下開采方法相比，有以下優(yōu)點:
(1)在露天轉(zhuǎn)地下開采過渡時期，能有效地減小采準(zhǔn)系數(shù)和節(jié)約經(jīng)濟成本。由于空場法是在無底柱分段崩落法采準(zhǔn)工程的基礎(chǔ)上進(jìn)行工程布置，較單獨使用空場法而言，采準(zhǔn)工程量大大減小，采準(zhǔn)投資也隨之減少，單位采準(zhǔn)工程的采出礦量和生產(chǎn)能力都隨之增加，有效地提高了經(jīng)濟效益；
(2)降低礦石的損失貧化率。本發(fā)明中所留礦柱為進(jìn)路礦柱，這些礦柱在露天礦閉坑后都可以使用無底柱分段崩落法進(jìn)行充分回收，能有效地減少礦石殘留。


圖1為本發(fā)明露天轉(zhuǎn)地下過渡期無底柱分段空場崩落采礦方法第一步驟空場法采場地下工程布置示意圖。
圖2為本發(fā)明圖1的I —I視圖。
圖3為本發(fā)明圖1的II —II視圖。
圖4為本發(fā)明第二步驟崩落法采場地下工程布置示意圖。
圖5為本發(fā)明圖4的I —I視圖。
圖6為本發(fā)明圖4的II —II視圖。
圖7為傳統(tǒng)的無底柱分段崩落法上向扇形炮孔布置圖。
圖8為本發(fā)明“半排扇形炮孔”典型示意圖。
圖9為-69m分段隔二采一開采計劃圖。其中A E為進(jìn)路編號。
圖10為-87m分段隔二采一開采計劃圖。其中A E為進(jìn)路編號。
圖11為-69m分段隔三采一開采計劃圖。其中Al為進(jìn)路編號。
圖12為-87m分段隔三采一開采計劃圖。其中Al為進(jìn)路編號。
圖中I為露天邊坡、2為空場區(qū)、3為扇形炮孔、4為回采進(jìn)路、5為聯(lián)絡(luò)巷道、6為溜井、7為設(shè)備井，8為半排扇形炮孔。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體實施方式
。
從圖1-圖3和圖4-圖6的對比中可以明顯看到:本發(fā)明的露天轉(zhuǎn)地下過渡期無底柱分段空場崩落采礦方法遙兩個步驟的回采工藝之間的差別和過渡關(guān)系。如圖1所示，在露天轉(zhuǎn)地下開采過渡時期，露天開采和地下掛幫礦回采同時進(jìn)行，通過把空場法和無底柱分段崩落法結(jié)合來回采掛幫礦，具體步驟是:
在露天礦還在開采的同時，采用無底柱分段空場法對掛幫礦分段進(jìn)路進(jìn)行回采，上下分段回采巷道呈菱形交錯布置，在回采巷道內(nèi)完成鑿巖，所述的空場法采用隔二采一或隔三采一的地下工程布置形式；這樣便實現(xiàn)了掛幫礦地下提前出礦，在進(jìn)路中回采，礦石采完后形成了一定體積的采空區(qū)2。
圖7是傳統(tǒng)的無底柱分段崩落法上向扇形炮孔布置圖，不同分段的進(jìn)路呈菱形布置，回采順序由上至下，端部退采，各個分段互不干擾；
圖8為本發(fā)明中提出的“半排扇形炮孔”典型示意圖，從圖中我們可以看到，本發(fā)明所述的鑿巖，針對在需要回采進(jìn)路的下一分段中對應(yīng)上一分段采空區(qū)的相鄰兩條進(jìn)路，在這兩條進(jìn)路中鉆鑿半排扇形炮孔8,在半排扇形炮孔8中進(jìn)行裝藥，以切割槽為自由面，并采用同排微差起爆和排間微差起爆的起爆方式進(jìn)行爆破，與上一分段對應(yīng)的進(jìn)路共同形成一條空區(qū)帶，在回采進(jìn)路和露天邊坡之間預(yù)留兩到三條進(jìn)路作為保安礦柱。
圖9-圖12分別為隔二采一和隔三采一的對比圖，根據(jù)具體礦巖的物理力學(xué)性質(zhì)以及露天邊坡和頂板的穩(wěn)定要求而定。當(dāng)?shù)V巖條件較好或極好時，則留兩條進(jìn)路，其余條件留二條進(jìn)路。
實施例
某礦山計劃從2012年6月開始完成露天開采向地下開采的轉(zhuǎn)化，現(xiàn)已完成菱形進(jìn)路的布置和上向扇形中深孔的布設(shè)。該礦山的地下工程設(shè)計大致如下:階段高度為72m，分段高度為18m，采出的礦石經(jīng)溜井6放至-141m主運輸平峒，經(jīng)振動放礦裝入設(shè)備井7下卡車，由卡車運至地表，再經(jīng)露天運輸系統(tǒng)運至礦石倒裝場。各分層間利用采區(qū)斜坡道相連，斜坡道峒口位于露天-70m運輸線路附近。斜坡道坡度為15%。
該礦山-69m分段的開采計劃圖如圖9所示，為了露天邊坡的安全，預(yù)留20m保安礦柱(如圖9中A號進(jìn)路)，工程上布置了五條回采進(jìn)路4和二條聯(lián)絡(luò)巷道5，在每條聯(lián)絡(luò)道5中布置了 I個溜井6 ;-87m分段的開采計劃圖如圖10所示，留有40m的保安礦柱(如圖10中A、B號進(jìn)路)，工程上布置了八條進(jìn)路和三條聯(lián)絡(luò)巷道5，在每條聯(lián)絡(luò)巷道5中布置了 I個溜井。
根據(jù)本發(fā)明的回采工藝，該礦山采用了隔二采一的布置形式，先用空場法回采-69m分段的B號、E號進(jìn)路，由于E號進(jìn)路承擔(dān)的礦量相對較大，必要時可考慮增加一條回采進(jìn)路。根據(jù)該礦礦巖的物理力學(xué)性質(zhì)確定空場法的允許暴露面積，為了安全回采，可根據(jù)具體礦巖物理力學(xué)性質(zhì)，加大、保持或適當(dāng)縮小回采寬度。雖減少或增大了間柱的尺寸，但回采工作相同。
回采B號和E號進(jìn)路礦石的方案是:沿礦體邊界掘進(jìn)一條切割平巷貫通各回采巷道端部，然后在各回采巷道端部開掘切割井，并拉開自由面后，選擇合理的爆破參數(shù)進(jìn)行爆破，沿著兩條進(jìn)路由北向南后退式回采，崩落的礦石由鏟運機鏟裝后運至就近聯(lián)絡(luò)巷的溜井中。
若產(chǎn)量不能滿足生產(chǎn)要求，可以同時回采-87m分段的C號、F號進(jìn)路，為了不影響上一分段的開采，同樣采用無底柱分段空場法開采。
在露天礦閉坑后，掛幫礦可以按照原設(shè)計使用無底柱分段崩落法進(jìn)行回采，使用無底柱分段崩落法對保安礦柱、其余分段礦石和空場法殘留礦石進(jìn)行大規(guī)模的爆破和出礦，實現(xiàn)露天轉(zhuǎn)井下的平穩(wěn)過渡。
權(quán)利要求
1.一種露天轉(zhuǎn)地下過渡期無底柱分段空場崩落采礦方法，包括分段回采，在進(jìn)路中完成鑿巖，爆破和出礦，其特征在于:在露天轉(zhuǎn)地下開采過渡時期，露天開采和地下掛幫礦回采同時進(jìn)行，通過把空場法和無底柱分段崩落法結(jié)合來回采掛幫礦，具體步驟是: a)在露天礦還在開采的同時，采用無底柱分段空場法對掛幫礦分段進(jìn)路進(jìn)行回采，上下分段回采巷道呈菱形交錯布置，在回采巷道內(nèi)完成鑿巖，所述的空場法采用隔二采一或隔三采一的地下工程布置形式； b)所述的鑿巖，針對在需要回采進(jìn)路的下一分段中對應(yīng)上一分段采空區(qū)的相鄰兩條進(jìn)路，在這兩條進(jìn)路中鉆鑿半排扇形炮孔，在半排扇形炮孔中進(jìn)行裝藥，以切割槽為自由面，并采用同排微差起爆和排間微差起爆的起爆方式進(jìn)行爆破，與上一分段對應(yīng)的進(jìn)路共同形成一條空區(qū)帶，在回采進(jìn)路和露天邊坡之間預(yù)留兩到三條進(jìn)路作為保安礦柱； c )當(dāng)露天開采結(jié)束后，使用無底柱分段崩落法對保安礦柱、其余分段礦石和空場法殘留礦石進(jìn)行大規(guī)模的爆破和出礦。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的露天轉(zhuǎn)地下過渡期無底柱分段空場崩落采礦方法，其特征在于所述的同排微差起爆的爆破順序是由下部向上部或者上部向下部傳播的，通過改變爆破自由面和最小抵抗線，使崩下的礦石向兩側(cè)或者中間拋擲。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種露天轉(zhuǎn)地下過渡期無底柱分段空場崩落采礦方法，包括分段回采，在進(jìn)路中完成鑿巖，爆破和出礦，其特征在于在露天轉(zhuǎn)地下開采過渡時期，露天開采和地下掛幫礦回采同時進(jìn)行，通過把空場法和無底柱分段崩落法結(jié)合來回采掛幫礦，在露天礦還在開采的同時，采用無底柱分段空場法對掛幫礦分段進(jìn)路進(jìn)行回采，當(dāng)露天開采結(jié)束后，使用無底柱分段崩落法對保安礦柱、其余分段礦石和空場法殘留礦石進(jìn)行大規(guī)模的爆破和出礦。本發(fā)明的優(yōu)點是能有效地減小采準(zhǔn)系數(shù)和節(jié)約經(jīng)濟成本。采準(zhǔn)工程量大大減小，采準(zhǔn)投資也隨之減少，單位采準(zhǔn)工程的采出礦量和生產(chǎn)能力都隨之增加，有效地提高了經(jīng)濟效益。
文檔編號F42D3/00GKCN103089266SQ201210550563
公開日2013年5月8日 申請日期2012年12月18日
發(fā)明者邵安林 申請人:鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan