一种原地碎裂采矿方法
【专利摘要】本发明公开了一种原地碎裂采矿方法，所述方法包括以下步骤：（1）将矿体划分为矿块，所述矿体在高度方向划分为阶段，阶段高度50~60m，所述矿块的长度为40~60m，宽度为15~30m；（2）冒落体注浆：在矿块凿岩水平巷道内，向矿块周边冒落体方向钻凿多个注浆孔，并向矿块周边冒落体内注入速凝剂与水泥浆的混合物；（3）回采矿块：采用阶段崩落法回采，大直径束状孔原地碎裂爆破方式落矿。本发明能够实现高效回采。
【专利说明】一种原地碎裂采矿方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及采矿领域，尤其涉及一种实现地下矿山大规模崩落采矿的方法。
【背景技术】
[0002]地下金属矿山二次资源是指在现有经济技术条件下不适于采用常规方法进行回采的矿石资源。包括空场法开采预留的矿柱、残留采场、边角矿体及贫矿体等。由于我国矿产资源整体赋存状况差，95%以上的有色矿山，如金川镍矿、大红山铜矿、华锡集团铜坑矿、河北寿王坟铜矿等由于受开采条件和技术条件制约，均存在大量复杂难采二次矿石资源无法进行正常回收。如广西大厂矿区由于民采乱采乱挖、采矿方法选择与回采顺序不合理等因素的影响，各种类型的矿山二次资源总量达2000余万t。这些二次矿石资源回采技术复杂，安全条件差，遗留的大量空区和矿柱长期不能得到有效处理，造成矿山重大安全隐患和国家资源的严重浪费。
[0003]地下矿山二次矿石资源开采的主要方法包括充填法与崩落法。若矿山采空区量较小，矿岩较稳固，可先充填空区再回采二次矿石资源。但由于二次资源受开采作业的多次扰动和矿山地应力的作用，大多数矿山采空区均已垮落，一般矿山采用崩落法来回采这类二次资源。这种二次资源回采范围内矿岩大多较为破碎，较难形成正常爆破落矿的补偿空间，使二次资源回采时爆破破碎效果不佳，矿石回收率较低。也有采用无底柱分段崩落法进行回米，但在开米范围内二次资源回米的米切工程很难与矿山原有的米切工程相匹配，很难实现凿岩巷道的合理布置，米矿回米率一般仅为40%左右。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是针对现有技术存在的问题，提供一种适合于地下金属矿山二次资源大规模高效开采的采矿方法。
[0005]上述目的是通过下述方案实现的:
一种原地碎裂采矿方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤:
(1)将矿体划分为矿块，所述矿体在高度方向划分为阶段，阶段高度5(T60m，所述矿块的长度为4(T60m，宽度为15?30m ；
(2)冒落体注浆:在矿块凿岩水平巷道内，向矿块周边冒落体方向钻凿多个注浆孔，并向矿块周边冒落体内注入速凝剂与水泥浆的混合物；
(3)回采矿块:采用阶段崩落法回采，大直径束状孔原地碎裂爆破方式落矿。
[0006]根据上述的原地碎裂采矿方法，其特征在于，所述步骤(2)包括:在矿块凿岩水平巷道内，向矿块周边冒落体方向钻凿多个Φ IOOmm注浆孔，所述注浆孔孔底位于从矿快底部算起矿块高度的1/2?2/3处，所述注浆孔孔底间距5m，所述注浆孔排距5?7m，冒落体注浆加固厚度> 4m。
[0007]根据上述的原地碎裂采矿方法，其特征在于，在步骤(2)中，在矿块凿岩水平巷道内，通过注浆孔向矿块周边的冒落体内注入添加速凝剂的水泥浆，水泥浆的重量浓度40°广55%，所述速凝剂为水玻璃，所述水玻璃的模数2.4-2.8，水泥浆和水玻璃的体积比为1: 0.4 -1: 0.6。
[0008]根据上述的原地碎裂采矿方法，其特征在于，所述步骤(5)的回采矿块步骤包括:
(1)在矿块的顶部开挖一个凿岩硐室；
(2)在凿岩硐室中，向下钻凿大直径束状孔与超大直径孔直到拉底空间的顶板，大直径束状孔孔径165mm，超大直径孔直径100(Tl200mm ；
(3)在矿块底部开挖出矿巷道，在矿块底部拉底，形成拉底空间；
(4)在凿岩硐室的每个束状孔的炮孔中间隔装入炸药，炮孔中部用砂子分隔上下两段炸药，炮孔孔口、孔底用砂子堵塞；超大直径孔中不装炸药；
(5)采用大直径束状孔超挤压爆破实现原地碎裂一次性落矿；
(6)崩落的矿石从采场下部的巷道运出。
[0009]根据上述的原地碎裂采矿方法，其特征在于，矿块采用向冒落体一次挤压爆破崩落，使矿石原地碎裂，冒落体的挤压厚度3-5m ;同时超大直径孔提供部分爆破补偿空间，矿块崩落补偿系数5-8%。
[0010]根据上述的原地碎裂采矿方法，其特征在于，所述束状孔爆破是采用N个直径为d的单孔所组成的束状孔，其所等效单孔直径D按下式计算:D=，利用多个具有更大当量直径的束状孔柱形药包侧向爆破，束状孔的炮孔中每4m采用砂子堵塞间隔装药，堵塞间隔长度1.(Tl.5m，炮孔孔口、孔底用砂子堵塞，堵塞长度2.5-4m。
[0011]本发明的有益效果:
本发明特别适用于急倾斜中厚及厚矿体(矿体倾角一般大于60°，矿体厚度一般大于15m)。根据矿体的形态，将矿体划分为矿块。矿体在高度方向划分为阶段。回采前，在凿岩水平向冒落体中注水泥砂浆，使冒落围岩形成固结体，控制放矿的贫化损失率。回采时，从区域已冒落区向采区安全通道方向顺序崩落。矿石回采率>65%，贫化率< 15%。
[0012]在地下矿山复杂二次资源采矿条件下，采用大直径束状孔爆破，实现高效回采，采矿效率提高15°/20% ;采场生产能力> 500t/d。采用束状孔挤压爆破，改善矿石爆破效果，大块率≤8%。
[0013]超大直径孔不装药，作为爆破的补偿空间，采场竖直方向不需要开挖切割槽，矿山采切工程较少，较无底柱分段崩落采矿采切比降低2(30%，可提高作业效率10%。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明的示意图；
图2是图1的B-B向视图；
图3是图1的C-C向视图。
【具体实施方式】
[0015]图1-图3为本发明的采矿方法示意图。
[0016]首先在矿块顶柱I下掘进凿岩硐室2，在矿块的底部掘堑沟巷道10，出矿联络道11 ;再在出矿联络道每隔一定间距掘进出矿穿脉巷道12，间隔距离根据铲运机规格制定；然后在凿岩硐室2中打下向超大直径孔5和束状孔4，超大直径孔5炮孔直径为1000-l200mm，超大直径孔中不装炸药，束状孔4炮孔直径为120-l65mm，在束状孔4的炮孔中间隔装入炸药，一次爆破落矿；最后矿石从堑沟巷道10，用铲运机经过出矿穿脉巷道12、出矿联络道11运出。
[0017]在采矿示意图A — A中，可以看出矿块回采，顶柱采用上向中深孔爆破，爆破向冒落体挤压及以凿岩硐室为爆破补偿空间；矿块中部采用束状孔4爆破，爆破向冒落体挤压及以超大直径孔5、凿岩硐室2及下部拉底空间6为爆破补偿空间；矿块爆破后，矿石充满整个矿块区域，不与围岩冒落体混合，崩落矿石由底部出矿。
[0018]回采步骤包括:
(1)在矿块的顶部开挖一个凿岩硐室；
(2)在凿岩硐室中，向下钻凿大直径束状孔与超大直径孔直到拉底空间的顶板，大直径束状深孔孔径165mm，超大直径孔直径1000-l200mm ；
(3)在矿块底部开挖出矿巷道，在矿块底部拉底，形成拉底空间；
(4)在凿岩硐室的束状孔的每个炮孔中间隔装入炸药，炮孔中部用砂子分隔上下两段炸药，炮孔孔口、孔底用砂子堵塞；超大直径孔中不装炸药；
(5)采用大直径束状孔超挤压爆破(一般挤压爆破的空间补偿系数在15-20%之内，超挤压爆破的空间补偿系数〈10%)实现原地碎裂一次性落矿；
(6)崩落的矿石从采场下部的巷道运出。
[0019]矿块采用向冒落体一次挤压爆破崩落，使矿石原地碎裂，冒落体的挤压厚度3-5m ；同时超大直径深孔提供部分爆破补偿空间，矿块崩落补偿系数5-8%。
[0020]在采矿示意图B — B中，可以看出每条出矿联络道11控制两条堑沟巷道，先在矿块底部拉底，从其下部的堑沟10出矿；拉底矿石不出完，预留矿石垫层高度为堑沟10顶以上2-4m，拉底空间6高5-8m。采出矿石均经过出矿穿脉巷道12、出矿联络道11运出。
[0021]从图中还可看出，在凿岩硐室2中打下向大直径束状孔4、超大直径孔5和注浆孔7。注浆孔7孔径80-l00mm。通过注浆孔7向冒落体3中注浆，形成固结体9，注浆孔孔底位于矿块底部向上，矿块高度的1/2-2/3处。注浆孔孔底间距5m，注浆孔排距5-7m。冒落体注浆加固厚度≥ 4m。集束孔爆破是采用N个直径为d的单孔所组成的集束孔，其所等效单孔直径D按下式计算:D=，利用多个具有更大当量直径(相对于单孔)的集束孔柱形药包侧向爆破，炮孔中每4m采用砂子堵塞间隔装药，堵塞间隔长度1.(Tl.5m,炮孔孔口、孔底用砂子堵塞，堵塞长度2.5-4m。在矿块凿岩水平巷道内，通过注浆孔向矿块周边的冒落体内注入速凝剂与水泥浆的混合物，水泥浆的重量浓度为40%-55% (水泥浆的重量浓度表达式为:Wc/(Wc+Ww)*100%;其中水泥重量(Wc)，水重量(Ww)。即为水泥重量与水泥浆总重量之比的百分数)，所述速凝剂为水玻璃，所述水玻璃的模数2.4-2.8，水泥浆和水玻璃的体积比为1: 0.4 -1: 0.6。
[0022]实施例1
某特大型锡多金属矿，矿体赋存于泥盆系上统榴江组下段的硅质岩中，矿体严格受地层岩性和构造双重控制，呈似层状产出。在空间上，矿体走向近东西，倾向北，向北东方向侧伏，呈南高北低，西高东低展布。矿体东西走向长680m，南北倾向长830m，倾角15°-25°，矿体平均厚度22m。矿山原采矿方法是留连续矿柱空场法。矿块长度为70-80m，矿房宽25m，矿柱宽13-15m，矿块高度为矿体厚度，一般为10-60m。由于地压活动及回采顺序不合理，回采后的采场大都发生了垮落。留下大量间柱、盘区矿柱和局部残留矿体。采用原地碎裂采矿方法开采残留二次资源，阶段高50m。矿块长70m，宽25m。在矿块上部掘进凿岩硐室，在矿块的底部掘堑沟巷道，出矿联络道；再在出矿联络道每隔IOm掘进出矿穿脉巷道。在凿岩硐室中打下向165mm大直径集束孔、1200mm超大直径空孔与注浆孔。注浆孔孔径100mm。通过注衆孔向冒落体中注衆,形成4.0m厚固结体。在165mm大直径集束孔的炮孔中每装4m炸药后装入Im砂子作为间隔，炮孔采用导爆索全长一次爆破落矿。最后矿石从堑沟巷道用4.0m3铲运机出矿。
【权利要求】
1.一种原地碎裂采矿方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: (1)将矿体划分为矿块，所述矿体在高度方向划分为阶段，阶段高度5(T60m，所述矿块的长度为4(T60m，宽度为15?30m ； (2)冒落体注浆:在矿块凿岩水平巷道内，向矿块周边冒落体方向钻凿多个注浆孔，并向矿块周边冒落体内注入速凝剂与水泥浆的混合物； (3)回采矿块:采用阶段崩落法回采，大直径束状孔原地碎裂爆破方式落矿。
2.根据权利要求1所述的原地碎裂采矿方法，其特征在于，所述步骤(2)包括:在矿块凿岩水平巷道内，向矿块周边冒落体方向钻凿多个φιοο?注浆孔，所述注浆孔孔底位于从矿快底部算起矿块高度的1/2?2/3处，所述注浆孔孔底间距5m，所述注浆孔排距5?7m，冒落体注浆加固厚度> 4m。
3.根据权利要求2所述的原地碎裂采矿方法，其特征在于，在步骤(2)中，在矿块凿岩水平巷道内，向矿块周边冒落体内注入添加速凝剂的水泥浆，重量浓度40-55%，所述速凝剂为水玻璃，所述水玻璃的模数2.4?2.8，水泥浆和水玻璃的体积比为1:0.4?1:0.6。
4.根据权利要求1所述的原地碎裂采矿方法，其特征在于，所述步骤(5)的回采矿块步骤包括: (1)在矿块的顶部开挖一个凿岩硐室； (2)在凿岩硐室中，向下钻凿大直径束状深孔与超大直径深孔直到拉底空间的顶板，大直径束状深孔孔径165mm，超大直径深孔直径100(Tl200mm ； (3)在矿块底部开挖出矿巷道，在矿块底部拉底，形成拉底空间； (4)在凿岩硐室的每个炮孔中间隔装入炸药，炮孔中部用砂子分隔上下两段炸药，炮孔孔口、孔底用砂子堵塞； (5)采用大直径束状深孔超挤压爆破实现一次性落矿； (6)崩落的矿石从采场下部的巷道运出。
5.根据权利要求1-4之一所述的原地碎裂采矿方法，其特征在于，矿块采用向冒落区一次挤压爆破崩落，冒落挤压厚度3?5m ;同时超大直径深孔提供部分爆破补偿空间，矿块崩落补偿系数5?8%。
6.根据权利要求1-4之一所述的原地碎裂采矿方法，其特征在于，所述集束孔爆破是采用N个直径为d的单孔所组成的集束孔，其所等效单孔直径D按下式计算:D=，利用多个具有更大当量直径的集束孔柱形药包侧向爆破，炮孔中每4m采用砂子堵塞间隔装药，堵塞间隔长度1.(Tl.5m，炮孔孔口、孔底用砂子堵塞，堵塞长度2.5?4m。
【文档编号】E21C41/16GK103437766SQ201310392634
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年9月3日 优先权日:2013年9月3日
【发明者】陈何, 王湖鑫, 万串串, 原野 申请人:北京矿冶研究总院