本發(fā)明涉及礦床地下開采技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種全階段組合鑿爆落礦高效采礦方法。

背景技術(shù)：

為了提高地下礦山開采傾斜或急傾斜、中厚以上礦體的生產(chǎn)能力、勞動(dòng)效率和本質(zhì)安全，常采用分段礦房法、分段鑿巖階段礦房法和VCR法。但分段礦房法是將階段劃分成多個(gè)分段且每個(gè)分段都有獨(dú)立出礦結(jié)構(gòu)，分段鑿巖階段礦房法也是將階段劃分成多個(gè)分段鑿巖爆破并階段出礦，VCR法則需要全斷面拉開底部且對(duì)鉆機(jī)的孔深、偏斜率和礦巖穩(wěn)固性要求高，三種方法的共同缺點(diǎn)是采切工程量大。為此，發(fā)明一種既省略分段工程、又實(shí)現(xiàn)階段底部V型塹溝出礦(無(wú)需底部全斷面拉開)、且對(duì)鉆機(jī)性能和礦巖穩(wěn)固性要求更低的全階段組合鑿爆落礦高效采礦技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種全階段組合鑿爆落礦高效采礦方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

全階段組合鑿爆落礦高效采礦方法(Full-Staged Combination Drilling with Blasting Mining，簡(jiǎn)稱FCM法)，包括以下步驟：

(1)礦房結(jié)構(gòu)參數(shù)：假定礦房沿礦體走向布置(也可垂直走向布置)，礦房長(zhǎng)度50～60m、階段高度60～80m、礦體平均寬度8～20m；

(2)采準(zhǔn)切割：礦房底部設(shè)有階段運(yùn)輸巷道、出礦進(jìn)路、切割拉底巷道；出礦進(jìn)路作為全階段崩落礦石的運(yùn)搬通道；切割拉底巷道作為下部的扇形中深孔的施工空間，向上鉆鑿扇形中深孔，爆破之后形成塹溝拉底；在礦房一側(cè)或中間通過大直徑深孔一次爆破成井技術(shù)形成切割天井，再由切割天井形成切割槽，作為崩礦補(bǔ)償空間；礦房頂部設(shè)有與穿脈相通的鑿巖硐室或巷道，作為上部大直徑深孔的施工空間；

(3)回采：在底部塹溝拉底巷道向上鑿掘扇形中深孔，扇形中深孔視礦體形態(tài)變化進(jìn)行深度調(diào)整，但其長(zhǎng)度不超過25m；在頂部鑿巖硐室向下鑿掘大直徑深孔，大直徑深孔傾斜角度近似平行于礦體傾角，與下部的扇形中深孔組合鑿巖，且大直徑深孔與扇形中深孔之間設(shè)有0.8-1.2m的礦巖；大直徑深孔與扇形中深孔鑿孔完畢后，以切割槽為自由面，組合或分別裝藥爆破側(cè)向崩礦，礦房底部采用鏟運(yùn)機(jī)出礦，爆破后再進(jìn)行礦房集中連續(xù)出礦以及空區(qū)回填工作。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：礦房長(zhǎng)54m、階段高70m、礦體平均寬度16m。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：鑿巖硐室上還設(shè)有安全通道(穿脈)。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：階段運(yùn)輸巷道距離礦體25m。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：出礦進(jìn)路間距15m。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：扇形中深孔的形狀為扇形，孔徑為76mm，排距1.6m，孔底距1.8m。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：大直徑深孔的孔徑為165mm，大直徑深孔傾斜角度近似平行于礦體傾角，排距2.8m、孔距2.5m。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明布置全階段礦房，中間不再設(shè)立分段，而是在礦房底部出礦，充分利用底部塹溝巷道，向上鑿掘扇形中深孔，在礦房頂部，設(shè)置鑿巖硐室，向下鑿掘大直徑深孔2，深孔與中深孔組合鑿巖，以礦房一側(cè)或中間開掘的切割槽為自由面，組合側(cè)向爆破倒梯形式崩落全部礦房礦石。與分段空?qǐng)龇ㄏ啾?，全段高組合鑿爆采礦法無(wú)需開掘分段鑿巖巷道和全斷面拉底，只在底部鑿掘扇形中深孔和頂部鑿掘深孔，采切工程量小，鉆機(jī)鉆鑿效率高，回采準(zhǔn)備時(shí)間大幅減小，礦房生產(chǎn)能力大。與垂直平行深孔VCR法相比，由于下部的扇形中深孔的存在，頂部鑿掘深孔長(zhǎng)度可以減短，鉆孔難度降低，且在不規(guī)則礦體開采方面，損失和貧化指標(biāo)更優(yōu)；與垂直扇形深孔VCR法相比，該方法鉆孔效率更高，可布置高大礦房，生產(chǎn)能力大，每噸礦石所攤的采準(zhǔn)工程量少。本發(fā)明采礦法比分段鑿巖階段礦房采礦法每個(gè)礦房可節(jié)省采準(zhǔn)巷道37.5％，可節(jié)約投資14.46元/噸，可節(jié)約采礦綜合成本64.22元/噸。

附圖說明

圖2是本發(fā)明試驗(yàn)礦房示意圖；

圖1是圖2的正視圖；

圖3是圖2的俯視圖；

圖4是實(shí)施例1中FCM采礦法-340m水平示意圖；

圖5是實(shí)施例1中FCM采礦法-410m水平示意圖；

圖6是實(shí)施例1中分段鑿巖階段礦房采礦法-340m水平示意圖；

圖7是實(shí)施例1中分段鑿巖階段礦房采礦法-364m水平示意圖；

圖8是實(shí)施例1中分段鑿巖階段礦房采礦法-387m水平示意圖；

圖9是實(shí)施例1中分段鑿巖階段礦房采礦法-410m水平示意圖；

圖中：1-切割天井、2-大直徑深孔、4-扇形中深孔、5-塹溝拉底巷道、6-出礦進(jìn)路、7-鑿巖硐室、8-階段運(yùn)輸巷道、9-切割橫巷、10-分段鑿巖巷道、11-分段沿脈巷道、12-穿脈巷道

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1

請(qǐng)參閱圖1-5，本發(fā)明實(shí)施例中，全階段組合鑿爆落礦高效采礦方法，包括以下步驟：

(1)礦房結(jié)構(gòu)參數(shù)：假定礦房沿礦體走向布置，礦房長(zhǎng)50～60m(實(shí)驗(yàn)礦房取54m)、階段高60～80m(實(shí)驗(yàn)礦房取70m)、礦體平均寬度8～20m(實(shí)驗(yàn)礦房取16m)。

(2)采準(zhǔn)切割：礦房底部設(shè)有階段運(yùn)輸巷道8(距離礦體25m)、出礦進(jìn)路6(間距15m)、切割拉底巷道5等；切割拉底巷道5作為下部的扇形中深孔4的施工空間，向上鉆鑿扇形中深孔4，爆破之后形成塹溝拉底。在礦房一側(cè)或中間通過大直徑深孔2一次爆破成切割天井1，再由切割天井1形成切割槽，作為崩礦補(bǔ)償空間。礦房頂部設(shè)有鑿巖硐室(或鑿巖巷道)7，作為上部大直徑深孔2的施工空間。鑿巖硐室7與穿脈12相通。

(3)回采：在底部塹溝拉底巷道向上鑿掘孔徑為76mm的中深孔4，中深孔4為扇形，排距1.6m，孔底距1.8m，扇形中深孔4視礦體形態(tài)變化進(jìn)行深度調(diào)整，以確保損失貧化指標(biāo)，但其長(zhǎng)度不應(yīng)超過25m，以免出現(xiàn)大塊；在頂部鑿巖硐室7向下鑿掘孔徑為165mm的大直徑深孔2，大直徑深孔2傾斜角度近似平行于礦體傾角，排距2.8m、孔距2.5m，與下部的扇形中深孔4組合鑿巖，但大直徑深孔2與扇形中深孔4之間設(shè)有1m左右的礦巖，防止上下深孔貫通。大直徑深孔與扇形中深孔鑿孔完畢后，以切割槽作為以后側(cè)向崩礦的自由面，組合或分別裝藥爆破側(cè)向崩礦，通過對(duì)崩礦步距的控制來(lái)控制爆破規(guī)模，礦房底部適量出礦，目的是保證采場(chǎng)的穩(wěn)定性和底部結(jié)構(gòu)的完整，采用鏟運(yùn)機(jī)出礦，礦房爆破結(jié)束后再進(jìn)行全礦房集中連續(xù)出礦以及空區(qū)回填工作。

具體情況如下實(shí)施例中所述。

1、實(shí)施礦山概況

會(huì)寶嶺鐵礦位于山東省臨沂市。礦體位于太古界泰山巖群山草峪組地層內(nèi)，通過已揭露的礦體情況證實(shí)及地質(zhì)資料分析，礦體賦存較穩(wěn)定，礦體厚度10m～17m，平均厚度16m左右，礦體傾角70°～88°。頂?shù)装鍑鷰r巖性為黑云變粒巖、黑云角閃片巖，整個(gè)礦帶巖石為較完整至完整，為Ⅰ～Ⅲ級(jí)巖體。礦體頂板及礦體巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD值平均70％，巖體完整性中等，礦體底板巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD值平均80％，可以看出，礦體頂?shù)装鍘r體較完整，穩(wěn)定性較好。巖石堅(jiān)硬，巖石飽和抗壓強(qiáng)度68.1～122.1MPa，抗剪強(qiáng)度6.16～17.5MPa，巖石力學(xué)強(qiáng)度較高，為堅(jiān)硬巖類，礦石硬度系數(shù)f＝15～18，礦石比重3.49t/m3，松散系數(shù)為1.6。巖石硬度系數(shù)f＝7～18，巖石比重2.7t/m3，松散系數(shù)為1.6。礦石平均品位TFe30.26％，MFe17.98％。涌水量小于20m3/h，工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單。FCM采礦法試驗(yàn)礦房選在-410m水平～-340m水平南翼S1礦體內(nèi)。

2、FCM采礦法

圖1～3所示(FCM采礦法三視圖：圖1—正視圖，圖2—側(cè)視圖，圖3—俯視圖)，-410m水平布置階段運(yùn)輸巷道8、穿脈巷道12、塹溝拉底巷道5(即鑿巖巷道10)、出礦進(jìn)路6、切割天井1等采準(zhǔn)巷道。

圖4所示，-340m水平布置階段運(yùn)輸巷道8、穿脈巷道12、鑿巖硐室7等采準(zhǔn)巷道。

FCM采礦法每個(gè)礦塊長(zhǎng)度60m、階段高度70m。在-410m水平礦體下盤布置階段運(yùn)輸巷道8距礦體約25m，礦體內(nèi)布置塹溝拉底巷道5(即鑿巖巷道10)平均約60m，四條出礦進(jìn)路6每條長(zhǎng)度25m。

3、分段空?qǐng)鏊煤蟪涮罘?br />
會(huì)寶嶺鐵礦原采礦方法為分段鑿巖階段礦房嗣后充填法，-340m水平至-410m水平之間分為三個(gè)分段，即-364m水平、-387m水平、-410m水平，分段高23～24m。在每個(gè)分段內(nèi)布置分段運(yùn)輸巷道11(-410m水平為階段運(yùn)輸巷道8)、穿脈巷道9、分段鑿巷道10、切割拉底巷道5及切割天井1。

每個(gè)分段巷道布置如圖6～9所示。

分段鑿巖階段礦房嗣后充填法每個(gè)礦塊長(zhǎng)度60m、階段高度70m，分段沿脈巷道11距礦體內(nèi)分段鑿巷道10平均約60m。在-410m水平礦體下盤布置四條出礦進(jìn)路6，中心間距15m，每條長(zhǎng)度25m。

4、采空區(qū)充填

在礦房回采完畢，礦石運(yùn)出采場(chǎng)后，在采空區(qū)各入口處砌混凝土擋墻，然后進(jìn)行尾砂、矸石充填。由于FCM采礦法通往采空區(qū)的入口較少，因此充填成本也較少。

5、采準(zhǔn)工程量對(duì)比

FCM采礦法與分段鑿巖階段礦房采礦法礦塊參數(shù)相同，以穿脈巷道12長(zhǎng)60m，礦體寬度16m計(jì)算采準(zhǔn)切割工程量。

FCM采礦法與分段鑿巖階段礦房采礦法的掘進(jìn)工程量對(duì)比如表1：

表1FCM采礦法與分段鑿巖階段礦房采礦法掘進(jìn)量分析對(duì)比

6、經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比

表中以1個(gè)礦房為單位比較了兩種采礦方法的開拓、采準(zhǔn)掘進(jìn)工程量。分段鑿巖階段礦房采礦法的穿脈巷道12設(shè)計(jì)長(zhǎng)度在55～80m之間，此處計(jì)算以60m為準(zhǔn)?；仫L(fēng)井聯(lián)絡(luò)巷、南北聯(lián)絡(luò)穿脈、采準(zhǔn)斜坡道每個(gè)水平取總長(zhǎng)度后，分?jǐn)傊羻蝹€(gè)礦房計(jì)算。由此分析計(jì)算可知單個(gè)礦房采用FCM采礦法時(shí)可減少巷道掘進(jìn)405m，共計(jì)5620.4m3。其中沿脈、采準(zhǔn)斜坡道減少掘進(jìn)144m、2188.8m3，按合同造價(jià)463元/m3計(jì)算，可節(jié)約投資101.3萬(wàn)元；穿脈、回風(fēng)井聯(lián)絡(luò)巷等巷道減少掘進(jìn)261m、3431.6m3，按合同造價(jià)為379.2元/m3計(jì)算，可節(jié)約投資130.1萬(wàn)元。合計(jì)單個(gè)礦房可節(jié)約投資231.4萬(wàn)元，實(shí)施例礦房礦量約為16萬(wàn)噸，則平均可節(jié)約投資14.46元/噸。

本發(fā)明由礦房底部的塹溝拉底巷道向上鉆鑿扇形中深孔4、礦房頂部鑿巖硐室(或巷道)向下鉆鑿大直徑深孔2，上下組合鑿巖既省略分段工程又降低深孔深度和偏斜率，組合爆破大幅提高生產(chǎn)能力，底部扇形中深孔爆破后形成V型出礦塹溝，所有回采工序全部在巷道內(nèi)作業(yè)，實(shí)現(xiàn)礦山本質(zhì)安全。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。

技術(shù)特征：

1.一種全階段組合鑿爆落礦高效采礦方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)礦房結(jié)構(gòu)參數(shù)：假定礦房沿礦體走向布置(也可垂直走向布置)，礦房長(zhǎng)度50～60m、階段高度60～80m、礦體平均寬度8～20m；

(2)采準(zhǔn)切割：礦房底部設(shè)有階段運(yùn)輸巷道、出礦進(jìn)路、切割拉底巷道；出礦進(jìn)路作為全階段崩落礦石的運(yùn)搬通道；切割拉底巷道作為下部的扇形中深孔的施工空間，向上鉆鑿扇形中深孔，爆破之后形成塹溝拉底；在礦房一側(cè)或中間通過大直徑深孔一次爆破成井技術(shù)形成切割天井，再由切割天井形成切割槽，作為崩礦補(bǔ)償空間；礦房頂部設(shè)有與穿脈相通的鑿巖硐室或巷道，作為上部大直徑深孔的施工空間；

(3)回采：在底部塹溝拉底巷道向上鑿掘扇形中深孔，扇形中深孔視礦體形態(tài)變化進(jìn)行深度調(diào)整，但其長(zhǎng)度不超過25m；在頂部鑿巖硐室向下鑿掘大直徑深孔，大直徑深孔傾斜角度近似平行于礦體傾角，與下部的扇形中深孔組合鑿巖，且大直徑深孔與扇形中深孔之間設(shè)有0.8-1.2m的礦巖；大直徑深孔與扇形中深孔鑿孔完畢后，以切割槽為自由面，組合或分別裝藥爆破側(cè)向崩礦，礦房底部采用鏟運(yùn)機(jī)出礦，爆破后再進(jìn)行礦房集中連續(xù)出礦以及空區(qū)回填工作。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全階段組合鑿爆落礦高效采礦方法，其特征在于，礦房長(zhǎng)54m、階段高70m、礦體平均寬度16m。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全階段組合鑿爆落礦高效采礦方法，其特征在于，鑿巖硐室上還設(shè)有安全通道(即穿脈)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全階段組合鑿爆落礦高效采礦方法，其特征在于，階段運(yùn)輸巷道距離礦體25m。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全階段組合鑿爆落礦高效采礦方法，其特征在于，出礦進(jìn)路間距15m。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全階段組合鑿爆落礦高效采礦方法，其特征在于，扇形中深孔的形狀為扇形，孔徑為76mm，排距1.6m，孔底距1.8m。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全階段組合鑿爆落礦高效采礦方法，其特征在于，大直徑深孔的孔徑為165mm，大直徑深孔傾斜角度近似平行于礦體傾角，排距2.8m、孔距2.5m。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種全階段組合鑿爆落礦高效采礦方法，礦房底部設(shè)有階段運(yùn)輸巷道、出礦進(jìn)路、切割拉底巷道；出礦進(jìn)路作為全階段崩落礦石的運(yùn)搬通道；切割拉底巷道作為下部扇形中深孔的施工空間，向上鉆鑿扇形中深孔，爆破之后形成塹溝拉底；在礦房一側(cè)或中間通過大直徑深孔一次爆破形成切割天井，再由切割天井形成切割槽，作為崩礦補(bǔ)償空間；礦房頂部設(shè)有與穿脈相通的鑿巖硐室或巷道，作為上部大直徑深孔的施工空間；大直徑深孔與下部的扇形中深孔組合鑿巖；大直徑深孔與扇形中深孔鑿孔完畢后，以切割槽為自由面，組合或分別裝藥爆破側(cè)向崩礦。本發(fā)明采切工程量小，回采準(zhǔn)備時(shí)間大幅減小，礦房生產(chǎn)能力大，節(jié)約投資成本。

技術(shù)研發(fā)人員：饒運(yùn)章;彭立正;王正英;朱軍;黃蘇錦;段小華

受保護(hù)的技術(shù)使用者：江西理工大學(xué);臨沂會(huì)寶嶺鐵礦有限公司;湖南漣邵建設(shè)工程（集團(tuán)）有限責(zé)任公司;江西銅業(yè)集團(tuán)東同礦業(yè)有限責(zé)任公司

文檔號(hào)碼：201611118117

技術(shù)研發(fā)日：2016.12.07

技術(shù)公布日：2017.05.31