專利名稱：礦柱群立體分區(qū)協(xié)同崩落采礦方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬礦山地下采礦方法，特別是大空區(qū)環(huán)境下礦柱群立體分區(qū)協(xié)同崩落采礦方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有采礦方法針對(duì)金屬礦山空區(qū)條件下的礦柱群進(jìn)行地下回采時(shí)，受到諸多制約，一般均需要實(shí)行兩個(gè)步驟才能完成。第一步處理空區(qū)，第二步回采礦柱。主要有兩種方法，第一種方法是首先采用充填物料將空區(qū)進(jìn)行充填處理，然后采用鉆孔爆破法回采礦柱； 第二種方法是首先采用鉆孔爆破法或峒室爆破法崩落空區(qū)頂板處理空區(qū)，然后采用鉆孔爆破法回采礦柱。第一種方法需要充填處理空區(qū)，一般需要采用膠結(jié)充填方式，其工藝復(fù)雜、 投資大、成本高，還存在礦柱回采規(guī)模很小、效率很低的問(wèn)題，故一般在具有特殊要求的條件下采用。第二種方法采用爆破法處理頂板或回采礦柱時(shí)，在開(kāi)采區(qū)域內(nèi)進(jìn)行平面分區(qū)，以這種分區(qū)作為一個(gè)爆區(qū)，按爆區(qū)爆破崩落頂板或礦柱。已有的爆破崩落處理頂板或回采礦柱的方法主要有鉆孔爆破崩落法和峒室爆破崩落法。鉆孔爆破法可以處理空區(qū)或回采礦柱，在一個(gè)爆區(qū)內(nèi)布置中深孔或深孔，中深孔或深孔呈排面或呈束狀布置，排面炮孔可平行布置或扇形布置；在分區(qū)內(nèi)布置一個(gè)或多個(gè)平行切割槽，排面炮孔以切割槽為爆破方向組織爆破作業(yè)。峒室爆破法用于處理空區(qū)，一般利用地下空區(qū)作為自由進(jìn)行定向爆破崩落頂板。第二種方法需要首先采用爆破法處理空區(qū)，容易使礦柱遭受破壞，往往導(dǎo)致回采礦柱時(shí)存在重大安全隱患，尤其是采用峒室爆破法處理空區(qū)時(shí)，對(duì)礦柱的破壞作用更加嚴(yán)重。并且由于空區(qū)的存在不能形成擠壓爆破，往往造成爆破效果很差，大塊多。當(dāng)頂板為圍巖時(shí)，由于廢石首先進(jìn)入空區(qū)，將造成大量的礦石貧化或礦石損失。對(duì)于地下大空區(qū)環(huán)境下的礦柱群，一個(gè)爆區(qū)很難有效爆破相互關(guān)聯(lián)的具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定體系的礦柱群，因而當(dāng)爆區(qū)實(shí)施爆破后，往往給后續(xù)空區(qū)處理和礦柱回采帶來(lái)嚴(yán)重安全隱患。因此，針對(duì)大空區(qū)環(huán)境下的礦柱和礦柱群的回采，國(guó)內(nèi)外一直沒(méi)有很好的解決方案，不能滿足安全、高效、低成本回采空區(qū)環(huán)境下礦柱群的需要，導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程中頻繁發(fā)生安全事故，造成礦柱資源的大量損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種安全、高效、大規(guī)模開(kāi)采礦柱群的立體分區(qū)協(xié)同崩落采礦方法。本發(fā)明提供的這種礦柱群立體分區(qū)協(xié)同崩落采礦方法，是將具有穩(wěn)定性顯著相關(guān)的礦柱群作為協(xié)同崩落單元，在協(xié)同崩落單元的三維立體內(nèi)進(jìn)行分區(qū)，每個(gè)分區(qū)為一個(gè)具有獨(dú)立自由面和補(bǔ)償空間的爆區(qū)；一個(gè)崩落單元內(nèi)的各分區(qū)實(shí)行微差起爆或同時(shí)起爆，一次協(xié)同崩落；各分區(qū)的起爆順序在空間位置上可以連續(xù)或不連續(xù)，其爆破方向形成相互擠壓；在分區(qū)內(nèi)按常規(guī)方法布置扇形排面炮孔或平行排面炮孔，實(shí)行排面孔同段微差起爆。本發(fā)明將三維立體內(nèi)的多個(gè)分區(qū)組成一個(gè)崩落單元，一個(gè)崩落單元實(shí)行一次爆破，針對(duì)大空區(qū)環(huán)境下一個(gè)或多個(gè)階段和較大立體范圍內(nèi)的礦柱區(qū)域進(jìn)行協(xié)同崩落，實(shí)現(xiàn)了礦柱群大規(guī)模高效崩落。本發(fā)明可以將穩(wěn)定性相互關(guān)聯(lián)的礦柱區(qū)域作為一個(gè)崩落單元實(shí)行一次協(xié)同崩落，將空區(qū)處理與礦柱回采按一步驟完成，可以避免區(qū)域內(nèi)一個(gè)礦柱或一個(gè)空區(qū)頂板崩落后，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)未崩落的礦柱或空區(qū)頂板遭受破壞，有效消除關(guān)聯(lián)區(qū)域內(nèi)的安全隱患；并且簡(jiǎn)化了關(guān)聯(lián)區(qū)域內(nèi)的作業(yè)工序。各爆區(qū)形成相互擠壓和碰撞，避免了大空區(qū)條件下大塊產(chǎn)出率高和爆破效果差的問(wèn)題。本發(fā)明方法為地下開(kāi)采大空區(qū)環(huán)境下的礦柱群，提供了一種安全、高效和大產(chǎn)能、低成本解決方案。


圖1是用本發(fā)明方法的方案示意圖。圖2是圖1沿II-II線的剖視圖。圖3是圖1沿III - III線的剖視圖。圖4是圖1沿IV - IV線的剖視圖。
具體實(shí)施例方式各實(shí)施方案的不同特征體現(xiàn)在崩落單元的對(duì)象、協(xié)同崩落的三維立體分區(qū)布置方式、分區(qū)數(shù)量及分區(qū)起爆順序等方面；在崩落單元的分區(qū)內(nèi)均采用常規(guī)中深孔或深孔鑿巖和微差排面炮孔控制爆破方法；崩落單元爆破落礦后均采用常規(guī)方法在履蓋巖下出礦。實(shí)施方式一的回采對(duì)象為大空區(qū)條件下的礦石間柱和礦石頂柱的礦柱群，參見(jiàn)圖 1-圖4，間柱包括房間柱和盤間柱，間柱長(zhǎng)30m 100m、寬15m 25m、高40m 60m。礦柱群回采的重點(diǎn)是在礦柱回采過(guò)程中保證安全生產(chǎn)，并實(shí)現(xiàn)高效率和低成本。將房間柱J2-3、 J2-4、J3-2、J3-3、J3-4 與盤間柱 P3-1、P3-2、P3-3、P3-4 和頂柱 D2-5、D2-6、D2-7、D2-8、 D3-2、D3-3、D3-4、D3_5、D3_6、D3_7、D3_8、D3-9等礦柱劃分為一個(gè)崩落單元。在這一崩落單元的三維立體內(nèi)，劃分間柱分區(qū)J2-3、J2-4、J3-2、J3-3、J3-4、P3-1、P3-2、P3-3、P3-4和項(xiàng)柱分區(qū) D2-52、D2-61、D2-62、D2-72、D2-81、D2-82、D3-21、D3-22、D3-31、D3-32、D3-41、 D3-42、D3-51、D3-51、D3-61、D3-62、D3-71、D3-72、D3-81、D3-82、D3-91 等 30 個(gè)分區(qū)，實(shí)行一次爆破，協(xié)同崩落。每個(gè)分區(qū)內(nèi)的爆破自由面及其補(bǔ)償空間相互獨(dú)立，每個(gè)分區(qū)內(nèi)的炮孔起爆順序及其爆破方向與另一個(gè)分區(qū)內(nèi)的炮孔起爆順序及其爆破方向互不關(guān)聯(lián)。各分區(qū)的起爆順序?yàn)槭紫绕鸨?D2-61、D2-62、D2-81、D2-82、D3-21、D3-22、D3-41、D3-42、D3-61、 D3-62、D3-81、D3-82等頂柱分區(qū)，這些分區(qū)之間可任意順序起爆或同時(shí)起爆；然后任意順序起爆或同時(shí)起爆 D2-52、D2-72、D3-31、D3-32、D3-51、D3-51、D3-71、D3-72、D3-91 等頂柱分區(qū)；最后任意順序起爆或同時(shí)起爆J2-3、J2-4、J3-2、J3-3、J3-4、P3-1、P3-2、P3-3、P3-4 等間柱分區(qū)。在分區(qū)內(nèi)采用常規(guī)方法按排面孔同段起爆，排間微差起爆。按此起爆順序， 因首先爆破頂柱分區(qū)，其崩落的礦石具有落入大空區(qū)內(nèi)的勢(shì)能，使相繼起爆的J2-3、J2-4、 J3-2、J3-3、J3-4、P3-l、P3-2、P3-3、P3-4間柱分區(qū)，在爆破時(shí)可以充分利用間柱的側(cè)面作為自由面，與進(jìn)入空區(qū)的頂柱分區(qū)的崩落礦石產(chǎn)生相互擠壓和碰撞，形成擠壓爆破。該實(shí)施方式一次爆破的分區(qū)數(shù)16 M個(gè)，一次爆破的炸藥量180 821t，一次爆破的礦石量42 188萬(wàn)t，協(xié)同處理空區(qū)量8 53萬(wàn)m3 (表1)。表1礦柱群立體分區(qū)采礦法實(shí)施例
權(quán)利要求
1.礦柱群立體分區(qū)協(xié)同崩落采礦方法，其特征在于將大空區(qū)環(huán)境下具有穩(wěn)定性顯著相關(guān)的礦柱群作為一個(gè)協(xié)同崩落單元，在協(xié)同崩落單元的三維立體內(nèi)進(jìn)行分區(qū)，每個(gè)分區(qū)為一個(gè)具有獨(dú)立自由面和補(bǔ)償空間的爆區(qū)；一個(gè)崩落單元內(nèi)的各分區(qū)實(shí)行一次爆破，協(xié)同崩落，各分區(qū)之間微差起爆或同時(shí)起爆，其起爆順序在空間位置上可以連續(xù)或不連續(xù)；在分區(qū)內(nèi)按常規(guī)方法布置扇形排面炮孔或平行排面炮孔，實(shí)行排面孔同段微差起爆。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦柱群立體分區(qū)協(xié)同崩落采礦方法，其特征是崩落對(duì)象為大空區(qū)條件下包括有礦石間柱和礦石頂柱的礦柱群，將一定區(qū)域內(nèi)具有穩(wěn)定性顯著相關(guān)的間柱和頂柱劃分為一個(gè)崩落單元；在這一崩落單元內(nèi)，劃分若干個(gè)間柱分區(qū)和頂柱分區(qū)，各分區(qū)通過(guò)一次爆破協(xié)同崩落；每個(gè)分區(qū)內(nèi)的爆破自由面及其補(bǔ)償空間相互獨(dú)立，一個(gè)分區(qū)內(nèi)的炮孔起爆順序及其爆破方向與另一個(gè)分區(qū)內(nèi)的炮孔起爆順序及其爆破方向互不關(guān)聯(lián)；各分區(qū)之間的起爆順序?yàn)槭紫绕鸨諈^(qū)上方的頂柱分區(qū)，這些頂柱分區(qū)可任意順序起爆或同時(shí)起爆，然后任意順序或同時(shí)起爆間柱上方的頂柱分區(qū)，最后任意順序或同時(shí)起爆間柱分區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦柱群立體分區(qū)協(xié)同崩落采礦方法，其特征是崩落對(duì)象為若干間柱組成的礦柱群和空區(qū)上方的圍巖頂板，將一定區(qū)域內(nèi)具有穩(wěn)定性顯著相關(guān)的間柱和圍巖頂板劃分為一個(gè)崩落單元；將這個(gè)崩落單元的間柱和圍巖頂板劃分成若干間柱分區(qū)和頂板分區(qū)，各分區(qū)通過(guò)一次爆破協(xié)同崩落；每個(gè)分區(qū)內(nèi)的爆破自由面及其補(bǔ)償空間相互獨(dú)立，一個(gè)分區(qū)內(nèi)的炮孔起爆順序及其爆破方向與另一個(gè)分區(qū)內(nèi)的炮孔起爆順序及其爆破方向互不關(guān)聯(lián)；分區(qū)之間的起爆順序是首先起爆間柱分區(qū)，然后起爆頂板分區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種礦柱群立體分區(qū)協(xié)同崩落采礦方法。該方法將大空環(huán)境下具有穩(wěn)定性顯著相關(guān)的礦柱群作為一個(gè)協(xié)同崩落單元，在協(xié)同崩落單元的三維立體內(nèi)進(jìn)行分區(qū)，每個(gè)分區(qū)為一個(gè)具有獨(dú)立自由面和補(bǔ)償空間的爆區(qū)；一個(gè)崩落單元內(nèi)的各分區(qū)實(shí)行一次爆破，區(qū)間微差起爆或同時(shí)起爆，協(xié)同崩落；各分區(qū)之間的起爆順序在空間位置上可以連續(xù)或不連續(xù)，其爆破方向形成相互擠壓；不同分區(qū)內(nèi)炮孔的起爆順序及爆破方向互不關(guān)聯(lián)。本發(fā)明方法適應(yīng)于大空區(qū)環(huán)境下協(xié)同回采多個(gè)礦柱和處理多個(gè)空區(qū)，將空區(qū)處理與礦柱回采按一個(gè)步驟完成，為地下開(kāi)采大空區(qū)環(huán)境下的礦柱群提供了一種安全、高效和大產(chǎn)能、低成本解決方案。
文檔編號(hào)E21C41/16GK102359377SQ201110256520
公開(kāi)日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者周愛(ài)民, 宋嘉棟, 林衛(wèi)星, 柳小勝, 歐任澤 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙礦山研究院