采用超深中深孔的采矿方法

299 编辑：中冶有色技术网来源：福建马坑矿业股份有限公司

2024-11-13 16:33:38

权利要求

1.一种采用超深中深孔的采矿方法，其特征在于,包括如下步骤：

S1，分段布置：将矿体沿矿脉走向划分为多个采场，采场内布设多个高度大于20m的大分段，在每个分段布设切割巷及中深孔凿岩巷，切割巷布置在矿体端部;

S2，炮孔布置：沿凿岩巷走向在分段内从凿岩巷道直接开凿多排炮孔至上分段水平形成超深中深孔，所述炮孔深度根据孔口至爆破边界的长度确定，炮孔的孔口孔壁间距不小于0.1m，孔底间距不大于50倍炮孔孔径，排距设为20～25倍炮孔孔径，并根据孔口和孔底间距情况，将相邻排的炮孔相对中深孔凿岩巷中心线所在面镜像布置,相邻排炮孔的孔底中心连线呈锯齿型分布，所述炮孔的孔底爆破圈呈梅花形布置;

S3，装药结构布置：开凿的炮孔内从孔底至孔口依次布设药柱段、封堵段和不装药段，药柱段内连续填装乳化粒状铵油炸药，封堵段采用炮泥封堵，不装药段长度根据孔口单位面积装药量、孔口距、炮孔密度确定，不装药段长度设为20～50倍炮孔孔径，同排炮孔的不装药段长短交错布置;任一炮孔的药柱段靠近孔口的末端处，任意相邻的两个药柱段间距设为30～50倍炮孔孔径;

S4，爆破设计：以三排炮孔为一组，采用微差爆破方式同时起爆，同排炮孔采用先中间后两边的”V”型延时起爆顺序;

S5，出矿：在前述步骤的基础上，启动爆破，每完成一组爆破出矿一次，至完成采场的开采。

2.根据权利要求1所述的一种采用超深中深孔的采矿方法，其特征在于：S2中，爆破边界根据采场和分段综合确定，爆破边界的两端以切割巷及矿体边界线为限，侧边以采场侧边为限，上边界线设于上层分段的边孔爆破边缘或上部采空区边缘向下平移1.0m处。

3.根据权利要求2所述的一种采用超深中深孔的采矿方法，其特征在于：所述上分界线与分段水平线的夹角设为20°。

4.根据权利要求2所述的一种采用超深中深孔的采矿方法，其特征在于：所述爆破边界内设有最小夹角线，最小夹角线的确定方法为：上边界线与采场侧边相交形成第一交点，同排炮孔中心线在中深孔凿岩巷内相交形成第二交点，第一交点与第二交点的连线即为最小夹角线，同一平面内最小夹角线有镜像对称的两条，S2中每排炮孔均在其中一条最小夹角线上布设炮孔。

5.根据权利要求1所述的一种采用超深中深孔的采矿方法，其特征在于：S2中，开凿炮孔前清理巷道底板的虚渣至硬底地面，中深孔凿岩巷的巷道内预先标记中孔排位线，并在巷道内布设透明塑料尼龙绳作为凿岩设备的架机中心线，开凿时，凿岩设备沿透明塑料尼龙绳行进并以固定角度和姿态开凿炮孔。

6.根据权利要求1所述的一种采用超深中深孔的采矿方法，其特征在于：S3中，每排最外侧炮孔设为边孔，边孔之间的炮孔设为中间孔，各炮孔的不装药段长度通过炮孔药柱段偏移方式确定，具体方法包括：

S301，确定边孔不装药段长度：每排边孔的不装药长度设为20倍炮孔孔径，并进而得到边孔的药柱段长度;

S302，确定第一组中间孔不装药段长度：将两侧边孔的药柱段沿边孔中心线的垂线方向向内平移20倍炮孔孔径长度得到第一偏移线，与第一偏移线相交的中间孔设为第一组中间孔，第一组中间孔以与第一偏移线的相交点为药柱段的截止点，进而得到第一组中间孔不装药段长度;

S303，确定第二组中间孔不装药段长度：将S302确定的第一组中间孔最内侧的中间孔药柱段沿其中心线的垂线方向向内平移20倍炮孔孔径长度得到第二偏移线，与第二偏移线相交的中间孔设为第二组中间孔，第二组中间孔以与第二偏移线的相交点为药柱段的截止点，进而得到第二组中间孔不装药段长度;

S304，重复S303至所有炮孔均确定出不装药段长度为止。

7.根据权利要求1所述的一种采用超深中深孔的采矿方法，其特征在于：S3中，所述炮孔采用BQF-100I I风动装药器进行连续装药，装药器上安装有监测工作风压的气压计，工作风压设为0.6Mpa以上，装药密度控制为0.95～1.0g/cm。

8.根据权利要求1所述的一种采用超深中深孔的采矿方法，其特征在于：S3中，所述炮孔的孔底布置起爆弹头，炮孔内布设导爆索，所述导爆索连接所述起爆弹头，所述起爆弹头由数码雷管和乳化炸药条制成。

9.根据权利要求8所述的一种采用超深中深孔的采矿方法，其特征在于：所述炮孔孔深大于20m时，所述炮孔药柱段的中间位置也设有起爆弹头。

说明书

技术领域

[0001]本发明属于地下矿山开采技术领域，特别涉及一种采用超深中深孔的采矿方法。

背景技术

[0002]矿采资源属于不可再生资源，如何提升资源开采率是当前矿山开采的重要课题之一。现有矿山开采大多采用贫富兼采、大小兼采、厚薄兼采、难易兼采的均衡生产原则，以提高矿产的回采率。现有矿产资源中边角小矿体仍占据一定的比例，而边角小矿体由于远离主矿体，越靠近矿体端部，矿体高度越低，有效矿体量越小，开采较为困难且采矿成本高。中深孔具有较为合适的孔径和孔深设计，现有的矿山开采大多采用中深孔采矿法进行采矿，为保证爆破效果，常规的中深孔一般设计为15m左右，矿体中也相应按15米布设分段，每个分段均布置采切工程;而在端部矿体中采用该常规设计方案，每个分段均需穿过无矿带，将导致采切比增大，提高整体采矿成本，不利于矿山生产的经济效益提升。而在现有的扇形中深孔炮孔布置结构上直接增加炮孔深度，为控制孔底的爆破效果，需增加炮孔数量和单孔装药量，故而存在孔口密集度过高，易穿孔且爆破后破坏后排炮孔孔口，孔底偏斜率加剧，矿石大块率增加，孔深超过20m后装药密度不足导致爆破成功率降低等问题。

发明内容

[0003]本发明的目的在于提出一种采用超深中深孔的采矿方法，在将损失贫化率及大块率维持正常水平下，解决现有中深孔采矿方法应用于端部矿体开采时存在的采切比大，采矿成本高的情况。

[0004]本发明通过如下技术方案实现：

[0005]本发明提出了一种采用超深中深孔的采矿方法，包括如下步骤：

[0006]S1，分段布置：将矿体沿矿脉走向划分为多个采场，采场内布设多个高度大于20m的大分段，在每个分段的布设切割巷及中深孔凿岩巷，切割巷布置在矿体端部;

[0007]S2，炮孔布置：沿凿岩巷走向在分段内从凿岩巷道直接开凿多排炮孔至上分段水平形成超深中深孔，所述炮孔深度根据孔口至爆破边界的长度确定，炮孔的孔口孔壁间距不小于0.1m，孔底间距不大于50倍炮孔孔径，排距设为20～25倍炮孔孔径，并根据孔口和孔底间距情况，将相邻排的炮孔相对中深孔凿岩巷中心线所在面镜像布置,相邻排炮孔的孔底中心连线呈锯齿型分布，所述炮孔的孔底爆破圈呈梅花形布置;

[0008]S3，装药结构布置：开凿的炮孔内从孔底至孔口依次布设药柱段、封堵段和不装药段，药柱段内连续填装乳化粒状铵油炸药，封堵段采用炮泥封堵，不装药段长度根据孔口单位面积装药量、孔口距、炮孔密度确定，不装药段长度设为20～50倍炮孔孔径，同排炮孔的不装药段长短交错布置;任一炮孔的药柱段靠近孔口的末端处，任意相邻的两个药柱段间距设为30～50倍炮孔孔径;

[0009]S4，爆破设计：以三排炮孔为一组，采用微差爆破方式同时起爆，同排炮孔采用先中间后两边的”V”型延时起爆顺序;

[0010]S5，出矿：在前述步骤的基础上，启动爆破，每完成一组爆破出矿一次，至完成采场的开采。

[0011]基于以上技术方案，通过将分段高度设为大于20m的大分段，在分段内直接布设上向扇形中深孔至上分段水平形成超深中深孔，并通过控制孔口间距、孔底间距和排距，以及镜像布置相邻排炮孔，孔底呈梅花形布置、孔口设置不装药段且不装药段长度交错布置等措施，解决超深中深孔孔口密集度高易穿孔，孔口单位面积装药量大，相邻排孔口破坏大，矿石大块率高的问题，实现超深中深孔在端部矿体的应用和有效爆破，保持较好的回采率，以及保证端部矿体开采的采切比和损失贫化率处于正常水平，有效控制了端部矿体的采矿成本。

[0012]进一步地，S2中，爆破边界根据采场和分段综合确定，爆破边界的两端以切割巷及矿体边界线为限，侧边以采场侧边为限，上端以上边界线为限，上边界线设于上层分段的边孔爆破边缘或上部采空区边缘向下平移1.0m处;该设计利于在采场上盘保留一定厚度和强度的岩体，降低采场上盘和顶板垮塌导致矿石贫化率增加;

[0013]进一步地，所述上分界线与分段水平线的夹角设为20°，该设计可以同时兼顾上下分段的爆破破碎圈的重叠范围。

[0014]进一步地，所述爆破边界内设有最小夹角线，最小夹角线的确定方法为：上边界线与采场侧边相交形成第一交点，同排炮孔中心线在中深孔凿岩巷内相交形成第二交点，第一交点与第二交点的连线即为最小夹角线，同一平面内最小夹角线有镜像对称的两条，S2中每排炮孔均在其中一条最小夹角线上布设炮孔，该设计目的在于：通过前后排炮孔在不同侧的最小夹角线上布设炮孔，既避免爆破能量的重叠消耗，又能提高爆破边界的规整性，更利于开采量的控制和相邻采场的保护。

[0015]进一步地，S2中，开凿炮孔前清理巷道底板的虚渣至硬底地面，中深孔凿岩巷道内预先标记中孔排位线，并在巷道内布设透明塑料尼龙绳作为凿岩设备的架机中心线，开凿时，凿岩设备沿透明塑料尼龙绳行进并以固定角度和姿态开凿炮孔，该设计目的在于：降低作业环境、设备和传统的人工绘制架机中心线导致的孔偏斜误差，提高炮孔开凿的可控性。

[0016]进一步地，S3中，每排最外侧炮孔设为边孔，边孔之间的炮孔设为中间孔，各炮孔的不装药段长度通过炮孔药柱段偏移方式确定，具体方法包括：

[0017]S301，确定边孔不装药段长度：每排边孔的不装药长度设为20倍炮孔孔径，并进而得到边孔的药柱段长度;

[0018]S302，确定第一组中间孔不装药段长度：将两侧边孔的药柱段沿边孔中心线的垂线方向向内平移20倍炮孔孔径长度得到第一偏移线，与第一偏移线相交的中间孔设为第一组中间孔，第一组中间孔以与第一偏移线的相交点为药柱段的截止点，进而得到第一组中间孔不装药段长度;

[0019]S303，确定第二组中间孔不装药段长度：将S302确定的第一组中间孔最内侧的中间孔药柱段沿其中心线的垂线方向向内平移20倍炮孔孔径长度得到第二偏移线，与第二偏移线相交的中间孔设为第二组中间孔，第二组中间孔以与第二偏移线的相交点为药柱段的截止点，进而得到第二组中间孔不装药段长度;

[0020]S304，重复S303至所有炮孔均确定出不装药段长度为止;

[0021]基于采用以上药柱段偏移线的方法确定炮孔不装药长度，利于在孔口区域准确控制任意相邻的两个药柱段的间距，有效降低孔口处的单位面积炸药量，进一步解决孔口爆破能量重叠消耗，既增加火工消耗，又容易导致矿石过粉碎，以及后排炮孔易遭破坏的问题，进一步提升超深中深孔应用的可行性。

[0022]进一步地，S3中，所述炮孔采用BQF-100I I风动装药器进行连续装药，装药器上安装有监测工作风压的气压计，工作风压设为0.6Mpa以上，装药操作手控制装药管下放装填速度，使装药密度控制为0.95～1.0g/cm，该设计利于炮孔内形成密度均一、传爆稳定的药柱。

[0023]进一步地，S3中，所述炮孔的孔底布置起爆弹头，炮孔内布设导爆索，所述导爆索连接所述起爆弹头，所述起爆弹头由数码雷管和乳化炸药条制成，该设计利于实现超深中深孔的孔底起爆，并利用导爆索传爆能量大、速度快的特点，快速、稳定引爆乳化粒状铵油炸药，提升爆破成功率。

[0024]进一步地，所述炮孔孔深大于20m时，所述炮孔药柱段的中间位置也设有起爆弹头，该设计利于在药柱被意外切断时仍能保证爆破成功率，也利于缩短超深中深孔的药柱爆破时长。

[0025]有益效果

[0026]上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

[0027]1)通过将分段高度设为大于20m的大分段，在分段内直接布设上向扇形中深孔至上分段水平形成超深中深孔，并通过控制孔口间距、孔底间距和排距，以及镜像布置相邻排炮孔，孔底呈梅花形布置、孔口设置不装药段且不装药段长度交错布置等措施，解决超深中深孔孔口密集度高易穿孔，孔口单位面积装药量大，相邻排孔口破坏大，矿石大块率高的问题，实现超深中深孔在端部矿体的应用和有效爆破，保持较好的回采率及低采切比，以及保证端部矿体开采的损失贫化率处于正常水平，加快备采矿房准备周期，有效控制端部矿体的采矿成本，实现矿山安全、高效、经济回采。

[0028]2)通过采用药柱段偏移线的方法确定炮孔不装药长度，利于在孔口区域准确控制任意相邻的两个药柱段的间距，有效降低孔口处的单位面积炸药量，进一步解决孔口爆破能量重叠消耗，既增加火工消耗，又容易导致矿石过粉碎，以及后排炮孔易遭破坏的问题，进一步提升超深中深孔应用的可行性。

附图说明

[0029]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

[0030]图1为本发明的端部矿体横向剖面示意图;

[0031]图2为本发明的俯视面的孔底分布示意图;

[0032]图3为本发明的第n排炮孔分布示意图;

[0033]图4为本发明的第n+1排炮孔分布示意图;

[0034]图5为本发明的两排炮孔分布重叠示意图;

[0035]图6为本发明的单个炮孔装药结构示意图;

[0036]图7为本发明的第m排炮孔装药长度示意图;

[0037]图中：矿体1;采场2;第一交点21;第二交点22;上边界线23;分段3;凿岩巷4;炮孔5;边孔51;中间孔52;药柱段5a;封堵段5b;不装药段5c;起爆弹头5d;导爆索5e;第一偏移线6;第二偏移线7。

具体实施方式

[0038]下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

[0039]以下具体实施方式以如图1所示的某一矿体的端部矿体为例进行说明，并选取其中标高115m～145m的分段进行具体说明。

[0040]本发明提供一种采用超深中深孔的采矿方法：包括如下步骤：

[0041]S1，分段布置：如图1所示，将矿体1沿矿脉走向划分为多个采场2，沿垂直矿脉方向布设多个高度为30m的大分段3，在每个分段3的采场内布设中深孔凿岩巷4,如在115m水平和145m水平上均设有中深孔凿岩巷4;

[0042]S2，炮孔布置：在115m～145m的分段3内从115m水平处的中深孔凿岩巷4直接开凿多排炮孔5至145m水平底部形成超深中深孔，所述超深中深孔的孔径与常规中深孔的孔径相同，设为φ80mm，所述炮孔5深度根据孔口至爆破边界的长度确定，炮孔5的孔口孔壁间距不小于0.1m，孔底间距不大于50倍炮孔孔径，排距设为20～25倍炮孔孔径，并根据孔口和孔底间距情况，将相邻排的炮孔5相对中深孔凿岩巷4中心线所在面镜像布置;本实施例中，如图2所示，炮孔5的设置参数为：同排相邻炮孔的孔口间距不小于0.18m(图中未示出)，相邻排炮孔5的孔底间距距设为2.46m，均不大于3.2m，排距设为2.0m，相邻排炮孔5的孔底中心连线呈锯齿型分布，以爆破破碎圈半径rc=(20～25)药柱半径rb的原则形成的孔底爆破圈呈梅花形分布;如图3所示为第n排的炮孔分布图，如图4所示为第n+1排的炮孔分布图，如图5所示为第n排和第n+1排的炮孔分布重叠示意图，第n排的炮孔和第n+1排的炮孔呈镜像布置。

[0043]S3，装药结构布置：如图6所示，开凿的炮孔5内贯穿布设导爆索5e，炮孔5内从孔底至孔口依次布设药柱段5a、封堵段5b和不装药段5c，药柱段5a内连续填装乳化粒状铵油炸药，药柱段5a内靠近孔底处布置起爆弹头5d，起爆弹头5d由数码雷管和乳化炸药条制成，优选地，炮孔5孔深大于20m时，药柱段5a的中间位置也布置一个起爆弹头5d，起爆弹头5d与导爆索5e连接;封堵段5b采用炮泥封堵，不装药段5c长度根据孔口单位面积装药量、孔口距、炮孔5密度确定，如图7所示，不装药段5c长度设为20～50倍炮孔孔径(即1.6～4.0m)，同排炮孔的不装药段5c长短交错布置，任一炮孔5的药柱段5a靠近孔口的末端处，任意相邻的两个药柱段5a间距设为30～50倍炮孔孔径(即2.4～4.0m),具体的，如右起第一个中间孔52的药柱段5a末端处，边孔51和右起第二个中间孔52的药柱段5a间距为2.73m;其中，药柱段5a采用BQF-100I I风动装药器进行连续装药，装药器在装药前提前安装监测工作风压的气压计，装药的工作风压设为0.6Mpa以上，装药操作手控制装药管下放装填速度，使装药密度控制为0.95～1.0g/cm。

[0044]S4，爆破设计：以三排炮孔5为一组，采用微差爆破方式同时起爆，同排炮孔5采用先中间后两边的“V”型延时起爆顺序;

[0045]S5，出矿：在前述步骤的基础上，启动爆破，每完成一组爆破出矿一次，至完成采场2的开采。

[0046]进一步地，S2中，爆破边界根据采场2和分段3综合确定，爆破边界的下端以分段3下盘矿体边界为限，侧边以采场2侧边为限，上端以上边界线23为限，上边界线23设于上分段3的边孔51爆破边缘向下平移1.0m处，所述上分界线与分段3水平线的夹角设为20°;所述爆破边界内设有最小夹角线，最小夹角线的确定方法为：上边界线23与采场2侧边相交形成第一交点21，同排炮孔5中心线在中深孔凿岩巷4内相交形成第二交点22，第一交点21与第二交点22的连线即为最小夹角线，同一平面内最小夹角线有镜像对称的两条，S2中每排炮孔5均在其中一条最小夹角线上布设炮孔5;如图3和图4所示，本实施例中，爆破边界的下端以115m水平为限，侧边以采场2侧边为限，上端以145m分段3的边孔51爆破边缘向下1.0m的平移线为上边界线23，爆破边界内包括两条最小夹角线，其中，如图5所示，第n排左起的第三个炮孔5设于爆破边界的左侧最小夹角线上，第n+1排右起的第三个炮孔5设于爆破边界的右侧最小夹角线上。

[0047]进一步地，S2中，开凿炮孔5前清理巷道底板的虚渣至硬底地面，中深孔凿岩巷4的巷道内预先标记中孔排位线，并在巷道内布设透明塑料尼龙绳作为凿岩设备的架机中心线，开凿时，凿岩设备沿透明塑料尼龙绳行进并以固定角度和姿态开凿炮孔5，以降低作业环境、设备和传统的人工绘制架机中心线导致的孔偏斜误差，提高炮孔5开凿的可控性。

[0048]进一步地，S3中，每排最外侧炮孔5设为边孔51，边孔51之间的炮孔5设为中间孔52，各炮孔5的不装药段5c长度通过炮孔5药柱段5a偏移方式确定，如图7所示，具体方法包括：

[0049]S301，确定边孔51不装药段5c长度：每排边孔51的不装药长度设为20倍炮孔孔径(即1.6m)，并进而反推得到边孔51的药柱段5a长度;

[0050]S302，确定第一组中间孔52不装药段5c长度：将两侧边孔51的药柱段5a沿边孔51中心线的垂线方向向内平移20倍炮孔孔径长度(即1.6m)得到第一偏移线6，与第一偏移线6相交的中间孔52设为第一组中间孔52，第一组中间孔52以与第一偏移线6的相交点为药柱段5a的截止点，进而反推得到第一组中间孔52不装药段5c长度;

[0051]S303，确定第二组中间孔52不装药段5c长度：将S302确定的第一组中间孔52最内侧的中间孔52药柱段5a沿其中心线的垂线方向向内平移20倍炮孔孔径长度(即1.6m)得到第二偏移线7，与第二偏移线7相交的中间孔52设为第二组中间孔52，第二组中间孔52以与第二偏移线7的相交点为药柱段5a的截止点，进而反推得到第二组中间孔52不装药段5c长度;

[0052]S304，重复S303至所有炮孔5均确定出不装药段5c长度为止;

[0053]本实施例通过采用上述药柱段偏移线的方法确定炮孔不装药长度，可以在孔口区域准确控制任意相邻的两个药柱段的间距，有效降低孔口处的单位面积炸药量，进一步解决孔口爆破能量重叠消耗，既增加火工消耗，又容易导致矿石过粉碎，以及后排炮孔5易遭破坏的问题，进一步提升超深中深孔应用的可行性。

[0054]本发明优势在于：(1)实现在20～30m的分段高度内布设超深中深孔，大幅节省中小矿体的采切工程布置量，如在100m的阶段高度中，可节约1～2个分段工程布设，大幅降低采切比，加快备采周期，保证整体回采率，在边角独立小矿体和端部矿体开采过程中维持采切比小于42m/wt，损失率小于10%，贫化率小于10%，中深孔每米崩矿量>8t/m的正常水平，实现矿山安全、高效、经济回采。

[0055]如，某一端部矿体采矿指标如下表所示：

[0056]

[0057](2)在超深扇形中深孔布孔条件下，通过扇形炮孔孔底及孔口距离分析，确定奇偶排交叉镜像布置炮孔，形成不同排对应位置炮孔的错位，防止扇形中深孔孔口密集度过高而导致穿孔;

[0058](3)在炮孔口密集度高的条件下，通过计算孔口单位面积装药量、线性密度及炮孔装药孔口距等参数，创造性采用药柱段偏移线方法确定各炮孔的不装药长度，使各炮孔不装药段长短交错布置，有效解决了超深中深孔布置时，炮孔口密集度高易穿孔、孔口处矿石过粉碎，破坏后排炮孔不利于后期装药作业等问题，实现超深中深孔的有效应用，进而解决端部矿体采用常规中深孔采矿方法存在的回采率低，矿石贫化率高，采切比大，采矿成本高的问题。

[0059]在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0060]以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，仍属于本发明的保护范围。

说明书附图(7)