岩盐矿山开采方法与流程

1.本发明涉及采矿技术领域，具体的说是一种开采倾斜及急倾斜薄矿体的方法。

背景技术：

2.我国是一个矿产资源大国，资源总量丰富、品种齐全、分布广泛，但与其他国家相比，存在大型矿床少、矿体埋藏深、薄矿脉占比高等特点。薄矿脉的开采一直以来存在劳动强度大、机械化水平低、安全隐患突出等一系列问题。特别是一些围岩不稳固的薄矿体，在开采过程中，时常发生上盘围岩垮塌、矿体冒落，进而中断采矿生产，并对工人的生命安全造成巨大的威胁。为此，很多采场开采中途被遗弃，造成大量矿产资源的损失。

技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种开采倾斜及急倾斜薄矿体的方法，以解决围岩不稳固的薄矿体在开采过程中易发生上盘围岩垮塌、矿体冒落的问题。

4.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种开采倾斜及急倾斜薄矿体的方法，包括以下步骤：步骤一、沿矿体走向划分矿块，矿块长50-80m，矿块高40-60m；每个矿块留有间柱和顶柱，不留底柱，间柱宽4-6m，顶柱高3-5m；矿块采用平底底部结构；步骤二、在矿体下盘向上开凿脉外行人通风天井，行人通风天井内间隔5-6m开掘联络道，每条联络道掘至矿体，作为回采作业的通道；在矿体下盘布置穿透矿体的出矿巷道，出矿巷道间距8-10m；步骤三、采用由采场一侧向另一侧前进式、由下向上的回采顺序，使用浅孔凿岩机钻凿倾斜上向或平行炮孔，一次多孔多排爆破，台阶式向前推进；回采过程中根据工作面回采标高及回采长度预留数排与矿体上、下盘围岩相垂直的点柱，同一回采标高内点柱的水平间距为10-12m，上下相邻两层点柱的垂直间距为4-5m，控制回采工作面上盘暴露面积不超过50m2；同时加强敲帮问顶工作，必要时采用锚杆进行锚固；步骤四、将爆破崩落下来矿石的三分之一通过出矿巷道由铲运车运出，其余三分之二暂时留在采场，使崩落矿石面与顶板之间保持2-2.5m的作业空间，预留点柱和崩落矿石一起支撑采场上盘围岩，确保回采过程中人员安全；待回采至顶柱位置，即采场回采结束后，再进行大量放矿；步骤五、采场大量放矿结束之后，形成的采空区体积较小，对矿山的生产安全基本不构成影响，为此采用封堵的方式对采空区进行处理，即采用浆砌石对采场穿脉巷道、出矿巷道等进行封堵。

5.优选的，所述步骤二中每个矿块布置两条相互平行的倒段行人通风天井，当底部行人通风天井高度到达20-30m后，将底部行人通风天井顶端的联络道沿背向矿体方向开凿一定长度，然后向上开槽上部行人通风天井，直至达到设计高度。

6.优选的，所述步骤三中相邻两排点柱错位间隔布置，每三个相邻的点柱形成一个

三角形，三角形的面积即为采场上盘暴露面积。

7.优选的，所述点柱为边长为2-3m，高为矿体厚度的长方体。

8.本发明所述方法适用于倾角为45-65

°

，矿石不易结块，矿体厚度为0.8-3m，围岩不稳固的薄矿体。为确保不稳固围岩中回采作业的安全，本发明在采场中布置一定数量的点柱，利用点柱和崩落矿石共同支撑上下盘不稳固围岩。

9.在垂直方向上每三个相邻点柱形成一个三角形，三角形面积即为采场上盘暴露面积。点柱之间的水平间距、垂直间距，也就是三角形面积的大小依据采场允许暴露面积来确定。

10.根据矿岩稳固程度划分标准，一般不稳固围岩采场允许暴露面积在50m2以内，即三角形的面积s＜50m2，三角形的面积可按下式计算：s=1/2lh式中：s—相邻三个点柱形成三角形面积，m2；l—点柱之间的水平间距，m；h—点柱之间的垂直间距，m。

11.由s＜50m2、s=1/2lh可得lh＜100m2即点柱之间的水平距离和垂直距离的乘积须小于100。根据气腿式凿岩机凿岩长度，结合采场每次崩矿米数，综合考虑选取l取值范围为10-12m，h取值范围为4-5m，即采场中相邻点柱之间的水平距离为10-12m，垂直距离为4-5m。

12.通过上述计算确定的取值，可确保采场上盘暴露面积在标准规定的范围之内。本发明通过预留一定数量的点柱、布置合理的点柱间距，可确保在不稳固围岩条件下开采倾斜及急倾斜薄矿作业的安全性。

13.本发明通过理论计算和现场实践，在不新建充填工艺、不改变整体采矿工艺的情况下实现对倾斜薄矿体的开采，具有较强的可操作性。

14.本发明将脉外行人通风天井设置为上下两段，并通过联络道相连接，采用倒段布置方式，减少了采准工程量，提高了作业效率。

附图说明

15.图1是本发明所述的矿块立面图；图2是本发明所述的矿块剖面图。

具体实施方式

16.下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

17.实施例1甘肃某铜矿通过地质勘查，在主矿体上盘圈定盲小矿体5条。矿体走向为320-340°，倾角53-71°，平均厚度1.6-3m，矿石类型主要为侵染状黄铜矿。矿体上下盘围岩均为石英角斑凝灰岩，片理构造非常发育，局部有裂隙水。围岩具有变晶屑凝灰结构，肉眼观察呈灰白色、灰色和灰绿色。岩石普遍遭受绢云母化、绿泥石化、硅化、碳酸盐化和黄铁矿化等蚀变，并尤以矿体夹层处蚀变更为强烈。

18.矿山设计采用平底结构的浅孔留矿法。在开采过程中，时常发生上盘围岩垮塌、矿体冒落，从而中断采矿生产的现象，很多采场开采中途被遗弃，造成大量矿产资源的损失。

19.采用本发明所述的方法进行开采，具体方案如下：一种开采倾斜及急倾斜薄矿体的方法，包括以下步骤：步骤一、沿矿体走向划分矿块，矿块长50m，矿块高60m；每个矿块留有间柱和顶柱，不留底柱，间柱宽4m，顶柱高3m；矿块采用平底底部结构；步骤二、在矿体下盘向上开凿与脉外行人通风天井，行人通风天井内间隔5m开掘联络道，每条联络道掘至矿体，作为回采作业的通道；在矿体下盘布置穿透矿体的出矿巷道，出矿巷道间距10m；每个矿块布置两条相互平行的倒段行人通风天井，当底部行人通风天井高度到达30m后，将底部行人通风天井顶端的联络道沿背向矿体方向开凿一定长度，然后向上开槽上部行人通风天井，直至达到设计高度；步骤三、采用由采场一侧向另一侧前进式、由下向上的回采顺序，使用浅孔凿岩机钻凿倾斜上向或平行炮孔，一次多孔多排爆破，台阶式向前推进；回采过程中根据工作面回采标高及回采长度预留数排与矿体上、下盘围岩相垂直的点柱，点柱为边长为2-3m，高为矿体厚度的长方体；相邻两层的点柱错位间隔布置，每三个相邻的点柱形成一个三角形，三角形的面积即为采场上盘暴露面积；同一回采标高内的点柱的水平间距为10m，上下相邻两层点柱的垂直间距为4m，控制回采工作面上盘暴露面积不超过50m2；同时加强敲帮问顶工作，采用了少量的锚杆进行锚固；步骤四、将爆破崩落下来矿石的三分之一通过出矿巷道由铲运车运出，其余三分之二暂时留在采场，使崩落矿石面与顶板之间保持2-2.5m的作业空间，预留点柱和崩落矿石一起支撑采场上盘围岩，确保回采过程中人员安全；待回采至顶柱位置，即采场回采结束后，再进行大量放矿；步骤五、采场大量放矿结束之后，形成的采空区体积较小，对矿山的生产安全基本不构成影响，为此采用封堵的方式对采空区进行处理，即采用浆砌石对采场穿脉巷道、出矿巷道等进行封堵。

20.该试验采场回采工作历时三个月，由于在回采过程中严格落实预留点柱方案、控制点柱间距等措施，使上盘围岩暴露面积始终小于50m2，试验期间未发生上盘垮塌、顶板冒落事故。

21.从上述实施例可以看出，通过引进本发明所述的采矿方法对试验采场进行了成功回采，本发明在矿山盲小矿体的开采中进行了推广应用。

22.经统计，采用本发明所述采矿方法的矿块综合回采率达到90%以上，安全工程及资金投入较少，整个矿块的技术经济指标优于同类。技术特征：

1.一种开采倾斜及急倾斜薄矿体的方法，矿体的倾角为45-65°

，矿石不易结块，矿体厚度为0.8-3m，围岩不稳固，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、沿矿体走向划分矿块，矿块长50-80m，矿块高40-60m；每个矿块留有间柱和顶柱，不留底柱，间柱宽4-6m，顶柱高3-5m；矿块采用平底底部结构；步骤二、在矿体下盘向上开凿脉外行人通风天井，行人通风天井内间隔5-6m开掘联络道，每条联络道掘至矿体，作为回采作业的通道；在矿体下盘布置穿透矿体的出矿巷道，出矿巷道间距8-10m；步骤三、采用由采场一侧向另一侧前进式、由下向上的回采顺序，使用浅孔凿岩机钻凿倾斜上向或平行炮孔，一次多孔多排爆破，台阶式向前推进；回采过程中根据工作面回采标高及回采长度预留数排与矿体上、下盘围岩相垂直的点柱，同一回采标高内点柱的水平间距为10-12m，上下相邻两层点柱的垂直间距为4-5m，控制回采工作面上盘暴露面积不超过50m2；同时加强敲帮问顶工作，必要时采用锚杆进行锚固；步骤四、将爆破崩落下来矿石的三分之一通过出矿巷道由铲运车运出，其余三分之二暂时留在采场，使崩落矿石面与顶板之间保持2-2.5m的作业空间，预留点柱和崩落矿石一起支撑采场上盘围岩，确保回采过程中人员安全；待回采至顶柱位置，即采场回采结束后，再进行大量放矿；步骤五、采场大量放矿结束之后，形成的采空区体积较小，对矿山的生产安全基本不构成影响，为此采用封堵的方式对采空区进行处理，即采用浆砌石对采场穿脉巷道、出矿巷道等进行封堵。2.根据权利要求1所述的一种开采倾斜及急倾斜薄矿体的方法，其特征在于：所述步骤二中每个矿块布置两条相互平行的倒段行人通风天井，当底部行人通风天井高度到达20-30m后，将底部行人通风天井顶端的联络道沿背向矿体方向开凿一定长度，然后向上开槽上部行人通风天井，直至达到设计高度。3.根据权利要求1或2所述的一种开采倾斜及急倾斜薄矿体的方法，其特征在于：所述步骤三中相邻两排点柱错位间隔布置，每三个相邻的点柱形成一个三角形，三角形的面积即为采场上盘暴露面积。4.根据权利要求3所述的一种开采倾斜及急倾斜薄矿体的方法，其特征在于：所述点柱为边长为2-3m，高为矿体厚度的长方体。

技术总结

本发明公开了一种开采倾斜及急倾斜薄矿体的方法，先沿矿体走向划分矿块，在矿体下盘向上开凿脉外行人通风天井、联络道和出矿巷道；采用由采场一侧向另一侧前进式、由下向上的回采顺序，钻凿炮孔，一次多孔多排爆破，回采过程中预留点柱，加强敲帮问顶工作，必要时采用锚杆进行锚固；先将矿石的三分之一通过出矿巷道由铲运车运出，预留点柱和崩落矿石一起支撑采场上盘围岩，待回采至顶柱位置，再进行大量放矿；再用浆砌石对采场穿脉巷道、出矿巷道等进行封堵。本发明通过理论计算和现场实践，在不新建充填工艺、不改变整体采矿工艺的情况下实现对倾斜薄矿体的开采，具有较强的可操作性。性。性。

技术研发人员：高志荣 周健强 刘财林 张亭 焦满岱 任育荣 郝显福 王贤伟 牛生海 周义生 柳小强 罗宏伟

受保护的技术使用者：西北矿冶研究院

技术研发日：2021.12.08

技术公布日：2022/3/15 专利名称：一种分段空场嗣后充填采矿方法

技术领域：

本发明属于地下金属矿山开采技术领域，尤其涉及一种分段空场嗣后充填采矿方法，可用于地下中等稳固以上、倾斜及急倾斜的厚与极厚矿体、急倾斜平行极薄矿脉组成的细矿带的安全、高效开采。

背景技术：

目前，在矿石和围岩中等稳固以上的倾斜和急倾斜矿体开采中，广泛使用分段空场嗣后充填采矿法。该方法是在原空场法和充填法的基础上发展起来的，结合了空场法与充填法的优点，其主体是空场法，核心是先用空场法回采矿房(或矿柱)，然后对采空区进行胶结充填，充填时下部采用高灰砂比，上部采用低灰砂比进行胶结充填，待充填体达到一定强度后，在下部充填体中掘进出矿横巷和出矿进路，以回采相邻的未采矿柱(或矿房)，开采完毕再对矿柱空区进行非胶结(如尾砂)充填。使用分段空场嗣后充填采矿法时，一般先根据矿体厚度的大小划分矿块，当矿体厚度大于20m时，平行矿体走向划分矿块；当矿体厚度小于20m时，垂直走向划分矿块。矿块划分为矿房和矿柱，矿房和矿柱的宽度一般根据规程所规定的围岩允许暴露面积确定，可先采矿房或先采矿柱。通常采用隔一采一或隔三采一进行回采，开采顺序及开采方案的确定主要取决于相邻开采单元的影响程度。由于堑沟式及平底式结构克服了漏斗底部结构形成难度大、底部结构高度大、一次资源损失大及电耙出矿能力有限等缺点而得到广泛采用。以平底式底部结构为例，由于实际上几近无底部结构，形成容易，一次资源损失较小，铲运机出矿效率高、产能大。但由于平底式底部结构存在一定的出矿死角，因此仍存在一定的矿石二次损失。此外，由于该法须在下部胶结充填体中掘进出矿横巷(最大长度达到200m)及出矿进路，掘进困难，速度受到严重的限制。而且，在充填体中掘进长巷及其后续运营的安全性也受到很大影响。本发明基于力学、结构协同和能量原理，对矿房、矿柱结构进行优化，采用全拉底或大拉底平底结构，将凿岩横巷和出矿横巷一体化，避免在充填体中掘进出矿横巷和出矿进路，实现安全、高效开采和矿石资源的高效利用。发明内容

本发明的目的是提供一种克服现有分段空场嗣后充填采矿法须从充填假柱中掘进出矿横巷和出矿进路，掘进与出矿作业不安全，掘进效率低；采、切工作量大，扇形炮孔精度难控制，大块率高；出矿干扰大，出矿不干净，存在二次矿石损失；预留矿石底板，难回收存在资源损失等缺点的一种全拉底大断面分段的空场嗣后分异充填采矿方法。本发明的技术方案是一种分段空场嗣后充填采矿法，是指在地下空间上通过水平运输巷道、分段巷道、联络道、切割横巷及切割天井将矿体划分为矿块。当矿体厚度小于 20m时，沿矿体走向划分矿块；当矿体厚度大于20m时，垂直矿体走向布置矿块。矿块划分后，再将矿块划分为矿房和矿柱，在各分段水平掘进联络道达到矿房、矿柱，并掘进切割横巷及切割天井(或上山)；同样，在中段水平掘进运输横巷(或联络道)达到矿房及矿柱，并掘进切割横巷、切割天井及采场溜丼，该方法包括矿房分段空场嗣后充填采矿方法和矿柱分段空场嗣后充填采矿方法；

1.所述矿房分段空场嗣后充填采矿方法

首先，在各分层以矿房的切割横巷为中心，沿切割横向轴线方向向矿房两侧扩展，采用凿爆法形成与切割横巷高度一致、沿矿房底部全断面拉开的大断面平底底部结构，并在所述切割横巷的另一端，以切割天井(或上山)为中心，沿矿房矿体上盘倾向边界扩充形成切割槽；在各分层矿房下部拉底空间内，采用中深孔凿岩台车钻凿上向垂直平行炮孔，采用逐排、分段、孔内微差爆破，从上分层到下分层，先上后下，上分层超前下分层，一次爆破2-3 排炮孔的中深孔爆破；爆破通风排污后，在中段水平矿房全拉底空间内，采用铲运机出矿， 卸载于采场矿石溜井，完成矿房回采；

然后，在联络道与采场连接处砌筑隔离挡墙，并在采场底部构筑人工底柱，并在所述矿房人工底柱之上采用尾砂胶结充填或尾砂废石胶结充填，灰砂比为1 :8-1:10 ；其中，所述人工底柱的高度为10-30m，灰砂比为1:3-1:4 ；

2.矿柱分段空场嗣后充填采矿方法

所述矿柱回采，在相邻矿房回采并进行胶结充填达到一定的稳定强度后，以矿房充填体为隔柱，采用凿爆法形成与切割横巷高度一致、沿矿柱底部全断面拉开的大断面平底底部结构，并在所述切割横巷的另一端，以切割天井(或上山)为中心，沿矿柱矿体上盘倾向边界扩充形成切割槽，采用中深孔凿岩台车钻凿上向垂直平行炮孔，采用逐排、分段、孔内微差爆破，从上分层到下分层，先上后下，上分层超前下分层，一次爆破2-3排炮孔的中深孔爆破；爆破通风排污后，在中段水平矿柱全拉底空间内，采用铲运机出矿，并卸矿于采场溜井，完成矿柱回采；

然后，在运输横巷及联络道与采场连接处砌筑隔离挡墙，并在采场底部构筑人工底柱， 在人工底柱之上采用废石及干尾砂进行非胶结充填，其中，所述人工底柱的高度为10-30m， 灰砂比为1:3-1:4。进一步，所述人工底柱为加筋混凝土底柱或不加筋混凝土底柱；所述加筋混凝土底柱先安装高度为1-1. 5m的钢筋网或钢轨，并通过锚杆或钻孔将所述钢筋网或钢轨与围岩固接，并预埋渗水管网。

本发明的有益效果是，由于采用上述技术方案，将切割横巷沿矿房及矿柱宽度全部拉底，使采场凿岩和出矿空间共享，在拉底空间内实现垂直平行炮孔的穿孔作业，垂直平行炮孔钻孔定位精度高，孔间距均勻，避免了传统的凿岩横巷中钻凿扇形炮孔造成爆破大块率高的缺陷；此外，在回采矿房(或矿柱)时，无须在相邻的矿柱(或矿房)充填体中掘进出矿平巷及出矿进路，提高了安全性；同时，直接在矿房及矿柱拉底空间内独立出矿，出矿空间大， 相互干扰少，出矿效率高，且出矿没死角，出矿干净，无二次矿石损失；构筑人工底柱，无须预留矿石底板，无矿石一次损失，资源回收利用率高。采用废石、选矿尾砂充填采空区，废石不出坑，减少尾矿库坝及废石场建设，减少土地占用。

图1是本发明分段嗣后充填采矿法的垂直走向中段剖面图。

图2是本发明在实例中采区布置纵剖面。图3是本发明在实例中分段开采出矿图。图4是本发明在实例中矿房采空区充填中段剖面图。图5是本发明在实例中矿房采空区充填纵剖面图。图6是本发明在实例中矿房充填后矿柱开采纵剖面图。图中

权利要求

1. 一种分段空场嗣后充填采矿方法，其特征在于，该方法包括矿房分段空场嗣后充填采矿方法和矿柱分段空场嗣后充填采矿方法1.所述矿房分段空场嗣后充填采矿方法首先，在各分层以矿房的切割横巷为中心，沿垂直轴线方向向矿房两侧扩展，采用凿爆法形成与切割横巷高度一致、沿矿房底部全断面拉开的大断面底部结构，并在所述切割横巷的另一端，以切割天井或上山为中心，沿矿房矿体上盘倾向边界扩充形成切割槽；在各分层矿房下部拉底空间内，采用中深孔凿岩台车钻凿上向垂直平行炮孔，采用逐排、分段、孔内微差爆破，从上分层到下分层，先上后下，上分层超前下分层，一次爆破2-3排炮孔的中深孔爆破；爆破通风排污后，在中段水平矿房全拉底空间内，采用铲运机出矿，卸载于采场矿石溜井，完成矿房回采；然后，在联络道与采场连接处砌筑隔离挡墙，并在采场底部构筑人工底柱，并在所述矿房人工底柱之上采用尾砂胶结充填或尾砂废石胶结充填，灰砂比为1 :8-1:1 ；其中，所述底柱的高度为10-30m，灰砂比为1:3-1:4 ；矿柱分段空场嗣后充填采矿方法所述矿柱回采，在相邻矿房回采并进行胶结充填达到一定的稳定强度后，以矿房充填体为隔柱，采用凿爆法形成与切割横巷高度一致、沿矿柱底部全断面拉开的大断面底部结构，并在所述切割横巷的另一端，以切割天井或上山为中心，沿矿柱矿体上盘倾向边界扩充形成切割槽，采用中深孔凿岩台车钻凿上向垂直平行炮孔，采用逐排、分段、孔内微差爆破， 从上分层到下分层，先上后下，上分层超前下分层，一次爆破2-3排炮孔的中深孔爆破；爆破通风排污后，在中段水平矿柱全拉底空间内，采用铲运机出矿，完成矿柱回采；然后，在运输横巷及联络道与采场连接处砌筑隔离挡墙，并在采场底部构筑人工底柱，，并在人工底柱之上采用废石及干尾砂进行非胶结充填，其中，所述人工底柱的高度为 10-30m，灰砂比为 1:3-1:4。

2.根据权利要求1所述的分段空场嗣后充填采矿方法，其特征在于，所述人工底柱为加筋混凝土底柱或不加筋混凝土底柱；所述加筋混凝土底柱先安装高度为1-1. 5m的钢筋网或钢轨，并通过锚杆或钻孔将所述钢筋网或钢轨与围岩固接，并预埋渗水管网。

全文摘要

本发明一种分段空场嗣后充填采矿方法，该方法将切割横巷沿矿房及矿柱宽度全部拉底，使采场凿岩和出矿空间共享，在拉底空间内实现垂直平行炮孔的穿孔作业，垂直平行炮孔钻孔定位精度高，孔间距均匀，避免了传统的凿岩横巷中钻凿扇形炮孔造成爆破大块率高的缺陷；在回采矿房(或矿柱)时，无须在相邻的矿柱(或矿房)充填体中掘进出矿平巷及出矿进路，提高了安全性；同时，直接在矿房及矿柱拉底空间内出矿，出矿空间大，相互干扰少，出矿效率高，且出矿没死角，出矿干净，无二次矿石损失；构筑人工底柱，无须预留矿石底板，无矿石一次损失，资源回收利用率高。采用废石、选矿尾砂充填采空区，废石不出坑，减少尾矿库坝及废石场建设，土地占用少。

文档编号E21F15/00GK102562065SQ20121000802

公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日

发明者任红岗, 刘文静, 吴敏, 朱贵波, 潘荣森, 胡明清, 蔡学峰, 谢智谦, 谭卓英, 钟文, 陈首学, 黄真劲 申请人:北京科技大学

一种采矿爆破中深孔可视化设计方法

【专利摘要】本发明公开了一种采矿爆破中深孔可视化设计方法，在三维可视化界面完成中深孔设计，基于真三维巷道空间位置及掘进后巷道实际尺寸，实现了设计数据的数据库管理。本发明包括以下步骤：选择钻孔类型读取钻机相应参数；输入中心距离、边孔角；调取爆破设计截面，根据巷道断面底板中点、钻轴高度、中心距离，确定布孔中心；根据边孔角及垂直方向最小偏角生成系列孔；上一爆破单元体设计完成后，自动调出下一爆破边界，重复步骤确定布孔中心并生成系列孔；获得设计数据并将设计数据写入数据库。本发明的在掘进完成后的巷道实测数据基础上进行，通过人工交互的半自动方式在三维可视化环境中完成爆破中深孔设计，大幅提高设计精度和工作效率。

【专利说明】一种采矿爆破中深孔可视化设计方法 【技术领域】

[0001]本发明属于计算机制图【技术领域】，尤其是涉及一种采矿多中心爆破中深孔可视化设计方法。 【背景技术】

[0002]无底柱分段崩落法采矿爆破单元体是由上下三个分段菱形布置的采准巷道与崩矿步距控制的实体。在实际爆破之前，必须根据分段高度、进路间距以及巷道掘进后实际尺寸，对爆破单元体的爆破中深孔的布孔方式、每孔布置角度、凿岩深度进行科学设计，才能够确保回采矿石充分爆破，同时保证爆破安全。图1为爆破单元体及其上布置的爆破中深孔，图中上下巷道断面的距离为分段高度，左右巷道断面中心距离为进路间距。图2为不同分层中深孔设计图。

[0003]传统中深孔设计采用纸质铅笔绘图设计，由测量人员根据巷道测量尺寸，绘制爆破单元体所在巷道断面，现场作业人员根据每个爆破单元体设计中深孔、凿岩深度进行施工。设计图的绘制、设计数据的抄录传递都采用纸质方式，精度较低，导致工作效率低下，数据保存不规范，从而影响矿山管理效率。

[0004]国内有用CAD开发的专门用于中深孔设计的软件，但中深孔爆破参数的确定是基于巷道的设计值，实际巷道在掘进后，断面尺寸会有很大变化，布孔时往往由于巷道尺寸的不精确导致孔深不够或打穿巷道，而且设计数据只能作为图形标注，不能独立保存。

【发明内容】

[0005]为解决上述问题，本发明公开了一种采矿爆破中深孔可视化设计方法，在三维可视化界面完成中深孔设计，基于真三维巷道空间位置及掘进后巷道实际尺寸，并实现了设计数据的数据库管理。

[0006]为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案:

一种采矿爆破中深孔可视化设计方法，包括如下步骤:

步骤(I )，选择钻孔类型，读取钻机相应参数，所述钻机参数包括钻轴高度数据；

步骤(2)，输入中心距离、边孔角；

步骤(3)，依次调取爆破设计截面，针对各个截面，根据巷道断面底板中点、钻轴高度、中心距离，确定中深孔在巷道断面中的布孔中心，所述布孔中心设置在距离巷道断面中心两边各二分之一中心距处；

步骤(3)，在定义布孔中心后，根据边孔角及垂直方向最小偏角生成以不同中心点为钻机中心的系列孔；

步骤(4)，上一爆破单元体设计完成后，自动调出下一巷道断面与对应的爆破边界，重复步骤(2)?(4)，确定布孔中心并生成系列孔；

步骤(5)，获得设计数据；

步骤(6)，将设计数据写入数据库。

[0007]进一步的，还包括如下步骤:

步骤(7)，视爆破单元体所在位置的矿体地质条件，对钻孔深度、角度等设计数据进行调整。

[0008]进一步的，还包括如下步骤:

步骤(8)，读取深孔设计数据，同时编辑输入实际测量数据及施工后中深孔状态。

[0009]进一步的,所述爆破设计截面预先计算获得。

[0010]与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果:

本发明的是在掘进完成后的巷道实测数据基础上进行，通过人工交互的半自动方式在三维可视化环境中完成爆破中深孔设计，设计数据的精度得到大幅提高，从而进一步提高了中深孔凿岩与单元体爆破回采的安全系数，并大幅提高了工作效率。本发明提供的设计数据的标注方法，使得设计图更加规范，图面信息更加全面，通过数据库进行设计数据的存储与管理，可对每个爆破单元体的每个中深孔数据进行全程跟踪，实现了采矿凿岩工艺的数字化、信息化管理，很好地衔接了采矿凿岩与爆破工序。在中深孔凿岩施工完成后，通过输入每孔的实测角度、深度以及凿岩施工后每孔现场状态，对每个凿岩中深孔从设计到施工完成，进行数据跟踪，极大提高了采矿凿岩中深孔的管理水平和管理效率，同时为爆破装药设计提供了从设计到现场实际状态详尽可靠的数据信息。 【专利附图】 【附图说明】

[0011]图1为爆破单元体及其上布置的爆破中深孔示意图；

图2为不同分层中深孔设计图；

图3为爆破单元体与巷道空间位置关系示意图；

图4为中深孔布置及爆破边界相互关系不意图；

其中标号I为布孔中心(图示为三中心)，标号2为采准巷道标号，3为边孔标号，4为部分系列孔，标号5为本排爆破边界，标号6为相邻爆破边界；

图5为参数文件中不同钻机参数；

图6为根据钻孔类型自动调用的钻机参数界面；

图7为中深孔设计参数录入界面；

图8为调用指定界面确认提不界面；

图9为交互式图形元素选择界面；

图10为钻机中心与巷道断面边帮距离确认提示界面；

图11为转杆旋转角度确认提示界面；

图12为给整个爆破单元体系列孔重新编号状态示意图；

图13为输出的中深孔设计图；

图14为ODBC连接字符串；

图15为打开数据库连接时显示的数据表；

图16为ZSKSJ表中数据；

图17为平面排位布置及实测中深孔数据的输入与编辑状态示意图；

图18为提供爆破设计工序的完整中深孔数据。 【具体实施方式】

[0012]以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述【具体实施方式】仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

[0013]梅山铁矿矿体呈南北走向，南北长约800米，东西宽约500米，矿体方位角为北偏东20°。采用无底柱分段崩落采矿法，分段高度15米，进路间距20米，崩矿步距根据工艺要求确定，有1.6米或2.4米等。目前正在开采分层为-288、-303、-318米水平。爆破边界即为爆破单元体的体框线，呈菱形形状。图3为由回采进路(巷道)决定的爆破单元体以及爆破单元体与巷道空间位置关系。每个爆破单元体与左右及上分层左上、右上爆破单元体相邻，因此，爆破边界由分段高度、巷道间距、巷道断面尺寸共同确定，中深孔布置必须在爆破边界内。

[0014]爆破边界的确定首先要根据布孔设计，由本分层爆破单元体设计系列孔的边孔确定左右边界，由与爆破单元体相邻的上分层爆破单元体中深孔边孔确定菱形爆破边界的左上和右上边界，最终形成封闭的爆破边界。图4为一爆破单元体扇形布置的中深孔及爆破单兀体空间关系。

[0015]本发明在三维可视化界面完成开采分层的中深孔设计，本发明基于专业三维数字矿业软件平台Surpac软件实现,首先根据设计爆破单元体布孔中心数、中心间距、钻机高度、最小爆破角(边孔角)以及上分层相邻爆破单元体的上述参数，通过一定算法形成封闭的爆破边界和巷道截面(具体的生成方法在本 申请人:前期申请并公开的专利《一种真三维采矿最小爆破单元体模型建立方法》，申请号:201310094046.X中已经公开)，爆破边界由其所在分层、巷道、排位号，标准命名后自动保存。随后通过选择待设计中深孔爆破单元体所在位置(分层、巷道、排位号)，在三维图形界面调出爆破边界及巷道断面，采用交互方式完成中深孔设计，设计过程中自动取出设计数据进行数据库保存，后续应用即可调用数据库中所需数据进行数据补充或为下一工序读取。

[0016]具体地说，本发明包括如下步骤:

预先编辑软件平台的中深孔设计参数文件，写入不同型号钻机参数，写入的参数文件如图5所示，其中编辑有不同型号钻机名称及参数，中深孔设计时选择钻孔类型(如图6所示，其中钻孔类型与钻机型号一一对应)，平台结合钻机参数文件，根据所选钻机，自动读取钻机相应参数(钻轴高度)，平台提供如图6显示的窗口，其上包括自动读取的钻轴高度、可以手动输入的中心距离、边孔角。

[0017]平台提供如图7所示的中深孔设计参数录入界面，其中包括了图6界面，在图7所示的界面上，可以设定具体分层、联络道、选择进路，同一巷道中可以指定起始排号、终止排号，图7中花圈处为同一巷道设计起始排号与终止排号选择，根据选择的起始与终止排号可一次进行单排或多排设计(排号为排位线编号，平面图上每一排对应一空间爆破单元体)。

[0018]依次调取爆破设计截面，并针对各个截面确定中深孔在巷道断面中的布孔中心。由于巷道断面及爆破边界都实现了标准化命名，设计人员选择爆破单元体所在位置后，平台会自动调出巷道断面及对应的爆破边界。具体地说，在执行图7中的窗口之后，平台自动调出初始巷道断面和爆破边界，如图8所示，指定范围内的截面通过事先生成的巷道断面和爆破边界获得。把指定位置巷道断面与爆破边界调入图形界面后，由于巷道断面是掘进后实际断面尺寸，需要找出每个断面的实际中心，操作人员可以通过交互方式指定断面的左帮和右帮，平台自动找出巷道断面底板中点(如图9所示)，再根据钻轴高度、中心距离，确定中深孔在巷道断面中的布孔中心。确定布孔中心的过程如下:根据炮孔设计参数界面(图6)中输入的布孔中心距离，计算中心点位置。当中心距离为O时，即为单中心；当中心距离大于O时，布孔中心设置在距离巷道断面中心两边各二分之一中心距处(由于平台以左右帮为参照进行计算，因此计算中心点时通过计算距离左帮或右帮各二分之一巷道宽减二分之一中心距处确定)并上抬钻轴高度。本发明中平台提供如图10所示的边帮距离确认窗口，可以在窗口中输入一边的边帮距离来设置布孔中心，计算布孔中心还需要增加钻轴高度。为达到最佳爆破效果，结合不用型号钻机参数，往往会进行多中心布孔，以使中深孔布置更加科学合理，可能有一个中心、两个中心或三个中心，而钻机需在巷道断面内移动到不同中心点处，生成中深孔，因此需要视巷道中心点处是否需要布孔，确定是三中心或两中心，当巷道中心点处不需要布孔时则只需设置巷道中心点两边的两个布孔中心，当中心点处需要布孔时则在中心点、中心点两边共设置三个布孔中心。

[0019]在定义布孔中心后，根据边孔角及垂直方向最小偏角(最小偏角在图11中提供的转杆旋转角度确认提示窗口输入)生成以不同中心点为钻机中心的系列孔(系列孔生成算法，根据选定的孔底间距运算法则由平台软件提供，本领域内技术人员可以根据需要选择合适的运算方法)。对系列孔统一编号后生成整个爆破单元体的系列中深孔，如图12所示。

[0020]在上一排爆破单元体设计完成后，自动调出下一排巷道断面与对应的爆破边界，重复上述步骤，确定布孔中心并生成系列孔。

[0021]将设计数据写入数据库:中深孔设计完成后，还需视爆破单元体所在位置的矿体地质条件，对钻孔深度、角度等设计数据进行调整，即钻孔编辑。编辑同设计一样，通过输入爆破单元体位置后，自动调出该爆破单元体对应的巷道断面、爆破边界、设计中深孔，进入编辑模式，编辑结束保存修改后设计图。设计数据的读取在最后的设计图输出阶段，输出的设计图包括中深孔设计图、位置标注、设计数据标注、指北针(如图13所示)等图元信息。在生成设计图时打开数据库连接，数据库通过ODBC与Surpac软件连接，图14为连接字符串。根据数据要求在数据库中建表并设计好表结构，图15为打开数据库连接时显示的数据库中所有表，其中ZSKSJ为存储中深孔设计数据的数据表。

[0022]在生成输出设计图时，自动获取并读取钻孔报告，同时把读取数据写入剪贴板。报告中读取的“数目”结合爆破单元体编号，形成孔编号作为关键字段写入数据库，“长度”、“角度”随孔编号写入数据库，图16为ZSKSJ表中数据，“zyk_id”为中深孔编号，“leggth”为设计深度，“angle”为设计角度，scks、zskzt为中深孔施工完成后补充进来的描述数据；同时把剪贴板信息粘贴到设计图的输出图形文件中(图13)，实现设计数据的多途径存储与显不O

[0023]每排爆破中深孔凿岩施工完成后，通过平面信息管理系统(本发明采用GIS平台开发图数一体化的信息管理应用程序)，指定爆破排位，读取该排位系列中深孔设计数据，同时编辑输入实际测量数据及施工后中深孔状态，实现每排中深孔从设计到施工完成的数据跟踪。图17为平面排位布置及实测中深孔数据的输入与编辑。

[0024]制定爆破计划时，可直接从数据库中读取爆破单元体系列中深孔的所有数据，提供爆破装药设计，在实现数据跟踪基础上达到对每个爆破单元体精细化管理目的。图18为制定爆破计划时调出的计划爆破单元体系列中深孔完整的数据信息，提供装药设计及爆破注意事项确定。通过输入实际探测数据，可对施工质量进行验证，同时实现每排爆破单元体的每个凿岩中深孔从设计到完成施工后实际数据与现场状态的数据跟踪，极大方便了每个爆破单元体凿岩中深孔的管理；同时在编制爆破单元体的爆破计划时，可直接从数据库中调出设计数据和实测数据，进行炸药量的计算。

[0025] 本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

【权利要求】

1.一种采矿爆破中深孔可视化设计方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤(I )，选择钻孔类型，读取钻机相应参数，所述钻机参数包括钻轴高度数据； 步骤(2)，输入中心距离、边孔角； 步骤(3)，依次调取爆破设计截面，针对各个截面，根据巷道断面底板中点、钻轴高度、中心距离，确定中深孔在巷道断面中的布孔中心，所述布孔中心设置在距离巷道断面中心两边各二分之一中心距处； 步骤(3)，在定义布孔中心后，根据边孔角及垂直方向最小偏角生成以不同中心点为钻机中心的系列孔； 步骤(4)，上一爆破单元体设计完成后，自动调出下一巷道断面与对应的爆破边界，重复步骤(2)?(4)，确定布孔中心并生成系列孔； 步骤(5)，获得设计数据； 步骤(6 )，将设计数据写入数据库。

2.根据权利要求1所述的采矿爆破中深孔可视化设计方法，其特征在于，还包括如下步骤: 步骤(7)，视爆破单元体所在位置的矿体地质条件，对钻孔深度、角度等设计数据进行调整。

3.根据权利要求1或2所述的采矿爆破中深孔可视化设计方法，其特征在于，还包括如下步骤: 步骤(8)，读取中深孔设计数据，同时编辑输入实际测量数据及施工后中深孔状态。

4.根据权利要求1所述的采矿爆破中深孔可视化设计方法，其特征在于:所述爆破设计截面预先计算获得。

【文档编号】G06F17/50GK104504184SQ201410756572

【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月11日 优先权日:2014年12月11日

【发明者】陈小文, 吴荣高, 江学, 许元清, 宋革文 申请人:南京梅山冶金发展有限公司, 上海梅山钢铁股份有限公司



本发明涉及一种岩盐矿山开采方法。

背景技术：

目前，岩盐矿山开采的主要方式是钻井水溶开采，常用的方法有单井对流采卤、压裂连通采卤及水平对接连通采卤；其中水平对接连通采卤的实施过程如图1、图2所示：1.首先施工一口直井11，利用直井建一个盐槽（小规模的溶腔）；2.施工一口水平井12，其水平段13与之前直井11的盐槽连通；3.水平井12、直井11构成一组连通采卤单元进行采卤（直井11与水平井12交替注水、出卤）；该采卤工艺主要缺点有：①直井—水平井组成的采卤通道，由于水溶开采的特征，只能溶解上方和侧面的盐层，导致水平井12的套管鞋14处至增斜段15这一段轨迹以下的岩盐不能溶解；②在水平面上，由于套管鞋14的存在，水平井井底的起溶点存在偏移，偏移量为s,导致在水平面上可采岩盐的溶腔投影面积16减小，可采岩盐的资源量减少；以上均影响岩盐资源的回采率。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种岩盐矿山开采方法，它消除了套管鞋处至增斜段的岩盐不能溶解和起溶点偏移的问题，可提高岩盐资源的回采率。

为了达到上述目的，本发明的一种岩盐矿山开采方法，包括以下步骤：a）施工一口直井a并建盐槽；其特征在于还包括：b）施工一口直井b并建盐槽；c）施工一口水平井，水平井包括直井段、增斜段和水平段，其水平段与直井a和b的盐槽连通；d）在水平井的水平段注水泥封堵，将水平井与邻近的直井隔开，两直井a和b仍保持连通；e）通过两直井a和b实施水平对接连通采卤。

本发明通过最终由两口直井构成一个采卤单元，消除了原套管鞋处至增斜段的岩盐不能溶解和起溶点偏移的问题，在平面上两口直井形成的溶腔投影面积更大，可提高岩盐资源的回采率；

作为本发明的进一步改进，可将水平井改造成直井，在此井内实施单井对流采卤；可对此井进行利用、采卤；

作为本发明的进一步改进，也可将水平井改造成直井，并将其作为下一个连通采卤单元的一直井；实现更为高效的采卤；

综上所述，本发明消除了套管鞋处至增斜段的岩盐不能溶解和起溶点偏移的问题，可提高岩盐资源的回采率。

附图说明

图1为现有水平对接连通采卤的主视图。

图2为图1中直井—水平井组成的采卤单元在平面上对应的溶腔投影面积示意图。

图3为本发明实施例的主视图。

图4为图3中两直井在平面上对应的溶腔投影面积示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

如图3、图4所示，该实施例的一种岩盐矿山开采方法，包括以下步骤：a）施工一口直井1并建盐槽；b）施工一口直井2并建盐槽；c）施工一口水平井3，水平井包括直井段、增斜段4和水平段5，其水平段5与直井1和2的盐槽连通；d）在水平井3的水平段5注水泥6封堵，将水平井3与邻近的直井2隔开，两直井1和2仍保持连通；e）通过两直井1和2实施水平对接连通采卤；f)将水平井3改造成直井，在此井内实施单井对流采卤。

本发明通过水泥6封堵水平段5，最终由两口直井1、2构成一个采卤单元，消除了原套管鞋处至增斜段4的岩盐不能溶解和起溶点偏移的问题，在平面上两口直井1、2形成的溶腔投影面积7更大，可提高岩盐资源的回采率；水平井3还可实施单井对流采卤；

本发明不限于上述实施方式，两口直井1、2构成一个采卤单元后，也可将水平井3改造成直井，并将其作为下一个连通采卤单元的一直井，可实现更为高效的采卤。

技术特征：

1.一种岩盐矿山开采方法，包括以下步骤：a）施工一口直井a并建盐槽；其特征在于还包括：b）施工一口直井b并建盐槽；c）施工一口水平井，水平井包括直井段、增斜段和水平段，其水平段与直井a和b的盐槽连通；d）在水平井的水平段注水泥封堵，将水平井与邻近的直井隔开，两直井a和b仍保持连通；e）通过两直井a和b实施水平对接连通采卤。

2.根据权利要求1所述的一种岩盐矿山开采方法艺，其特征在于：f)再将水平井改造成直井，在此井内实施单井对流采卤。

3.根据权利要求1所述的一种岩盐矿山开采方法，其特征在于：f)再将水平井改造成直井，并将其作为下一个连通采卤单元的一直井。

技术总结

本发明公开了一种岩盐矿山开采方法，包括以下步骤：A）施工一口直井A并建盐槽；其特征在于还包括：B）施工一口直井B并建盐槽；C）施工一口水平井，水平井包括直井段、增斜段和水平段，其水平段与直井A和B的盐槽连通；D）在水平井的水平段注水泥封堵，将水平井与邻近的直井隔开，两直井A和B仍保持连通；E）通过两直井A和B实施水平对接连通采卤；本发明消除了套管鞋处至增斜段的岩盐不能溶解和起溶点偏移的问题，可提高岩盐资源的回采率。

技术研发人员：王强;魏勇;汤福彬;陈光彬

受保护的技术使用者：四川盐业地质钻井大队

技术研发日：2019.09.26

技术公布日：2019.12.13