空场法转崩落法过程中覆盖层强制崩落与自然冒落组合构造方法技术

一种空场法转崩落法过程中覆盖层强制崩落与自然冒落组合构造方法，包括以下步骤：(1)计算崩落法所需覆盖层厚度；(2)分别向下盘围岩、上盘围岩、顶柱、底柱、间柱开凿炮孔，用于后续的强制崩落、自然冒落以及矿柱回收；(3)毫秒延迟爆破顶柱、已构造覆盖层一侧的间柱以及下盘围岩；(4)然后将空场法底柱视作无底柱分段崩落法的一个分段进行回收，铲运机平底结构出矿；(5)随着空场法底柱回收以及后续矿体崩落法回采工作的推进，采空区上盘围岩暴露面积逐渐增大，达到极限暴露面积后，上盘围岩自然冒落，冒落废石形成另一部分覆盖层。本发明专利技术为中深部急倾斜中厚矿体由空场法转向崩落法开采提供一种覆盖层构造方法。提供一种覆盖层构造方法。提供一种覆盖层构造方法。

【技术实现步骤摘要】
空场法转崩落法过程中覆盖层强制崩落与自然冒落组合构造方法


[0001]本专利技术涉及一种崩落法覆盖层构造方法，具体为一种适用于急倾斜中厚矿体空场法转崩落法过程中覆盖层强制崩落与自然冒落组合构造方法。

技术介绍

[0002]占我国较大资源赋存比例的低价值急倾斜中厚矿体，随着矿体埋深增加，地应力增大、矿岩破碎程度加剧，沿用传统的阶段矿房法开采，矿石贫化率增加、采场事故多发。通常认为，进入中深部开采时，空场法调整有三个主要方向：一是改进为控顶类空场法，二是转为充填法，三是转为崩落法。其中崩落法在生产成本、安全性和工艺连续性方面有一定优势，特别是在地表允许崩落时有更大优势；而空场法转为崩落法需要考虑如何构造覆盖层，以满足后续崩落法的适用条件。
[0003]目前，采矿手册中崩落采矿法覆盖层构造方法主要有：(1)人工回填废石；(2)自然冒落；(3)强制崩落；(4)暂留矿石为覆盖层；这四种方法使用条件不同，各有优缺点。人工回填废石主要在露天转地下开采时使用；自然冒落要求上盘围岩不稳固，但冒落时机、覆盖层形成过程难以控制；强制崩落法需要在上盘围岩中开掘工程，施工工期长，施工成本高；暂留矿石为覆盖层则积压矿石，实则积压资金。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对急倾斜中厚矿体中深部开采，提出一种空场法转崩落法过程中覆盖层强制崩落与自然冒落组合构造方法。首先依次爆破顶柱、间柱、下盘围岩，其中先爆破部分产生的散体介质作为后爆破部分的缓冲层，利用空场法底部结构进行出矿，下盘围岩强制崩落的废石滞留于采场内用于形成覆盖层的主要部分；然后将空场法底柱视作无底柱分段崩落法的一个分段进行回收，采用铲运机平底结构出矿。
[0005]为更好地构造覆盖层，原空场法各分段水平矿柱内开凿垂直于联络道的上盘围岩凿岩巷道、下盘围岩凿岩巷道，在每分段水平的上盘围岩凿岩巷道内开凿束状中深孔，通过对顶柱、间柱、下盘围岩、底柱的爆破震动作用，以强化上盘围岩的破碎程度。随着后续回采放矿工作进行，采空区上盘围岩暴露面积逐渐增大，达到极限暴露面积后，上盘围岩自然冒落，冒落废石形成另一部分覆盖层。
[0006]本专利技术的技术方案是：空场法转崩落法过程中覆盖层强制崩落与自然冒落组合构造方法，包括如下步骤：
[0007](1)计算崩落法所需覆盖层厚度；
[0008]计算崩落法所需覆盖层厚度的理论公式为：
[0009][0010]式中，H为覆盖层厚度m；h为分段高度m；N
i
为分层数，r为废石混入率，k为矿石回采率；γ
矿
为矿石比重、γ
废
为废石比重；
[0011](2)位于间柱每分段的上盘、下盘围岩凿岩巷道分别向上盘、下盘围岩内开凿束状中深孔，其中上盘围岩的中深孔为自然冒落提供弱化结构面，下盘围岩的中深孔作为强制崩落的炮孔；位于间柱的分段凿岩巷道向间柱内凿竖直平行中深孔，位于顶柱的凿岩巷道内向顶柱开凿水平中深孔，位于底柱的出矿巷道向底柱与桃形矿柱开凿竖直浅孔；
[0012](3)完成炮孔施工后，采用毫秒延迟爆破顶柱、已构造覆盖层一侧的间柱、下盘围岩延迟爆破需保证先崩落顶柱，后崩落间柱，最后强制崩落下盘围岩，其中先爆破部分产生的散体介质作为后爆破部分的缓冲层，下盘围岩强制崩落的废石滞留于采场内用于形成覆盖层的主要部分；
[0013](4)然后将空场法底柱视作无底柱分段崩落法的一个分段进行回收，每排炮孔间距1.3～1.7m，每循环爆破3～5排炮孔，底柱每循环爆破的崩落步距约为4～6m；底柱属于挤压爆破单耗为0.4～0.6kg/t；采用铲运机平底结构出矿；
[0014](5)通过对顶柱、间柱、下盘围岩、底柱的爆破震动作用，以强化上盘围岩的破碎程度，随着底柱回收与崩落法开采，覆盖层逐渐下降，空区上盘围岩暴露面积逐渐增大，达到极限暴露面积后，上盘围岩自然冒落，冒落废石形成另一部分覆盖层。
[0015]步骤(1)所述的计算崩落法所需覆盖层厚度是按照经验法、理论计算法分别确定覆盖层厚度，覆盖层厚度按照不同计算方法选取较大值。
[0016]步骤(2)所述的上盘、下盘围岩凿岩巷道规格2
×
2m2，顶柱厚度为6～10m，所述的间柱宽度6～10m，所述的底柱厚度8～12m，所述的顶柱凿岩巷道规格2
×
2m2，所述的上盘围岩中深孔长度为10～23m，所述的下盘围岩中深孔长度为8～26m，所述的间柱内竖直平行中深孔6～8m，所述的顶柱水平中深孔6～23m，所述的底柱内浅孔3～6m。
[0017]步骤(3)所述的毫秒延时爆破为20～300ms，先爆破的顶柱与间柱作为缓冲层厚度为18～24m，强制爆破的下盘围岩覆盖层厚度≥20m。
[0018]步骤(5)所述的空区上盘围岩极限暴露面积根据劳布舍尔崩落图与马修斯稳定图综合确定。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的优点是：
[0020](1)强制崩落与自然冒落技术组合提高了覆盖层的构造效率；
[0021](2)提高了空场法转崩落法矿柱矿石的回收率；
[0022](3)充分利用缓冲层，保证覆盖层构造过程的爆破安全；
[0023](4)充分利用上盘岩石的自然冒落特性，冒落废石可持续为后续开采提供部分覆盖层。
附图说明
[0024]图1为空场法转崩落法过程中覆盖层强制崩落与自然冒落组合构造方法炮孔布置图I
‑
I剖面图。
[0025]图2为空场法转崩落法过程中覆盖层强制崩落与自然冒落组合构造方法炮孔布置图II
‑
II剖面图。
[0026]图3为空场法转崩落法过程中覆盖层强制崩落与自然冒落组合构造方法顶柱、间
柱与下盘围岩爆破I
‑
I剖面图。
[0027]图4为空场法转崩落法过程中覆盖层强制崩落与自然冒落组合构造方法顶柱、间柱与下盘围岩爆破II
‑
II剖面图。
[0028]图5为空场法转崩落法过程中覆盖层强制崩落与自然冒落组合构造方法回收顶柱、间柱与矿石底柱示意图。
[0029]图中标记为：阶段运输巷道1；底柱2；底柱回收炮孔3；桃形矿柱4；桃形矿柱回收炮孔5；电耙道6；间柱7；间柱回收炮孔8；下阶段未采矿体9；上盘岩体裂隙10；间柱人行通风井11；间柱分段凿岩巷道12；顶柱凿岩巷道13；采空区14；顶柱15；顶柱回收炮孔16；漏斗17；下盘围岩中深孔18；下盘围岩凿岩巷道19；上盘围岩凿岩巷道20；上盘围岩中深孔21；下盘强制崩落覆盖层22；回收的顶柱与间柱矿石23；下盘围岩裂隙24；上盘自然冒落矿石25，下盘围岩26，上盘围岩27。
具体实施方式
[0030]以下通过附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步详细描述。
[0031]本实施例为本专利技术所述的空场法转崩落法过程中覆盖层强制崩落与自然冒落组合构造方法的一个实例，包括以下步骤：
[0032](1)计算崩落法所需覆盖层厚度；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.空场法转崩落法过程中覆盖层强制崩落与自然冒落组合构造方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)计算崩落法所需覆盖层厚度；计算崩落法所需覆盖层厚度的理论公式为：式中，H为覆盖层厚度m；h为分段高度m；N
i
为分层数，r为废石混入率，k为矿石回采率；γ
矿
为矿石比重、γ
废
为废石比重；(2)位于间柱每分段的上盘、下盘围岩凿岩巷道分别向上盘、下盘围岩内开凿束状中深孔，其中上盘围岩的中深孔为自然冒落提供弱化结构面，下盘围岩的中深孔作为强制崩落的炮孔；位于间柱的分段凿岩巷道向间柱内凿竖直平行中深孔，位于顶柱的凿岩巷道内向顶柱开凿水平中深孔，位于底柱的出矿巷道向底柱与桃形矿柱开凿竖直浅孔；(3)完成炮孔施工后，采用毫秒延迟爆破顶柱、已构造覆盖层一侧的间柱、下盘围岩延迟爆破需保证先崩落顶柱，后崩落间柱，最后强制崩落下盘围岩，其中先爆破部分产生的散体介质作为后爆破部分的缓冲层，下盘围岩强制崩落的废石滞留于采场内用于形成覆盖层的主要部分；(4)然后将空场法底柱视作无底柱分段崩落法的一个分段进行回收，每排炮孔间距1.3～1.7m，每循环爆破3～5排炮孔，底柱每循环爆破的崩落步距约为4～6m；底柱属于挤压爆破单耗为0.4～0.6kg/t；采用铲运机平底结构出矿；(5)通过对顶柱、间柱、下盘围岩、底柱的爆破震动作用，以强化上盘围岩的破碎程度，随着底柱回收与崩落法...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆发，甘泉，段志伟，覃亲喜，肖体群，林开汕，吴贤图，韦志兴，唐秀伟，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：