【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地下采矿的领域，尤其涉及一种立体井扩展采掘系统及采掘方法。
技术介绍
1、深部地层的地应力强、地压大，水体下的地层包括海底地层存在不可控透水的风险，因此在对深部地层与海底地层进行采矿时存在地压高、落顶透水、开采难度大等问题，现有技术中的采掘方案一般是竖井巷道法，通过开设大量的竖井与巷道，从而采掘地下的矿产，但随着采矿的地层深度增加，对应的采掘成本陡增，目前的采矿技术成本高昂，施工复杂，难以适应深部地层与海底地层采矿需求。在实际进行采矿作业时，为了确保采矿车顺利通过，用于运送设备的竖井直径达到10米左右，巷道的宽度或高度往往达到5-10米，而且巷道的横截面形状也不规则。但是由于竖井与以及数米高的巷道难于在深部地层条件下保持稳定，而且在一些开采环境下还需要工作人员下井调试井下的采矿设备，使得采矿过程操作相对困难，提高了深部地层与海底地层采掘成本。此外，上覆岩层压力、地应力随着深度增加而增加，超过300米时就会有冲击地压的风险。
2、实际上，多数金属矿以脉状、豆荚状、团块状或者更为分散的矿脉以及团块形式分布，以竖井巷...
【技术保护点】
1.一种立体井扩展采掘系统，其特征在于，包括连通至采矿位置的交通井、填充在交通井内的井硐工作液、基于交通井执行采掘作业的三维扩展采掘装置以及负责输送矿石的井筒输矿装置，所述交通井包括直径小于2米且井深大于100米的通道井以及与所述通道井连通的若干条分支井，
2.如权利要求1所述的一种立体井扩展采掘系统，其特征在于，部分或全部的相邻所述分支井的布井距离小于分支井长度的10倍，所述硐体包括扩容形成的硐室与硐道，所述硐道的平均截面面积为分支井孔截面积的5倍以上，所述硐室最大截面面积为分支井孔截面积的10倍以上。
3.如权利要求1所述的一种立体井扩展采...
【技术特征摘要】
1.一种立体井扩展采掘系统，其特征在于，包括连通至采矿位置的交通井、填充在交通井内的井硐工作液、基于交通井执行采掘作业的三维扩展采掘装置以及负责输送矿石的井筒输矿装置，所述交通井包括直径小于2米且井深大于100米的通道井以及与所述通道井连通的若干条分支井，
2.如权利要求1所述的一种立体井扩展采掘系统，其特征在于，部分或全部的相邻所述分支井的布井距离小于分支井长度的10倍，所述硐体包括扩容形成的硐室与硐道，所述硐道的平均截面面积为分支井孔截面积的5倍以上，所述硐室最大截面面积为分支井孔截面积的10倍以上。
3.如权利要求1所述的一种立体井扩展采掘系统，其特征在于，在所述设备本体通过侧向延伸段与扩展采掘机构连接的情况下，所述通道井内还设有引导扩展采掘机构由通道井偏离朝任一分支井偏转的斜向结构，所述斜向结构连接有驱使斜向结构沿通道井轴向移动移动的行进组件以及驱使斜向结构绕通道井轴线转动的旋转组件，或所述斜向器通过钻杆驱动以实现在井下定位及旋转。
4.如权利要求3所述的一种立体井扩展采掘系统，其特征在于，所述斜向器的斜向结构还连接有姿态传感器和/或位置传感器，所述姿态传感器以及位置传感器均以无线通信或通讯线路通讯的方式与井外的控制终端传输数据。
5.如权利要求1所述的一种立体井扩展采掘系统，其特征在于，当所述扩展采掘机构的工作部件以旋转的形式进行采掘作业时，所述侧向延伸段或径向延伸臂内设有可转动的传动轴，所述动力总成通过驱使传动轴转动以带动扩展采掘机构的工作部件运行，或
6.如权利要求1所述的一种立体井扩展采掘系统，其特征在于，当所述侧向延伸段包括依次铰接的多个铰接短节时，相邻所述铰接短节之间可转动的角度范围限制在30度以内。
7.如权利要求1所述的一种立体井扩展采掘系统，其特征在于，所述扩展采掘机构还包括用于钻掘形成分支井的钻头。
8.如权利要求1所述的一种立体井扩展采掘系统，其特征在于，所述扩展采掘机构还设有用于检测扩展采掘机构姿态的陀螺仪、姿态传感器和/或位置传感器，所述陀螺仪、姿态传感器和/或位置传感器以无线通信或通讯线路通讯的方式与井外的控制终端传输数据。
9.如权利要求1所述的一种立体井扩展采掘系统，其特征在于，所述三维扩展采掘装置还包括用于对落石或采掘的大块矿石进行再破碎的再破碎总成，所述再破碎总成包括破碎锤、破碎颚、破碎钳、铰刀中的一种或多种；或
10.如权利要求1所述的一种立体井扩展采掘系统，其特征在于，所述井筒输矿装置包括用于输送矿石颗粒的柔性输矿管以及用于驱动矿石颗粒流动的输送动力模块，所述柔性输矿管的一端延伸至通道井的井口外或与通道井连通的其他工艺井的井口外，柔性输矿管的另一端连接至三维延伸机构，并随所述三维延伸机构在交通井内移动，所述输送动力模块包括设置于交通井内的矿浆泵或增压泵；或所述输送动力模块包括用于向井下注入低密度介质的低密度介质注入泵或回压泵。
11.如权利要求1所述的一种立体井扩展采掘系统，其特征在于，在所述扩展采掘机构包括裂石总成的情况下，所述扩展采掘装置还包括对分支井井壁进行钻孔的钻孔总成，所述裂石总成基于钻孔总成钻出的孔对分支井井壁进行破碎作业。
12.如权利要求1所述的一种立体井扩展采掘系统，其特征在于，所述三维延伸机构还包括用于阻碍三维延伸机构倾倒或翻滚的固定装置，固定装置包括沿通道井径向往复移动的固定组件与驱动所述固定组件往复移动的往复驱动组件，所述固定装置连接在设备本体上和/或通道井内的固定物上，当所述固定装置抵紧在所述设备本体与通道井内的固定物之间时，所述三维延伸机构的位置被固定装置锁定，和/或
13.如权利要求12所述的一种立体井扩展采掘系统，其特征在于，在所述固定装置包括固定组件与往复驱动组件的情况下，所述设备本体包括沿通道井轴线方向排列的至少两个爬行段，每个所述爬行段均设有固定装置，两个相邻爬行段之间...
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