露天轉地下開採中的礦柱回收和墊層成形一體化技術的製作方法

2023-05-31 15:29:31

專利名稱：露天轉地下開採中的礦柱回收和墊層成形一體化技術的製作方法
技術領域：
本發明涉及露天轉地下開採技術，具體涉及露天轉地下開採過程中的礦柱回採及墊層形成技術，可在黑色、有色、化工等非煤固體礦山露天轉地下開採中廣泛應用。
背景技術：
當礦產資源埋藏深度過大採用露天開採在技術上、經濟上不合理必須進行地下開採。目前，我國大部分黑色金屬露天礦山即將面臨由露天轉入地下開採的問題。由露天開採轉入地下開採會遇到許多新的技術問題，而如何實現轉折期間的平穩過渡、降低採礦成本、提高資源回採率是企業最關心的主要問題。在露天轉地下開採的礦山中，對於深部使用崩落法的礦山，前期墊層的形成主要是採用在回採前期人工將廢石回填於露天坑，或者人工誘導使露天邊坡失穩。這些方法投入大、耗時耗力，礦山在露天轉入地下過程中，較難平穩過渡。中國選礦技術網2008年8月18日發表的「露天轉地下開採時的開採技術」一文指出，露天轉地下開採採用空場採礦法和充填採礦法時，一般要留境界礦柱；採用崩落採礦法時，可不留境界礦柱，但需要形成一定厚度的覆蓋層。關於境界頂柱的安全厚度，因其影響因素較多或一些參數難於確定，也難採用理論計算的方法確定，在實踐生產中，大多數礦山仍參照類似礦山的經驗選取。根據礦巖的穩固性，其厚度一般為10 30m，通常境界頂柱的厚度，因露天開採爆破的影響，其厚度比一般地下開採的頂柱厚度大。但該文並沒有揭示礦柱回採及墊層形成的難題。

發明內容
本發明的目的就是針對現有技術存在的上述問題而提供一種露天轉地下開採中的礦柱回收和墊層成形一體化技術，該技術不僅可以實現露天與地下同時作業、平穩過渡，提高露天地下同時開採的安全性，而且回收礦柱的同時，還解決了崩落法回採所需的覆蓋墊層，大大減小了崩落法作業的貧化率。為實現本發明上述目的，本發明露天轉地下開採中的礦柱回收和墊層成形一體化技術通過以下技術方案來實現:
在露天轉地下開採過程中，首先在露天坑底部留設足夠厚度的境界頂柱，以保證地下開採的安全。然後在地下開採第一中段採用留設較大參數礦柱的空場法回採，以減弱地下開採對露天邊坡的影響。待第一中段和露天開採完畢，在進行礦柱回收的同時形成下中段崩落法所需的覆蓋層。其具體工藝、步驟為:
1)在露天開採進入後期，為保證地下開採的安全，預留露天坑底境界頂柱，並同步採用大參數間柱空場法對地下開採第一中段進行地下開採，在地下開採的空場法區段內布置有礦房和礦柱，所述的境界頂柱的厚度為30 40m，所述的礦柱的尺寸為10 16m ；
2)在露天開採和空場法區段開採結束時，採用露天鑿巖設備在露天坑底境界頂柱內布置炮孔，採用空場法區段內開採時使用的鑿巖設備在礦柱內布置炮孔，然後同時裝藥分段起爆，先起爆礦柱內炮孔，再起爆露天坑底境界頂柱內炮孔，爆破後的礦石堆不僅可在下中段出礦時放出，而且是下中段崩落法回採時良好的覆蓋墊層。起爆落下的礦石形成墊層；
3)在地下開採的下中段再採用崩落法採礦，在崩落法區段開採時順帶回收墊層的礦
O所述的礦柱的尺寸最佳為12 15m,所述的礦房尺寸以12 15m為宜。本發明針對露天轉地下崩落法過程中，覆蓋墊層需要在開採前期通過對露天坑回填或者誘導邊坡失穩形成後，才能開始地下採礦。通過本發明技術方案中的預留的境界頂柱、採用大參數間柱空場法，實現露天與地下同時作業、平穩過渡，提高露天地下同時開採的安全性。回收礦柱的同時，利用崩落的礦柱自然形成下中段回採的墊層，不僅回收了大量的礦石，還解決了崩落法回採所需的覆蓋墊層。利用礦石堆作為墊層大大減小了崩落法作業的貧化率。


圖1為礦柱回收和墊層成形一體化技術的形成過程示意圖。附圖標記為:1—露天坑底境界頂柱，2—礦房,3—礦柱,4一墊層。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明露天轉地下開採中的礦柱回收和墊層成形一體化技術作進一步詳細說明。

由圖1所示的礦柱回收和墊層成形一體化技術的形成過程示意圖可以看出，本發明在露天轉地下崩落法過程中，增加了地下空場法區段。待露天開採和空場法全部開採結束後，才真正轉為崩落法開採。為了實現露天轉地下礦山平穩過渡，在露天開採的後期，露天和地下同時生產，在露天開採區段和地下開採區段間留設了 30 40m的境界頂柱I。在空場法區段內，布置有礦房2和礦柱3。為了保護露天開採的安全，空場法區段內適當加大了所留設礦柱3的尺寸，由一般空場法礦柱尺寸的3m 5m加大到12m 15m。將礦柱尺寸加大的作用一是為了增加採空的礦房2的穩定程度，二是為了後期回收礦柱時便於鑿巖。露天開採和空場法區段開採結束時，為了形成崩落法區段內所需的墊層。使用露天鑿巖設備在境界頂柱I內布置炮孔；由於礦柱3在開採前期留設時，已適當加大了參數，故可在礦柱3內布置鑿巖道進行鑿巖，採用空場法區段回採時使用的鑿巖設備在礦柱3內布置炮孔。然後同時裝藥分段起爆，先起爆礦柱3內炮孔，再起爆境界頂柱I內炮孔。最後覆蓋墊層4形成，同時崩落的礦柱本身就是礦石，隨著下部崩落法區段的回採，可以順帶回收。
權利要求
1.ー種露天轉地下開採中的礦柱回收和墊層成形一體化技術，其特徵在於採用以下技術方案: 1)在露天開採進入後期，預留露天坑底境界頂柱(1)，同步採用大參數間柱空場法對地下開採第一中段進行地下開採，在地下開採的空場法區段內布置有礦房(2)和礦柱(3)，所述的境界頂柱(I)的厚度為30 40m,所述的礦柱(3)的尺寸為10 16m ； 2)在露天開採和空場法區段開採結束時，採用露天鑿巖設備在露天坑底境界頂柱(I)內布置炮孔，採用空場法區段內開採時使用的鑿巖設備在礦柱(3)內布置炮孔，然後同時裝藥分段起爆，先起爆礦柱(3)內炮孔，再起爆露天坑底境界頂柱(I)內炮孔,起爆落下的礦石形成墊層(4); 3)在地下開採的下中段再採用崩落法採礦，在崩落法區段開採時順帶回收墊層(4)的礦石。
2.如權利要求1所述的露天轉地下開採中的礦柱回收和墊層成形一體化技術，其特徵在於:所述的礦柱(3)的尺寸為12 15m。
3.如權利要求1或2所述的天轉地下開採中的礦柱回收和墊層成形一體化技術，其特徵在於:所述的礦房尺寸為12 15m。
全文摘要
本發明公開了一種露天轉地下開採中的礦柱回收和墊層成形一體化技術在露天開採進入後期，預留露天坑底境界頂柱(1)，同步採用大參數間柱空場法對地下開採第一中段進行地下開採；在露天開採和空場法區段開採結束時，在境界頂柱(1)內布置炮孔，在礦柱(3)內布置炮孔，然後同時裝藥分段起爆，先起爆礦柱(3)內炮孔，再起爆露天坑底境界頂柱(1)內炮孔，起爆落下的礦石形成墊層(4)；在地下開採的下中段再採用崩落法採礦，在崩落法區段開採時順帶回收墊層(4)的礦石。本發明不僅實現了露天與地下同時作業、平穩過渡，提高露天地下同時開採的安全性，回收了大量的礦石，還解決了崩落法回採所需的覆蓋墊層，大大減小了崩落法作業的貧化率。
文檔編號E21C41/16GK103114855SQ201310059938
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月26日 優先權日2013年2月26日
發明者王運敏, 汪為平, 孫麗軍 申請人:中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司