專利名稱：高地應(yīng)力硬巖誘導(dǎo)致裂工程布置及非爆破回采工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采礦工藝，特別是涉及一種高地應(yīng)力礦山誘導(dǎo)致裂、非爆破連續(xù)開采工藝。該方法主要適用于高埋深礦體，礦體走向較長、礦體較規(guī)整、礦巖中等穩(wěn)固以上，水平 緩傾斜 傾斜中厚礦體的開采。
背景技術(shù)：
越來越多的礦山進(jìn)入深部開采階段，高埋深就意味著高地應(yīng)力，高應(yīng)力硬巖開挖過程中表現(xiàn)出“好鑿易爆”、“開挖卸荷后巖體碎裂化”、“小擾動(dòng)后巖石自裂”等現(xiàn)象，且容易誘發(fā)巖爆、分區(qū)破裂等災(zāi)害，對(duì)安全高效生產(chǎn)帶來了諸多不便。采煤機(jī)的研制成功，造就了煤礦“地下煤礦開采的綜采法”，涌現(xiàn)出大量千萬噸礦井；露天礦大型設(shè)備的研制成功，實(shí)現(xiàn)了大型和超大型露天礦“間斷一連續(xù)開采工藝”理念，大幅提升了露天礦山的生產(chǎn)能力；金屬礦山地下開采，幾乎全部采用爆破方式回采，且狹小的地下井巷不適合大型設(shè)備應(yīng)用，生產(chǎn)能力有限。因此，充分利用高應(yīng)力硬巖的高儲(chǔ)能誘導(dǎo)致裂礦石，實(shí)現(xiàn)非爆破高效開采是本 發(fā)明的創(chuàng)新核心。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種機(jī)械化程度高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)能力大的高地應(yīng)力硬巖誘導(dǎo)致裂工程布置及非爆破回采工藝。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的高地應(yīng)力硬巖誘導(dǎo)致裂工程布置及非爆破回采工藝，其工藝條件如下I、深部高地應(yīng)力礦山開采礦山開采深度600m以上，礦體傾角不限；礦體厚度15m以內(nèi)的礦體誘導(dǎo)巷道沿走向布置，超過15m時(shí)，誘導(dǎo)巷道垂直走向布置，礦巖均中等穩(wěn)固及以上；2、誘導(dǎo)巷道布設(shè)在礦層脈內(nèi)視上、下盤圍巖穩(wěn)定程度，將誘導(dǎo)巷道布設(shè)在圍巖更穩(wěn)固的礦體一側(cè)，誘導(dǎo)巷道尺寸高X寬=3mX4m，若下一步致裂后回采設(shè)備尺寸較大，適當(dāng)增大誘導(dǎo)巷道的尺寸，誘導(dǎo)巷道形態(tài)為方形或梯形，有利于地應(yīng)力集中，作用于誘導(dǎo)巷道周圍礦層，誘導(dǎo)致裂礦石；3、誘導(dǎo)致裂后礦石回采誘導(dǎo)致裂程度取決于礦體節(jié)理裂隙發(fā)育程度、原巖應(yīng)力大小及應(yīng)力集中水平，礦石若大面積致裂崩落，直接用鏟運(yùn)機(jī)相關(guān)設(shè)備出礦；若致裂效果只限于礦體內(nèi)部裂紋擴(kuò)展，無大規(guī)模崩落現(xiàn)象，用掘進(jìn)機(jī)相關(guān)設(shè)備非爆破連續(xù)開采，銜接好出礦與回采設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)類似煤礦的真正意義上的連續(xù)回采；4、做好人員和設(shè)備通過區(qū)域的頂板支護(hù)工作采用錨網(wǎng)支護(hù)為主的支護(hù)方式，確保在非爆破回采過程中的頂板穩(wěn)固，在誘導(dǎo)巷道頂板利用開縫式錨桿，施工參數(shù)為2X2m，并懸掛鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格為100_X IOOmm，每張金屬網(wǎng)大小為IOOOmmX 2000mm ;5、回采過程中通風(fēng)技術(shù)為確保作業(yè)環(huán)境良好，采用抽出式局扇和人工水幕兩種方式除塵，誘導(dǎo)巷道壁上設(shè)置抽出式局扇，局扇及時(shí)延長至作業(yè)面；選取較大的密集噴水頭自制密集噴水頭，作業(yè)時(shí)間噴射水霧除塵。采用上述技術(shù)方案的高地應(yīng)力硬巖誘導(dǎo)致裂工程布置及非爆破回采工藝，適用于深部礦山，即開采深度600m以上的礦山，進(jìn)入深部開采后，重力引起的垂直原巖應(yīng)力加上構(gòu)造應(yīng)力通常就超過工程巖體的抗壓強(qiáng)度(> 20MPa)，而由于工程開挖所引起的應(yīng)力集中水平則更是遠(yuǎn)大于工程巖體的強(qiáng)度(> 40MPa)。此時(shí)，礦石處于高儲(chǔ)能狀態(tài)，利用其自身高儲(chǔ)能致裂，在待開礦層中應(yīng)用爆破或相關(guān)機(jī)械(如掘進(jìn)機(jī))開挖一條高X寬=3mX4m誘導(dǎo)巷道，誘導(dǎo)巷道的開挖引起地應(yīng)力調(diào)整能促使礦石破裂，誘導(dǎo)巷道開挖后短時(shí)間內(nèi)，局部礦石會(huì)自發(fā)崩落，其他未崩落的礦石可用機(jī)械方式回采，生產(chǎn)能力得到提高。在礦巖誘導(dǎo)致裂后繼續(xù)作業(yè)，要加強(qiáng)人員和設(shè)備通過地區(qū)的頂板支護(hù)，選取錨網(wǎng)支護(hù)方式，并用掘進(jìn)機(jī)等相關(guān)設(shè)備進(jìn)行致裂后礦石的非爆破回采，注意加強(qiáng)非爆破回采時(shí)的通風(fēng)，專利中涉及抽出式局 扇進(jìn)行局部通風(fēng)除塵等措施。本發(fā)明的其有益效果是①機(jī)械化程度高、勞動(dòng)強(qiáng)度低礦石誘導(dǎo)致裂后可采用無軌設(shè)備開采，配備鏟運(yùn)機(jī)及坑內(nèi)自卸卡車、錨桿臺(tái)車等先進(jìn)采礦設(shè)備，不僅機(jī)械化程度高，而且節(jié)省了勞動(dòng)力，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，加大了采礦工效及作業(yè)的安全性。②生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)能力大爆破方法開采時(shí)單個(gè)礦房生產(chǎn)能力為515t/d ;而誘導(dǎo)致裂后礦石開采，單個(gè)礦房每天兩個(gè)班，每班有效生產(chǎn)時(shí)間大概6個(gè)小時(shí)，則機(jī)械開采礦房生產(chǎn)能力約為867t/d，生產(chǎn)能力提高了 352t/d，提高了約68%。綜上所述，本發(fā)明是一種機(jī)械化程度高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)能力大的高地應(yīng)力硬巖誘導(dǎo)致裂工程布置及非爆破回采工藝。


圖I為本發(fā)明誘導(dǎo)巷道致裂示意圖。圖2為誘導(dǎo)巷道布設(shè)及非爆開采示意圖。圖3為沿圖2中III-III向剖示圖。圖4為沿圖2中II - II向剖示圖。圖5為誘導(dǎo)巷道巷斷面圖。圖6為錨網(wǎng)支護(hù)是示意圖。圖7為抽出式局扇安裝示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。參見圖I、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6，圖中I-石門，2_誘導(dǎo)巷道，3_第一機(jī)掘巷道，4-第二機(jī)掘巷道，5-掘進(jìn)機(jī)準(zhǔn)備空間，6-抽出式局扇及風(fēng)筒，7-上盤圍巖，8-礦層，9-下盤圍巖，10-誘導(dǎo)致裂，11-開采擾動(dòng)，12-應(yīng)力集中，13-鋼筋網(wǎng)，14-開縫式錨桿，本發(fā)明提供的高地應(yīng)力硬巖誘導(dǎo)致裂工程布置及非爆破回采工藝，其工藝條件如下
I、深部高地應(yīng)力礦山開采礦山開采深度600m以上；礦體傾角不限；礦體厚度15m以內(nèi)的礦體誘導(dǎo)巷道沿走向布置，超過15m時(shí)，誘導(dǎo)巷道垂直走向布置，礦巖均中等穩(wěn)固及以上；2、誘導(dǎo)巷道布設(shè)在礦層脈內(nèi)視上、下盤圍巖穩(wěn)定程度，將誘導(dǎo)巷道布設(shè)在圍巖更穩(wěn)固的礦體一側(cè)，誘導(dǎo)巷道尺寸高X寬=3mX4m，若下一步致裂后回采設(shè)備尺寸較大，適當(dāng)增大誘導(dǎo)巷道的尺寸，誘導(dǎo)巷道形態(tài)為方形或梯形，有利于地應(yīng)力集中，作用于誘導(dǎo)巷道周圍礦層，誘導(dǎo)致裂礦石；3、誘導(dǎo)致裂后礦石回采誘導(dǎo)致裂程度取決于礦體節(jié)理裂隙發(fā)育程度、原巖應(yīng)力大小及應(yīng)力集中水平，礦石若大面積致裂崩落，直接用鏟運(yùn)機(jī)相關(guān)設(shè)備出礦；若致裂效果只限于礦體內(nèi)部裂紋擴(kuò)展，無大規(guī)模崩落現(xiàn)象，用掘進(jìn)機(jī)相關(guān)設(shè)備非爆破連續(xù)開采，銜接好出礦與回采設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)類 似煤礦的真正意義上的連續(xù)回采；4、做好人員和設(shè)備通過區(qū)域的頂板支護(hù)工作采用錨網(wǎng)支護(hù)為主的支護(hù)方式，確保在非爆破回采過程中的頂板穩(wěn)固，在誘導(dǎo)巷道頂板利用開縫式錨桿，施工參數(shù)為2X2m，并懸掛鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格為100_X IOOmm，每張金屬網(wǎng)大小為IOOOmmX 2000mm。5、回采過程中通風(fēng)技術(shù)為確保作業(yè)環(huán)境良好，采用抽出式局扇和人工水幕兩種方式除塵，誘導(dǎo)巷道壁上設(shè)置抽出式局扇，局扇及時(shí)延長至作業(yè)面；選取較大的密集噴水頭自制密集噴水頭，作業(yè)時(shí)間噴射水霧除塵。實(shí)施例I :貴州開陽磷礦高地應(yīng)力硬巖誘導(dǎo)致裂工程布置及工藝技術(shù)。馬路坪礦開采范圍為洋水背斜東翼的一部分，南起E 14+40勘探線，北至F210斷層，走向長2880m;礦體平均真厚度6. 5m，平均傾角33°，容重為2. 78t/m3 ;傾向?yàn)?00° 125°，礦層在走向上厚度較穩(wěn)定；礦石品位平均為34. 03% ;礦層與頂?shù)装鍑鷰r界線清楚，頂板為白云巖，穩(wěn)固，礦層直接底板為石英砂巖或紅頁巖，中等穩(wěn)固。
具體實(shí)施方案①由于礦體傾角33°且上盤白云巖穩(wěn)固，故選用梯形誘導(dǎo)巷道，布設(shè)的礦層的上盤，巷道具體尺寸如圖I所示。誘導(dǎo)巷道布置的礦層脈內(nèi)。②開挖誘導(dǎo)巷道致裂礦石后，運(yùn)用掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行沿著誘導(dǎo)巷道礦石回采，回采過程中不斷用鏟運(yùn)機(jī)清理采出的礦石，直接運(yùn)至溜井或卡車運(yùn)輸至溜井。③采用錨網(wǎng)支護(hù)，錨桿選用開縫式錨桿，間距X排距=0.9m X I. 5m，并懸掛鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格為10Omm X 100mm,每張金屬網(wǎng)大小為IOOOmmX 2000mm。④安設(shè)抽出式局扇進(jìn)行局部通風(fēng)，確保機(jī)械非爆開采礦石的作業(yè)環(huán)境良好，避免粉塵過作業(yè)人員的危害；并用噴水頭在作業(yè)時(shí)間內(nèi)噴射水霧除塵。該誘導(dǎo)致裂、非爆采礦方法使礦山生產(chǎn)能力大幅度提高，單個(gè)礦房每天兩個(gè)班，每班有效生產(chǎn)時(shí)間大概6個(gè)小時(shí)，則機(jī)械開采礦房生產(chǎn)能力約為867t/d，比爆破回采方式提高了 70%左右。
權(quán)利要求
1.一種高地應(yīng)力硬巖誘導(dǎo)致裂工程布置及非爆破回采工藝，其特征在于 (1)、深部高地應(yīng)力礦山開采 礦山開采深度600m以上，礦體傾角不限；礦體厚度15m以內(nèi)的礦體誘導(dǎo)巷道沿走向布置，超過15m時(shí)，誘導(dǎo)巷道垂直走向布置，礦巖均為中等穩(wěn)固及以上； (2)、誘導(dǎo)巷道布設(shè)在礦層脈內(nèi) 視上、下盤圍巖穩(wěn)定程度，將誘導(dǎo)巷道布設(shè)在圍巖更穩(wěn)固的礦層一側(cè)，誘導(dǎo)致裂礦石； (3)、誘導(dǎo)致裂后礦石回采 誘導(dǎo)致裂程度取決于礦體節(jié)理裂隙發(fā)育程度、原巖應(yīng)力大小及應(yīng)力集中水平，致裂礦石若大面積崩落，直接用鏟運(yùn)機(jī)相關(guān)設(shè)備出礦；若致裂效果只限于礦體內(nèi)部裂紋擴(kuò)展，無大規(guī)模崩落現(xiàn)象，用掘進(jìn)機(jī)相關(guān)設(shè)備非爆破連續(xù)回采礦石，銜接好回采與出礦設(shè)備，實(shí)現(xiàn)類似煤礦的真正意義上的連續(xù)回采； (4)、做好人員和設(shè)備通過區(qū)域的頂板支護(hù)工作； (5)、回采過程中加強(qiáng)通風(fēng)除塵。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高地應(yīng)力硬巖誘導(dǎo)致裂工程布置及非爆破回采工藝，其特征是所述的誘導(dǎo)巷道的尺寸為高X寬=3mX4m，若下一步致裂后回采設(shè)備尺寸較大，適當(dāng)增大誘導(dǎo)巷道的尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高地應(yīng)力硬巖誘導(dǎo)致裂工程布置及非爆破回采工藝，其特征是所述的誘導(dǎo)巷道形態(tài)為方形或梯形，有利于地應(yīng)力集中，作用于誘導(dǎo)巷道周圍礦層。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的高地應(yīng)力硬巖誘導(dǎo)致裂工程布置及非爆破回采工藝，其特征是上述步驟(4)中所述的做好人員和設(shè)備通過區(qū)域的頂板支護(hù)工作，即在所述的誘導(dǎo)巷道頂板利用開縫式錨桿，施工參數(shù)為2X2m,并懸掛鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格為IOOmmX 100mm,每張金屬網(wǎng)大小為IOOOmmX 2000mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的高地應(yīng)力硬巖誘導(dǎo)致裂工程布置及非爆破回采工藝，其特征是上述步驟(4)中所述的回采過程中加強(qiáng)通風(fēng)除塵，即采用架設(shè)抽出式局扇和噴射水霧兩種方式通風(fēng)除塵，所述的抽出式局扇和人工水幕除塵，即在誘導(dǎo)巷道壁上設(shè)置抽出式局扇，局扇風(fēng)筒及時(shí)延長至作業(yè)面；自制密集噴水頭，作業(yè)時(shí)間噴射水霧除塵。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高地應(yīng)力硬巖誘導(dǎo)致裂工程布置及非爆破回采工藝，在待開礦層中應(yīng)用爆破或相關(guān)機(jī)械(如掘進(jìn)機(jī))開挖一條高×寬=3m×4m誘導(dǎo)巷道，誘導(dǎo)巷道的開挖引起地應(yīng)力調(diào)整能促使礦石破裂，誘導(dǎo)巷道開挖后短時(shí)間內(nèi)，局部礦石會(huì)自發(fā)崩落，其他未崩落的礦石可用機(jī)械方式回采，生產(chǎn)能力得到提高。在礦巖誘導(dǎo)致裂后繼續(xù)作業(yè)，要加強(qiáng)人員和設(shè)備通過地區(qū)的頂板支護(hù)，選取錨網(wǎng)支護(hù)方式，并用掘進(jìn)機(jī)等相關(guān)設(shè)備進(jìn)行致裂后礦石的非爆破回采，注意加強(qiáng)非爆破回采時(shí)的通風(fēng)，專利中涉及抽出式局扇進(jìn)行局部通風(fēng)除塵等措施。本發(fā)明是一種機(jī)械化程度高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)能力大的高地應(yīng)力硬巖誘導(dǎo)致裂工程布置及非爆破回采工藝。
文檔編號(hào)E21D19/00GK102865080SQ20121037747
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月8日
發(fā)明者李夕兵, 杜坤, 姚金蕊, 趙國彥, 杜紹倫, 馬春德, 周子龍, 尹土兵 申請(qǐng)人:中南大學(xué), 貴州開磷(集團(tuán))有限責(zé)任公司