一種露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采的楔形轉(zhuǎn)接過(guò)渡方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及金屬礦床露天與地下開(kāi)采技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采的楔 形轉(zhuǎn)接過(guò)渡方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)約90%的大型露天鐵礦山均已進(jìn)入深部開(kāi)采，其中許多礦山正在陸續(xù)轉(zhuǎn)入地 下開(kāi)采。在露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采的過(guò)渡期間，通常采用留境界礦柱或設(shè)置覆蓋層的過(guò)渡方法，露 天開(kāi)采和地下開(kāi)采相互干擾，安全生產(chǎn)條件差和產(chǎn)量銜接困難，致使我國(guó)露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采 的大型鐵礦山普遍出現(xiàn)減產(chǎn)過(guò)渡或停產(chǎn)過(guò)渡現(xiàn)象。宄其原因，主要是常規(guī)過(guò)渡方法將露天 開(kāi)采與地下開(kāi)采割離開(kāi)來(lái)，使礦體不能連續(xù)開(kāi)采。為釋放露天與地下的生產(chǎn)潛能以及解決 露天地下同時(shí)生產(chǎn)的相互干擾問(wèn)題，東北大學(xué)提出了露天轉(zhuǎn)地下過(guò)渡期協(xié)同開(kāi)采方法，即 露天開(kāi)采下盤側(cè)礦量，地下應(yīng)用誘導(dǎo)冒落法開(kāi)采上盤側(cè)礦量，與這一新型開(kāi)采方法相配合， 需要研發(fā)露天轉(zhuǎn)地下連續(xù)開(kāi)采與平穩(wěn)轉(zhuǎn)接的過(guò)渡方法，包括露天與地下開(kāi)采界線的合理劃 分、露天延深開(kāi)采與地下誘導(dǎo)冒落關(guān)鍵參數(shù)的確定方法，邊坡巖移危害控制以及工作面防 護(hù)技術(shù)等，以最大限度地消除露天地下同時(shí)開(kāi)采的相互干擾，充分釋放露天與地下的生產(chǎn) 能力，并改善露天地下的安全生產(chǎn)條件，從根本上解決過(guò)渡期安全開(kāi)采與產(chǎn)能銜接難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采的楔形轉(zhuǎn)接過(guò)渡方法，從根本上解決 大型鐵礦山過(guò)渡期安全生產(chǎn)條件差和產(chǎn)量銜接困難的難題，為保障露天轉(zhuǎn)地下平穩(wěn)或增產(chǎn) 過(guò)渡奠定基礎(chǔ)。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0005] 一種露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采的楔形轉(zhuǎn)接過(guò)渡方法，包括露天延深開(kāi)采下盤側(cè)礦體，地下 應(yīng)用誘導(dǎo)冒落法開(kāi)采上盤側(cè)掛幫礦體，露天與地下開(kāi)采區(qū)域按楔形轉(zhuǎn)接，露天地下開(kāi)采境 界的楔面角為最上一個(gè)臺(tái)階的坡頂線至最下一個(gè)臺(tái)階的坡底線的連線與水平面的夾角，該 楔面角除滿足露天安全開(kāi)采要求外，還需滿足在誘導(dǎo)冒落區(qū)內(nèi)不大于巖移可控角；露天開(kāi) 采區(qū)域陡幫開(kāi)采下盤側(cè)礦體，在最后2~3個(gè)臺(tái)階采用橫采內(nèi)排方式延深開(kāi)采；地下應(yīng)用 誘導(dǎo)冒落法開(kāi)采，誘導(dǎo)冒落工程通過(guò)采用距離邊坡由遠(yuǎn)及近的回采順序、并按冒通地表的 塌陷坑能夠容納邊坡巖移散體總量的要求確定采空區(qū)高度，由此控制邊坡巖移避開(kāi)或背離 露天開(kāi)采區(qū)域；地下采用誘導(dǎo)冒落法的首采分段設(shè)置在掛幫礦體較下部位，以增大誘導(dǎo)冒 落的礦石層高度，當(dāng)露天開(kāi)采區(qū)域回采到誘導(dǎo)冒落工程設(shè)計(jì)位置之下1~2個(gè)分段的標(biāo)高 時(shí)，從露天邊坡適宜的位置開(kāi)掘措施平硐，快速形成掛幫礦大規(guī)模生產(chǎn)的開(kāi)拓、采準(zhǔn)與回采 條件；在露天地下同時(shí)生產(chǎn)期邊坡巖移的最低邊界位置，設(shè)置邊坡滾石防護(hù)平臺(tái)與防護(hù)壩； 從而形成露采在下、地采在上、投影面內(nèi)兩者錯(cuò)開(kāi)的露天地下同時(shí)開(kāi)采局面，在礦體連續(xù)開(kāi) 采中實(shí)現(xiàn)從露天向地下開(kāi)采的漸近轉(zhuǎn)接與平穩(wěn)過(guò)渡。
[0006] 作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述露天與地下開(kāi)采區(qū)域按楔形轉(zhuǎn)接，露天開(kāi)采區(qū)域 呈楔形由大變小，地下開(kāi)采區(qū)域呈楔形由小變大。
[0007] 作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：在露天地下同時(shí)開(kāi)采期間的誘導(dǎo)冒落區(qū)內(nèi)，根據(jù)巖體 穩(wěn)定條件，將楔面角控制在35°~50°之間。
[0008] 作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：通過(guò)調(diào)整回采順序與采空區(qū)高度控制邊坡巖移的方 向，采用距離邊坡由遠(yuǎn)及近的順序回采掛幫礦，誘導(dǎo)冒落工程的連續(xù)回采尺度需滿足下 式：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采的楔形轉(zhuǎn)接過(guò)渡方法，包括露天延深開(kāi)采下盤側(cè)礦體，地下應(yīng) 用誘導(dǎo)冒落法開(kāi)采上盤側(cè)掛幫礦體，其特征在于，露天與地下開(kāi)采區(qū)域按楔形轉(zhuǎn)接，露天地 下開(kāi)采境界的楔面角為最上一個(gè)臺(tái)階的坡頂線至最下一個(gè)臺(tái)階的坡底線的連線與水平面 的夾角，該楔面角除滿足露天安全開(kāi)采要求外，還需滿足在誘導(dǎo)冒落區(qū)內(nèi)不大于巖移可控 角；露天開(kāi)采區(qū)域陡幫開(kāi)采下盤側(cè)礦體，在最后2~3個(gè)臺(tái)階采用橫采內(nèi)排方式延深開(kāi)采； 地下應(yīng)用誘導(dǎo)冒落法開(kāi)采，誘導(dǎo)冒落工程通過(guò)采用距離邊坡由遠(yuǎn)及近的回采順序、并按冒 通地表的塌陷坑能夠容納邊坡巖移散體總量的要求確定采空區(qū)高度，由此控制邊坡巖移避 開(kāi)或背離露天開(kāi)采區(qū)域；地下采用誘導(dǎo)冒落法的首采分段設(shè)置在掛幫礦體較下部位，以增 大誘導(dǎo)冒落的礦石層高度，當(dāng)露天開(kāi)采區(qū)域回采到誘導(dǎo)冒落工程設(shè)計(jì)位置之下1~2個(gè)分 段的標(biāo)高時(shí)，從露天邊坡適宜的位置開(kāi)掘措施平硐，快速形成掛幫礦大規(guī)模生產(chǎn)的開(kāi)拓、采 準(zhǔn)與回采條件；在露天地下同時(shí)生產(chǎn)期邊坡巖移的最低邊界位置，設(shè)置邊坡滾石防護(hù)平臺(tái) 與防護(hù)壩；從而形成露采在下、地采在上、投影面內(nèi)兩者錯(cuò)開(kāi)的露天地下同時(shí)開(kāi)采局面，在 礦體連續(xù)開(kāi)采中實(shí)現(xiàn)從露天向地下開(kāi)采的漸近轉(zhuǎn)接與平穩(wěn)過(guò)渡。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采的楔形轉(zhuǎn)接過(guò)渡方法，其特征在于，所述露 天與地下開(kāi)采區(qū)域按楔形轉(zhuǎn)接，露天開(kāi)采區(qū)域呈楔形由大變小，地下開(kāi)采區(qū)域呈楔形由小 變大。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采的楔形轉(zhuǎn)接過(guò)渡方法，其特征在于，在露天 地下同時(shí)開(kāi)采期間的誘導(dǎo)冒落區(qū)內(nèi)，根據(jù)巖體穩(wěn)定條件，將楔面角控制在35°~50°之 間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采的楔形轉(zhuǎn)接過(guò)渡方法，其特征在于，通過(guò)調(diào) 整回采順序與采空區(qū)高度控制邊坡巖移的方向，采用距離邊坡由遠(yuǎn)及近的順序回采掛幫 礦，誘導(dǎo)冒落工程的連續(xù)回采尺度需滿足下式：
式。
T為單位面積上的巖體抗壓力，t ; Y為上覆巖層容重，t/m2，h為 空區(qū)高度，m;H為空區(qū)頂板最小埋深，m; a為露天邊坡角，° ;、為滑落散體坡面角，° ; 0為礦巖滑移角，° ;B為回采寬度，m;l為保安礦柱寬度，m;n為礦巖碎脹系數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采的楔形轉(zhuǎn)接過(guò)渡方法，其特征在于，所述邊 坡滾石防護(hù)平臺(tái)的寬度與防護(hù)壩高度，通過(guò)露天邊坡滾石試驗(yàn)，按能夠完全擋住滾石、使其 不落入下部露天開(kāi)采區(qū)域的準(zhǔn)則確定，防止邊坡浮石滾落于露天開(kāi)采區(qū)域。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采的楔形轉(zhuǎn)接過(guò)渡方法，其特征在于，在露天 末期開(kāi)采設(shè)計(jì)中，需考慮露天、地下開(kāi)拓系統(tǒng)的協(xié)同關(guān)系，采用汽車一膠帶半連續(xù)下盤運(yùn)輸 系統(tǒng)、平硐溜井開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)或下盤折返式運(yùn)輸系統(tǒng)，釋放上盤空間，以便于掛幫礦誘導(dǎo)冒 落法及時(shí)開(kāi)采和過(guò)渡期露天地下采出礦石的集中運(yùn)輸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采的楔形轉(zhuǎn)接過(guò)渡方法，其特征在于，當(dāng)實(shí)際 生產(chǎn)中的地下開(kāi)采速度超出設(shè)計(jì)，需留臨時(shí)礦柱保護(hù)防護(hù)壩不塌落，以確保露天生產(chǎn)安全， 同時(shí)，在地下誘導(dǎo)冒落工程回采過(guò)程中，需采用端部口不敞空的出礦控制方法，防止采空區(qū) 冒落對(duì)地下工作面的沖擊危害。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采的楔形轉(zhuǎn)接過(guò)渡方法，包括露天延深開(kāi)采下盤側(cè)礦體，地下應(yīng)用誘導(dǎo)冒落法開(kāi)采上盤側(cè)掛幫礦體，露天與地下開(kāi)采區(qū)域按楔形轉(zhuǎn)接，該楔面角除滿足露天安全開(kāi)采要求外，還需滿足在誘導(dǎo)冒落區(qū)內(nèi)不大于巖移可控角；露天開(kāi)采區(qū)域陡幫開(kāi)采下盤側(cè)礦體，最后2～3個(gè)臺(tái)階采用橫采內(nèi)排方式延深開(kāi)采；地下誘導(dǎo)冒落法采場(chǎng)借助從露天坑開(kāi)掘措施工程快速形成生產(chǎn)規(guī)模；誘導(dǎo)冒落工程通過(guò)采用距離邊坡由遠(yuǎn)及近的回采順序、并按冒通地表的塌陷坑能夠容納邊坡巖移散體總量的要求確定采空區(qū)高度。本發(fā)明從根本上解決大型鐵礦山過(guò)渡期安全生產(chǎn)條件差和產(chǎn)量銜接困難的難題，為保障露天轉(zhuǎn)地下平穩(wěn)或增產(chǎn)過(guò)渡奠定基礎(chǔ)。
【IPC分類】E21C47-00, E21C41-16
【公開(kāi)號(hào)】CN104806243
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510103403
【發(fā)明人】任鳳玉, 李海英, 付煜, 任美霖
【申請(qǐng)人】東北大學(xué), 武漢科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年3月9日