专利名称:露天转地下过渡期无底柱分段空场崩落采矿方法
技术领域：
本发明属于地下采矿方法技术领域：
，尤其涉及一种露天转地下过渡期无底柱分段空场崩落采矿方法。特别适合露天转地下过渡时期露天与挂帮矿地下同时开采的矿山。
背景技术：
根据我国冶金矿山的发展现状，大多数铁矿山已经完成了山坡露天矿、深凹露天矿的开采过程，逐步转入地下开采阶段。尤其是近几年矿山加快了开采速度，规模不断扩大，原设计的服务年限不断缩小，一大批大型露天矿开始或准备进入露天转地下开采。
露天矿开采是根据矿体赋存条件圈定露天矿开采境界的，不论是缓倾斜或急倾斜矿体，开采境界都很难将全部矿体圈定。即使是急倾斜矿体，也存在边缘矿体很难被圈定在“合理”境界内的情况。根据国内外统计资料显示，露天开采结束后，残留在露天境界周围的矿量占开采总储量的5%-16%。而我国又是一个矿产资源短缺的国家，所以挂帮矿以及深部矿石的开采对我国来说，意义非常重大。
国内外对类似露天地下同时开采矿山的研究也很多，其使用的方法主要有:
(1)在露天边坡下留一定厚度的矿柱，然后单独使用空场法或者充填法进行挂帮矿的回采，如凤凰山铁矿、基德克里克锌铜矿；
(2)直接使用崩落法，适用于露天生产和地下生产错开的或露天开采已经结束的矿山，如冶山铁矿；
对于低品位的铁矿来说，在露天矿开采结束之后，传统方法都是采用无底柱分段崩落法来进行回采，而使用崩落法的最 主要条件是地表允许塌陷。
传统的无底柱分段崩落法，在矿体下盘布置主井，副井，斜坡道，人行通风、材料设备天井等一系列开拓工程，使之形成完整的提升、运输、通风、排水和动力供应的系统。将阶段划分为分段，在每个分段掘进分段运输联络道，沿分段运输联络道每隔一定距离掘进回采进路和布置矿石溜井，上下分段的回采巷道保持交错布置。在回采进路末端掘进分段切割平巷，每隔一定距离从切割巷道开掘切割天井，通过切割天井开辟一个切割槽，为矿石的回采提供初始补偿空间。在进路中用凿岩台车凿上向扇形中深炮孔，排距一般为1.Γ1.Sm。在凿完的炮孔中进行装药爆破，崩落的矿石在回采巷道端部经铲运机运至溜井，矿石在覆岩下放出，并随着矿石的放出，废石充填采空区。回采顺序由上至下，上分段超前下分段，各个分段互不干扰。
传统的空场采矿法，也在矿体下盘布置主井，副井，斜坡道，人行、通风、材料设备天井等一系列开拓工程，使之形成完整的提升、运输、通风、排水和动力供应的系统。掘进采准巷道，将阶段划分为矿块作为独立的回采单元。再按矿块的垂直方向，再划分为若干分段，在每个分段水平上布置矿房和矿柱，并开掘联络道、拉底巷道和漏斗颈等。在矿房的一侧掘进切割横巷，联通凿岩平巷和矿柱回采巷道，掘切割天井和拉切割槽，提供初始补偿空间。从切割槽向矿房另一侧进行回采，在凿岩平巷中凿环形深孔，装药爆破，崩下的矿石，从装运巷道经铲运机运到分段运输平巷最近的溜井。当一个矿房回采结束后，立即回采一侧的间柱和斜顶柱。
在露天转地下的过渡时期，露天的矿石产量逐渐减少，这就迫切地需要地下提前出矿，来弥补产量缺口，在露天开采结束以后，地下矿的产量达到设计产量，实现产量的过渡衔接。
发明内容
本发明的目的就是针对在露天转地下开采过程中，如何实现地下挂帮矿提前出矿而不影响露天矿正常开采，并且后期仍然使用传统无底柱分段崩落法进行回采的问题，为此类矿山提供一种高效、安全、低损失、低贫化、适用性较强的露天转地下过渡期无底柱分段空场崩落采矿方法。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。
本发明的露天转地下过渡期无底柱分段空场崩落采矿方法，包括分段回采，在进路中完成凿岩，爆破和出矿，其特征在于:在露天转地下开采过渡时期，露天开采和地下挂帮矿回采同时进行，通过把空场法和无底柱分段崩落法结合来回采挂帮矿，具体步骤是:
a)在露天矿还在开采的同时，采用无底柱分段空场法对挂帮矿分段进路进行回采，上下分段回采巷道呈菱形交错布置，在回采巷道内完成凿岩，所述的空场法采用隔二采一或隔三采一的地下工程布置形式；
b)所述的凿岩，针对在需要回采进路的下一分段中对应上一分段采空区的相邻两条进路，在这两条进路中钻凿半排扇形炮孔，在半排扇形炮孔中进行装药，以切割槽为自由面，并采用同排微差起爆和排间微差起爆的起爆方式进行爆破，与上一分段对应的进路共同形成一条空区带，在回采进路和露天边坡之间预留两到三条进路作为保安矿柱；
c )当露天开采结束后，使用无底柱分段崩落法对保安矿柱、其余分段矿石和空场法残留矿石进行大规模的爆破和出矿。
所述的同排微差起爆的爆破顺序是由下部向上部或者上部向下部传播的，通过改变爆破自由面和最小抵抗线，使崩下的矿石向两侧或者中间抛掷。
本发明中，空场法作为露天转地下过渡时期的采矿方法，摒弃了传统的空场法采准工程布置，而是在无底柱分段崩落法的采准工程上实现空场法采矿，即以一个进路的宽度作为矿房宽度，在进路中完成凿岩、爆破和出矿，采后形成的空区暂不处理，矿房两侧未采的矿石作为矿柱以维护顶板和边坡的稳定，下分段和上分段的空区保持对应关系。此种采矿方法避免了空场法和崩落法联合使用因采准工程的不同而带来的一系列衔接问题。
本发明中，根据具体矿岩的物理力学性质以及露天边坡和顶板的稳定要求，空场法采用隔二采一或者隔三采一的布置形式，即回采进路之间以及回采进路和露天边坡之间预留两到三条进路作为保安矿柱，以保证露天边坡的稳定和回采的安全。若一个分段的矿量不足以弥补产量缺口，可在下一分段继续使用空场法进行回采，直至满足产量需求。采出的矿石用铲运机经联络道运至最近的溜井。
本发明的采矿法虽然也采用上向式扇形中深炮孔进行工程爆破，但由于使用了空场法作为过渡，所以其设计也与传统的无底柱分段崩落法的炮孔设计有所区别。根据无底柱分段崩落法进路的菱形布置和空场法的实施要求，在全进路爆破分段的下一分段，只能爆破上分段空区对应的那一部分矿石，通过这部分矿石的左右两条进路对其进行凿岩爆破，在下一分段两条进路中只能钻凿“半排扇形炮孔”，在半排扇形炮孔中进行装药，以切割槽为自由面进行爆破，崩落的矿石经铲车从进路中运至最近的溜井。进路中另一半矿石由同分段相邻进路和下分段的邻近进路负责爆破回收，通过加长进路中的部分炮孔或增加一部分炮孔，可有效地解决这个问题。
本发明中，为了保证出矿的安全和运出矿石的数量，采用了同排微差起爆和排间微差起爆的方法。由于过渡时期使用的采矿方法是空场法，矿石回采之后形成了采空区，如果继续使用同排同时起爆的方法，崩下的矿石抛掷较远，铲车无法进入空区进行铲运，这将导致回收效率的降低。所述起爆方式的爆破顺序是由下部向上部或者下部向上部传播的，最先爆破的炮孔相当于形成了爆破漏斗，使得后爆破的炮孔的最小抵抗线和爆破作用方向相应发生了改变，爆破自由面也发生了改变，崩下的矿石向两侧或者中间抛掷。这样既有效地提高铲车的工作效率，又起到矿石二次破碎的效果。
本发明与其他露天转地下开采方法相比，有以下优点:
(1)在露天转地下开采过渡时期，能有效地减小采准系数和节约经济成本。由于空场法是在无底柱分段崩落法采准工程的基础上进行工程布置，较单独使用空场法而言，采准工程量大大减小，采准投资也随之减少，单位采准工程的采出矿量和生产能力都随之增加，有效地提高了经济效益；
(2)降低矿石的损失贫化率。本发明中所留矿柱为进路矿柱，这些矿柱在露天矿闭坑后都可以使用无底柱分段崩落法进行充分回收，能有效地减少矿石残留。
图1为本发明露天转地下过渡期无底柱分段空场崩落采矿方法第一步骤空场法采场地下工程布置示意图。
图2为本发明图1的I —I视图。
图3为本发明图1的II —II视图。
图4为本发明第二步骤崩落法采场地下工程布置示意图。
图5为本发明图4的I —I视图。
图6为本发明图4的II —II视图。
图7为传统的无底柱分段崩落法上向扇形炮孔布置图。
图8为本发明“半排扇形炮孔”典型示意图。
图9为-69m分段隔二采一开采计划图。其中A E为进路编号。
图10为-87m分段隔二采一开采计划图。其中A E为进路编号。
图11为-69m分段隔三采一开采计划图。其中Al为进路编号。
图12为-87m分段隔三采一开采计划图。其中Al为进路编号。
图中I为露天边坡、2为空场区、3为扇形炮孔、4为回采进路、5为联络巷道、6为溜井、7为设备井，8为半排扇形炮孔。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式
。
从图1-图3和图4-图6的对比中可以明显看到:本发明的露天转地下过渡期无底柱分段空场崩落采矿方法遥两个步骤的回采工艺之间的差别和过渡关系。如图1所示，在露天转地下开采过渡时期，露天开采和地下挂帮矿回采同时进行，通过把空场法和无底柱分段崩落法结合来回采挂帮矿，具体步骤是:
在露天矿还在开采的同时，采用无底柱分段空场法对挂帮矿分段进路进行回采，上下分段回采巷道呈菱形交错布置，在回采巷道内完成凿岩，所述的空场法采用隔二采一或隔三采一的地下工程布置形式；这样便实现了挂帮矿地下提前出矿，在进路中回采，矿石采完后形成了一定体积的采空区2。
图7是传统的无底柱分段崩落法上向扇形炮孔布置图，不同分段的进路呈菱形布置，回采顺序由上至下，端部退采，各个分段互不干扰；
图8为本发明中提出的“半排扇形炮孔”典型示意图，从图中我们可以看到，本发明所述的凿岩，针对在需要回采进路的下一分段中对应上一分段采空区的相邻两条进路，在这两条进路中钻凿半排扇形炮孔8,在半排扇形炮孔8中进行装药，以切割槽为自由面，并采用同排微差起爆和排间微差起爆的起爆方式进行爆破，与上一分段对应的进路共同形成一条空区带，在回采进路和露天边坡之间预留两到三条进路作为保安矿柱。
图9-图12分别为隔二采一和隔三采一的对比图，根据具体矿岩的物理力学性质以及露天边坡和顶板的稳定要求而定。当矿岩条件较好或极好时，则留两条进路，其余条件留二条进路。
实施例
某矿山计划从2012年6月开始完成露天开采向地下开采的转化，现已完成菱形进路的布置和上向扇形中深孔的布设。该矿山的地下工程设计大致如下:阶段高度为72m，分段高度为18m，采出的矿石经溜井6放至-141m主运输平峒，经振动放矿装入设备井7下卡车，由卡车运至地表，再经露天运输系统运至矿石倒装场。各分层间利用采区斜坡道相连，斜坡道峒口位于露天-70m运输线路附近。斜坡道坡度为15%。
该矿山-69m分段的开采计划图如图9所示，为了露天边坡的安全，预留20m保安矿柱(如图9中A号进路)，工程上布置了五条回采进路4和二条联络巷道5，在每条联络道5中布置了 I个溜井6 ;-87m分段的开采计划图如图10所示，留有40m的保安矿柱(如图10中A、B号进路)，工程上布置了八条进路和三条联络巷道5，在每条联络巷道5中布置了 I个溜井。
根据本发明的回采工艺，该矿山采用了隔二采一的布置形式，先用空场法回采-69m分段的B号、E号进路，由于E号进路承担的矿量相对较大，必要时可考虑增加一条回采进路。根据该矿矿岩的物理力学性质确定空场法的允许暴露面积，为了安全回采，可根据具体矿岩物理力学性质，加大、保持或适当缩小回采宽度。虽减少或增大了间柱的尺寸，但回采工作相同。
回采B号和E号进路矿石的方案是:沿矿体边界掘进一条切割平巷贯通各回采巷道端部，然后在各回采巷道端部开掘切割井，并拉开自由面后，选择合理的爆破参数进行爆破，沿着两条进路由北向南后退式回采，崩落的矿石由铲运机铲装后运至就近联络巷的溜井中。
若产量不能满足生产要求，可以同时回采-87m分段的C号、F号进路，为了不影响上一分段的开采，同样采用无底柱分段空场法开采。
在露天矿闭坑后，挂帮矿可以按照原设计使用无底柱分段崩落法进行回采，使用无底柱分段崩落法对保安矿柱、其余分段矿石和空场法残留矿石进行大规模的爆破和出矿，实现露天转井下的平稳过渡。
权利要求
1.一种露天转地下过渡期无底柱分段空场崩落采矿方法，包括分段回采，在进路中完成凿岩，爆破和出矿，其特征在于:在露天转地下开采过渡时期，露天开采和地下挂帮矿回采同时进行，通过把空场法和无底柱分段崩落法结合来回采挂帮矿，具体步骤是: a)在露天矿还在开采的同时，采用无底柱分段空场法对挂帮矿分段进路进行回采，上下分段回采巷道呈菱形交错布置，在回采巷道内完成凿岩，所述的空场法采用隔二采一或隔三采一的地下工程布置形式； b)所述的凿岩，针对在需要回采进路的下一分段中对应上一分段采空区的相邻两条进路，在这两条进路中钻凿半排扇形炮孔，在半排扇形炮孔中进行装药，以切割槽为自由面，并采用同排微差起爆和排间微差起爆的起爆方式进行爆破，与上一分段对应的进路共同形成一条空区带，在回采进路和露天边坡之间预留两到三条进路作为保安矿柱； c )当露天开采结束后，使用无底柱分段崩落法对保安矿柱、其余分段矿石和空场法残留矿石进行大规模的爆破和出矿。
2.根据权利要求
1所述的露天转地下过渡期无底柱分段空场崩落采矿方法，其特征在于所述的同排微差起爆的爆破顺序是由下部向上部或者上部向下部传播的，通过改变爆破自由面和最小抵抗线，使崩下的矿石向两侧或者中间抛掷。
专利摘要
本发明涉及一种露天转地下过渡期无底柱分段空场崩落采矿方法，包括分段回采，在进路中完成凿岩，爆破和出矿，其特征在于在露天转地下开采过渡时期，露天开采和地下挂帮矿回采同时进行，通过把空场法和无底柱分段崩落法结合来回采挂帮矿，在露天矿还在开采的同时，采用无底柱分段空场法对挂帮矿分段进路进行回采，当露天开采结束后，使用无底柱分段崩落法对保安矿柱、其余分段矿石和空场法残留矿石进行大规模的爆破和出矿。本发明的优点是能有效地减小采准系数和节约经济成本。采准工程量大大减小，采准投资也随之减少，单位采准工程的采出矿量和生产能力都随之增加，有效地提高了经济效益。
文档编号F42D3/00GKCN103089266SQ201210550563
公开日2013年5月8日 申请日期2012年12月18日
发明者邵安林 申请人:鞍钢集团矿业公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan