二氧化碳爆破設備采礦方法@出租
概述:二氧化碳爆破設備采礦方法@出租
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二氧化碳氣體爆破涉及一種采礦方法,特別是涉及一種地下礦崩落采礦方 法,尤其適用于裂隙、節(jié)理等構造發(fā)育的厚大塊狀中等堅固礦體的開 采。
設備背景技術
厚大中等堅固礦體的開采,傳統(tǒng)采用分段或階段礦房法、崩落法 開采,部分品位高、礦巖穩(wěn)定性差的礦床采用充填法進行開采。當該 類礦體厚度變化大,節(jié)理裂隙發(fā)育,在走向上不連續(xù),礦石品位高且 變化大時,開采損失貧化大,無法保證作業(yè)的安全性。
該類礦體也可采用自然崩落法進行開采。雖然自然崩落法開采具 有生產(chǎn)能力大、便于組織管理、作業(yè)安全、開采成本低等優(yōu)點,但在 國內(nèi)應用較少,主要因為其對于礦體本身及其圍巖可崩性要求較高, 且需要大面積拉底,若礦體內(nèi)的節(jié)理裂隙發(fā)育程度低,則巖體的崩落 很難持續(xù)有效進行。國內(nèi)外一些礦山在崩落邊界布置的鑿巖巷道中鉆 鑿炮孔,采用爆破預裂控制崩落邊界,同時對難以自然崩落部分 用炮孔強制崩落,擴大了自然崩落法的使用范圍,但常規(guī)的爆破 崩礦,存在如礦體頂?shù)装鍑鷰r動力損傷大,爆破范圍及塊度難以控制, 盲炮難以處理等諸多問題,這導致自然崩落法的應用受到限制。13273308303
目前也有一些非爆破開采的方法用于地下礦山,例如高壓水射流 以及圍巖弱化技術。不過高壓水射流更多適用于煤礦開采,由于金屬 礦巖體本身比較堅硬,采用該方法成本高且效果難以保證效果;圍巖 弱化技術在礦山開采中運用較為普遍,例如鉆空孔、切槽及松動爆破 等方法,不過在對生產(chǎn)規(guī)模有要求的厚大礦體的高效采礦中,多是作 為采礦工藝的輔助技術。
二氧化碳爆破設備內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述厚大中等堅固礦體,尤其 節(jié)理裂隙中等發(fā)育且厚度變化較大的礦體開采,提供一種能大大減小 礦石崩落所需的拉底面積,有利于礦石自然連續(xù)崩落,并具有作業(yè)安 全、生產(chǎn)效率高、爆破動力可控和采礦成本低的特點的采用液態(tài)二氧 化碳爆破誘導崩落采礦方法。
為了解決上述問題,本發(fā)明采用的采用液態(tài)二氧化碳爆破誘導崩 落采礦方法,利用液態(tài)二氧化碳汽化物理作用產(chǎn)生的高壓氣體對礦體 關鍵部位進行誘導致裂,控制平衡拱的發(fā)展,從而有效實現(xiàn)巖石內(nèi)節(jié) 理裂隙的萌生、擴展與貫通,大大降低巖體強度及完整性,以至于最 終礦體在礦石自重和地壓作用下發(fā)生連續(xù)的自然崩落,實現(xiàn)安全高效 開采。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:首先確定礦體及圍 巖的可崩性,通過巖體內(nèi)裂縫及裂隙發(fā)育情況的數(shù)字式全景鉆孔攝像 與探測,根據(jù)全景圖像的逆變換算法,還原和形成三維虛擬巖芯圖及 孔壁展開平面圖;基于圖像數(shù)字處理與計算機視覺技術,獲取巖石裂 隙、節(jié)理等結構面信息;將鉆孔數(shù)字圖像轉(zhuǎn)化為巖石物理參數(shù)的分布 圖,對巖體質(zhì)量進行數(shù)值模擬評價;并結合現(xiàn)場巖體工程地質(zhì),建立 巖體的可崩性的精細分級模型,以確定后續(xù)使用的二氧化碳高壓氣體 的爆破壓力值;
在可崩性評價的基礎上,結合礦體賦存條件,選擇合適的開采方 式,當?shù)V石可崩性好時使用礦塊開采,礦石可崩性中等時采用盤區(qū)開 采,可崩性差時則采用全面連續(xù)開采;然后進行采準工程布置,采場 的結構參數(shù)設計,包括礦塊高度與水平尺寸的取值;再進行采切工作, 主要包括掘進運輸平巷和橫巷、電耙道或鏟運機道、放礦溜井、行人 通風天井、鑿巖天井、觀察天井或人道及切幫平巷;利用切幫沿礦塊 邊界削弱礦塊與原礦與巖體的聯(lián)系,破壞礦石自然崩落過程中形成的 平衡拱基,控制崩落邊界,并提高邊界附近高應力區(qū)巷道穩(wěn)定性;在 礦塊底部進行拉低形成自由空間,使礦石達到自然崩落,拉底過程中 采用炸藥爆破及液態(tài)二氧化碳爆破相結合的方法以減少爆破對出礦 巷道的穩(wěn)定性影響;崩下的礦石經(jīng)底部出礦巷道放出,采用電耙或鏟 運機出礦。
具體地,首先根據(jù)礦體的實際厚度和傾角布置礦體的采礦礦段及 礦塊的結構尺寸;用傳統(tǒng)方法在礦塊下部掘進階段運輸巷道及穿脈出 礦橫巷,間距取30~40m;掘進和開挖形出礦橫巷與出礦進路,其中 出礦進路間距取10~15m;然后在礦體中掘進水平向的聯(lián)絡道,在礦 體兩端頂?shù)妆P沿脈卸礦巷道內(nèi)從下往上掘進布置溜井,溜井間距同出 礦穿脈巷道間距相等;在礦塊邊界外圍7~10m處布置觀察天井,并 自觀察天井向著礦體方向掘進水平向的觀察人道,并使其與礦體側(cè)向 掘進水平向的切幫巷道相連;并自下而上掘進切幫天井;在礦體上部 形成的切幫巷道中部掘進鉆孔攝像鑿巖道,利用潛孔鉆機鉆鑿90毫 米的大直徑深孔,垂直礦體走向,間距取8~10m,用于數(shù)字鉆孔攝影 測量并評價礦體的可崩性,同時在回采過程中可不間斷探測,以實時 監(jiān)測礦體的崩落情況;拉底后自然崩落的礦石,鏟運機通過裝礦進路 進入采場進行礦山鏟裝,由出礦橫巷運至溜井進行放礦,放下的礦石 通過階段運輸平巷運出;
回車過程中,采用切幫巷道進行切幫,削弱礦塊邊界與原礦及巖 體的聯(lián)系,當?shù)V體部分難以崩落或則形成較穩(wěn)固的平衡拱阻止了巖石 的自然連續(xù)冒落,在礦體兩側(cè)的切幫巷道中鉆鑿誘導預裂炮孔,炮孔 扇形布置,深度不超過礦體的中部,采用液態(tài)二氧化碳進行爆 破誘導致裂,規(guī)格根據(jù)孔深和巖體穩(wěn)定性確定,原則人為可控, 不形成巖體立即冒落,以便安全回收液態(tài)二氧化碳;拉底過程 中也采用液態(tài)二氧化碳進行爆破擴漏中,以控制對出口進路的 損傷及周邊巖體的損傷;采用潛孔鉆機鉆鑿直徑45mm的上向扇形中 深孔進行拉底,根據(jù)所需爆破壓力值將相應規(guī)格的液態(tài)二氧化碳送人炮孔,然后進行封堵,進行爆破作業(yè),每次爆破3排炮孔;根 據(jù)礦石可崩性,使拉底速度保持與礦石自然崩落速度一致。
為確定采礦礦段的結構尺寸以及采用二氧化碳參數(shù)值提 供依據(jù),鉆孔攝像工作在回采拉底落礦之前進行。
采用上述技術方案的采用液態(tài)二氧化碳爆破誘導崩落采礦方法, 應用于崩落邊界的炮孔中,除可以控制崩落邊界外,還可以人工誘導 破壞崩落巖石暫時形成的穩(wěn)定平衡拱,甚至是強制崩落部分難以自然 崩落的礦巖體,以達到人為控制落礦和處理難以連續(xù)自然崩落的問 題。同時,在拉底等對周圍巷道具有較大的爆破動力損傷時,利用二 氧化碳爆破實現(xiàn)爆破動力和能量泄放方式可控的爆破技術,達到安全 高效低成本的采礦目的。
作業(yè)時將可重復利用的二氧化碳代替送入炮孔,管內(nèi) 的液態(tài)二氧化碳在通電加熱條件下汽化形成高壓氣體,高壓氣體爆破 能量使礦體內(nèi)部的節(jié)理裂隙迅速發(fā)育,促使礦體在自重應力作用下實 現(xiàn)連續(xù)的自然崩落。二氧化碳氣體爆破的有益效果是,利用二氧化碳高壓氣體爆破,解決了地下 礦山中破碎難采礦體或者是節(jié)理裂隙中等發(fā)育的中等堅硬礦體的安 全高效開采問題。液態(tài)二氧化碳加熱產(chǎn)生的高壓氣體崩礦誘導自然崩 落,以物理方式取代了傳統(tǒng)的(化學,沒有有毒氣體 的排放,可重復使用,操作簡單,爆破能量可控,有效控制了 爆破帶來的巖體動力損傷,保護巷道及圍巖穩(wěn)定性,無處理啞炮、盲 炮的危險,生產(chǎn)的安全性得到大幅提高,采礦成本大幅降低。1—階段運輸巷道;2—穿脈橫巷;3—溜井;4—出礦橫巷; 5—出礦進路;6—聯(lián)絡道;7—觀察天井;8—觀察人道;9—切幫天 井;10—切幫巷道;11—鉆孔攝像鑿巖道;12—鉆孔攝像孔;13—誘 導預裂炮孔;14—崩落礦石。
液態(tài)二氧化碳爆破設備采礦方法@出租
具體實施方式
本發(fā)明提出的采礦方案的具體用例是:針對上述類別礦體的開 采,階段高度取60~80m,礦塊長度一般取50~60m,當?shù)V體破碎且 地壓較大時可減少至30~40m。用傳統(tǒng)的礦山開拓采準方法沿著礦體 走向方向掘進階段運輸平巷;在礦塊四個邊角處掘進4條切幫天井, 自切幫天井底部起每隔8~10m高度沿礦塊周邊掘進切幫巷道。在邊 角處根據(jù)巖體可崩性,適當掘進誘導預裂孔,采用鑿巖機掘進直徑為 45~75mm扇形中深炮孔,采用二氧化碳強制預裂并崩落部分難 以自然崩落礦體,或者控制平衡拱的崩落時序。礦塊拉底時,拉底方 式根據(jù)礦塊布置方式,沿走向采用中央向兩端拉底,垂直走向則采用 由下盤向上盤,采用相應規(guī)格的二氧化碳強制分塊爆破以控制 上盤的崩落時間,防止過早崩落。并最終形成拉底空間和出礦巷道和 礦石溜井。
鏟運機出礦底部結構可采用平底結構,設計參數(shù)由鏟運機型號及 其安全運行的可靠度來確定,出礦進路間距一般取15m。崩落礦石14 在重力作用下從聚礦溝流到出礦巷道,由鏟運機經(jīng)溜井放出至階段運 輸巷道。放礦時,先放出三分之一,余礦留待全階段自然崩落完成后 大量放礦。鏟運機處理大塊能力強,機動靈活,設備生產(chǎn)率高,適于 集中管理,放礦控制較好,生產(chǎn)成本較低。但由于鏟運機出礦對巷道 斷面要求較大,當?shù)V體比較破碎,支護困難時可考慮采用電耙出礦。聯(lián)系人:石杰13273308303微信同步
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