二氧化碳爆破设备采矿方法@出租(图)

来源:衡水瑞隆 发布时间:2017-08-13 点击:100 点赞: 0

二氧化碳气体爆破涉及一种采矿方法,特别是涉及一种地下矿崩落采矿方 法,尤其适用于裂隙、节理等构造发育的厚大块状中等坚固矿体的开 采。
设备背景技术
厚大中等坚固矿体的开采,传统采用分段或阶段矿房法、崩落法 开采,部分品位高、矿岩稳定性差的矿床采用充填法进行开采。当该 类矿体厚度变化大,节理裂隙发育,在走向上不连续,矿石品位高且 变化大时,开采损失贫化大,无法保证作业的安全性。
该类矿体也可采用自然崩落法进行开采。虽然自然崩落法开采具 有生产能力大、便于组织管理、作业安全、开采成本低等优点,但在 国内应用较少,主要因为其对于矿体本身及其围岩可崩性要求较高, 且需要大面积拉底,若矿体内的节理裂隙发育程度低,则岩体的崩落 很难持续有效进行。国内外一些矿山在崩落边界布置的凿岩巷道中钻 凿炮孔,采用爆破预裂控制崩落边界,同时对难以自然崩落部分 用炮孔强制崩落,扩大了自然崩落法的使用范围,但常规的爆破 崩矿,存在如矿体顶底板围岩动力损伤大,爆破范围及块度难以控制, 盲炮难以处理等诸多问题,这导致自然崩落法的应用受到限制。13273308303
目前也有一些非爆破开采的方法用于地下矿山,例如高压水射流 以及围岩弱化技术。不过高压水射流更多适用于煤矿开采,由于金属 矿岩体本身比较坚硬,采用该方法成本高且效果难以保证效果;围岩 弱化技术在矿山开采中运用较为普遍,例如钻空孔、切槽及松动爆破 等方法,不过在对生产规模有要求的厚大矿体的高效采矿中,多是作 为采矿工艺的辅助技术。
二氧化碳爆破设备内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述厚大中等坚固矿体,尤其 节理裂隙中等发育且厚度变化较大的矿体开采,提供一种能大大减小 矿石崩落所需的拉底面积,有利于矿石自然连续崩落,并具有作业安 全、生产效率高、爆破动力可控和采矿成本低的特点的采用液态二氧 化碳爆破诱导崩落采矿方法。
为了解决上述问题,本发明采用的采用液态二氧化碳爆破诱导崩 落采矿方法,利用液态二氧化碳汽化物理作用产生的高压气体对矿体 关键部位进行诱导致裂,控制平衡拱的发展,从而有效实现岩石内节 理裂隙的萌生、扩展与贯通,大大降低岩体强度及完整性,以至于最 终矿体在矿石自重和地压作用下发生连续的自然崩落,实现安全高效 开采。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:首先确定矿体及围 岩的可崩性,通过岩体内裂缝及裂隙发育情况的数字式全景钻孔摄像 与探测,根据全景图像的逆变换算法,还原和形成三维虚拟岩芯图及 孔壁展开平面图;基于图像数字处理与计算机视觉技术,获取岩石裂 隙、节理等结构面信息;将钻孔数字图像转化为岩石物理参数的分布 图,对岩体质量进行数值模拟评价;并结合现场岩体工程地质,建立 岩体的可崩性的精细分级模型,以确定后续使用的二氧化碳高压气体 的爆破压力值;
在可崩性评价的基础上,结合矿体赋存条件,选择合适的开采方 式,当矿石可崩性好时使用矿块开采,矿石可崩性中等时采用盘区开 采,可崩性差时则采用全面连续开采;然后进行采准工程布置,采场 的结构参数设计,包括矿块高度与水平尺寸的取值;再进行采切工作, 主要包括掘进运输平巷和横巷、电耙道或铲运机道、放矿溜井、行人 通风天井、凿岩天井、观察天井或人道及切帮平巷;利用切帮沿矿块 边界削弱矿块与原矿与岩体的联系,破坏矿石自然崩落过程中形成的 平衡拱基,控制崩落边界,并提高边界附近高应力区巷道稳定性;在 矿块底部进行拉低形成自由空间,使矿石达到自然崩落,拉底过程中 采用爆破及液态二氧化碳爆破相结合的方法以减少爆破对出矿 巷道的稳定性影响;崩下的矿石经底部出矿巷道放出,采用电耙或铲 运机出矿。
具体地,首先根据矿体的实际厚度和倾角布置矿体的采矿矿段及 矿块的结构尺寸;用传统方法在矿块下部掘进阶段运输巷道及穿脉出 矿横巷,间距取30~40m;掘进和开挖形出矿横巷与出矿进路,其中 出矿进路间距取10~15m;然后在矿体中掘进水平向的联络道,在矿 体两端顶底盘沿脉卸矿巷道内从下往上掘进布置溜井,溜井间距同出 矿穿脉巷道间距相等;在矿块边界外围7~10m处布置观察天井,并 自观察天井向着矿体方向掘进水平向的观察人道,并使其与矿体侧向 掘进水平向的切帮巷道相连;并自下而上掘进切帮天井;在矿体上部 形成的切帮巷道中部掘进钻孔摄像凿岩道,利用潜孔钻机钻凿90毫 米的大直径深孔,垂直矿体走向,间距取8~10m,用于数字钻孔摄影 测量并评价矿体的可崩性,同时在回采过程中可不间断探测,以实时 监测矿体的崩落情况;拉底后自然崩落的矿石,铲运机通过装矿进路 进入采场进行矿山铲装,由出矿横巷运至溜井进行放矿,放下的矿石 通过阶段运输平巷运出;

回车过程中,采用切帮巷道进行切帮,削弱矿块边界与原矿及岩 体的联系,当矿体部分难以崩落或则形成较稳固的平衡拱阻止了岩石 的自然连续冒落,在矿体两侧的切帮巷道中钻凿诱导预裂炮孔,炮孔 扇形布置,深度不超过矿体的中部,采用液态二氧化碳进行爆 破诱导致裂,规格根据孔深和岩体稳定性确定,原则人为可控, 不形成岩体立即冒落,以便安全回收液态二氧化碳;拉底过程 中也采用液态二氧化碳进行爆破扩漏中,以控制对出口进路的 损伤及周边岩体的损伤;采用潜孔钻机钻凿直径45mm的上向扇形中 深孔进行拉底,根据所需爆破压力值将相应规格的液态二氧化碳送人炮孔,然后进行封堵,进行爆破作业,每次爆破3排炮孔;根 据矿石可崩性,使拉底速度保持与矿石自然崩落速度一致。

为确定采矿矿段的结构尺寸以及采用二氧化碳参数值提 供依据,钻孔摄像工作在回采拉底落矿之前进行。
采用上述技术方案的采用液态二氧化碳爆破诱导崩落采矿方法, 应用于崩落边界的炮孔中,除可以控制崩落边界外,还可以人工诱导 破坏崩落岩石暂时形成的稳定平衡拱,甚至是强制崩落部分难以自然 崩落的矿岩体,以达到人为控制落矿和处理难以连续自然崩落的问 题。同时,在拉底等对周围巷道具有较大的爆破动力损伤时,利用二 氧化碳爆破实现爆破动力和能量泄放方式可控的爆破技术,达到安全 高效低成本的采矿目的。

作业时将可重复利用的二氧化碳代替送入炮孔,管内 的液态二氧化碳在通电加热条件下汽化形成高压气体,高压气体爆破 能量使矿体内部的节理裂隙迅速发育,促使矿体在自重应力作用下实 现连续的自然崩落。二氧化碳气体爆破的有益效果是,利用二氧化碳气体 的排放,可重复使用,操作简单,爆破能量可控,有效控制了 爆破带来的岩体动力损伤,保护巷道及围岩稳定性,无处理哑炮、盲 炮的危险,生产的安全性得到大幅提高,采矿成本大幅降低。1—阶段运输巷道;2—穿脉横巷;3—溜井;4—出矿横巷; 5—出矿进路;6—联络道;7—观察天井;8—观察人道;9—切帮天 井;10—切帮巷道;11—钻孔摄像凿岩道;12—钻孔摄像孔;13—诱 导预裂炮孔;14—崩落矿石。


液态二氧化碳爆破设备采矿方法@出租

具体实施方式

本发明提出的采矿方案的具体用例是:针对上述类别矿体的开 采,阶段高度取60~80m,矿块长度一般取50~60m,当矿体破碎且 地压较大时可减少至30~40m。用传统的矿山开拓采准方法沿着矿体 走向方向掘进阶段运输平巷;在矿块四个边角处掘进4条切帮天井, 自切帮天井底部起每隔8~10m高度沿矿块周边掘进切帮巷道。在边 角处根据岩体可崩性,适当掘进诱导预裂孔,采用凿岩机掘进直径为 45~75mm扇形中深炮孔,采用二氧化碳强制预裂并崩落部分难 以自然崩落矿体,或者控制平衡拱的崩落时序。矿块拉底时,拉底方 式根据矿块布置方式,沿走向采用向两端拉底,垂直走向则采用 由向上盘,采用相应规格的二氧化碳强制分块爆破以控制 上盘的崩落时间,防止过早崩落。并最终形成拉底空间和出矿巷道和 矿石溜井。

铲运机出矿底部结构可采用平底结构,设计参数由铲运机型号及 其安全运行的可靠度来确定,出矿进路间距一般取15m。崩落矿石14 在重力作用下从聚矿沟流到出矿巷道,由铲运机经溜井放出至阶段运 输巷道。放矿时,先放出三分之一,余矿留待全阶段自然崩落完成后 大量放矿。铲运机处理大块能力强,机动灵活,设备生产率高,适于 集中管理,放矿控制较好,生产成本较低。但由于铲运机出矿对巷道 断面要求较大,当矿体比较破碎,支护困难时可考虑采用电耙出矿。联系人:石杰13273308303微信同步