[發(fā)明專利]一種采用液態(tài)二氧化碳爆破誘導(dǎo)崩落采礦方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410798159.2
• 申請(qǐng)日: 2014-12-19
• 公開（公告）號(hào): CN104632221A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周科平;高峰;高宏偉;鄧紅衛(wèi);李杰林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): E21C41/22
• 分類號(hào): E21C41/22
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 鄧建輝

1.一種采用液態(tài)二氧化碳爆破誘導(dǎo)崩落采礦方法，其特征是：利用液態(tài)二氧化碳汽化物理作用產(chǎn)生的高壓氣體對(duì)礦體關(guān)鍵部位進(jìn)行誘導(dǎo)致裂，控制平衡拱的發(fā)展，從而有效實(shí)現(xiàn)巖石內(nèi)節(jié)理裂隙的萌生、擴(kuò)展與貫通，大大降低巖體強(qiáng)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(shí)現(xiàn)安全高效開采。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用液態(tài)二氧化碳爆破誘導(dǎo)崩落采礦方法，其特征是：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(cè)，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(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，獲取巖石裂隙、節(jié)理等結(jié)構(gòu)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(duì)巖體質(zhì)量進(jìn)行數(shù)值模擬評(píng)價(jià)；并結(jié)合現(xiàn)場巖體工程地質(zhì)，建立巖體的可崩性的精細(xì)分級(jí)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(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，結(jié)合礦體賦存條件，選擇合適的開采方式，當(dāng)?shù)V石可崩性好時(shí)使用礦塊開采，礦石可崩性中等時(shí)采用盤區(qū)開采，可崩性差時(shí)則采用全面連續(xù)開采；然后進(jìn)行采準(zhǔn)工程布置，采場的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)，包括礦塊高度與水平尺寸的取值；再進(jìn)行采切工作，主要包括掘進(jìn)運(yùn)輸平巷和橫巷、電耙道或鏟運(yùn)機(jī)道、放礦溜井、行人通風(fēng)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(yīng)力區(qū)巷道穩(wěn)定性；在礦塊底部進(jìn)行拉低形成自由空間，使礦石達(dá)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(jié)合的方法以減少爆破對(duì)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(yùn)機(jī)出礦。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用液態(tài)二氧化碳爆破誘導(dǎo)崩落采礦方法，其特征是：首先根據(jù)礦體的實(shí)際厚度和傾角布置礦體的采礦礦段及礦塊的結(jié)構(gòu)尺寸；用傳統(tǒng)方法在礦塊下部掘進(jìn)階段運(yùn)輸巷道及穿脈出礦橫巷，間距取30～40m；掘進(jìn)和開挖形出礦橫巷與出礦進(jìn)路，其中出礦進(jìn)路間距取10～15m；然后在礦體中掘進(jìn)水平向的聯(lián)絡(luò)道，在礦體兩端頂?shù)妆P沿脈卸礦巷道內(nèi)從下往上掘進(jìn)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(jìn)水平向的觀察人道，并使其與礦體側(cè)向掘進(jìn)水平向的切幫巷道相連；并自下而上掘進(jìn)切幫天井；在礦體上部形成的切幫巷道中部掘進(jìn)鉆孔攝像鑿巖道，利用潛孔鉆機(jī)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(cè)量并評(píng)價(jià)礦體的可崩性，同時(shí)在回采過程中可不間斷探測(cè)，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)礦體的崩落情況；拉底后自然崩落的礦石，鏟運(yùn)機(jī)通過裝礦進(jìn)路進(jìn)入采場進(jìn)行礦山鏟裝，由出礦橫巷運(yùn)至溜井進(jìn)行放礦，放下的礦石通過階段運(yùn)輸平巷運(yùn)出；

回車過程中，采用切幫巷道進(jìn)行切幫，削弱礦塊邊界與原礦及巖體的聯(lián)系，當(dāng)?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(dǎo)預(yù)裂炮孔，炮孔扇形布置，深度不超過礦體的中部，采用液態(tài)二氧化碳爆破器進(jìn)行爆破誘導(dǎo)致裂，爆破器規(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)二氧化碳爆破器；拉底過程中也采用液態(tài)二氧化碳爆破器進(jìn)行爆破擴(kuò)漏中，以控制對(duì)出口進(jìn)路的損傷及周邊巖體的損傷；采用潛孔鉆機(jī)鉆鑿直徑45mm的上向扇形中深孔進(jìn)行拉底，根據(jù)所需爆破壓力值將相應(yīng)規(guī)格的液態(tài)二氧化碳爆破器送人炮孔，然后進(jìn)行封堵，進(jìn)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。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采用液態(tài)二氧化碳爆破誘導(dǎo)崩落采礦方法，其特征是：為確定采礦礦段的結(jié)構(gòu)尺寸以及采用二氧化碳爆破器參數(shù)值提供依據(jù)，鉆孔攝像工作在回采拉底落礦之前進(jìn)行。