[发明专利]高地应力硬岩诱导致裂工程布置及非爆破回采工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种采矿工艺，特别是涉及一种高地应力矿山诱导致裂、非爆破连续开采工艺。该方法主要适用于高埋深矿体，矿体走向较长、矿体较规整、矿岩中等稳固以上，水平～缓倾斜～倾斜中厚矿体的开采。

背景技术

越来越多的矿山进入深部开采阶段，高埋深就意味着高地应力，高应力硬岩开挖过程中表现出“好凿易爆”、“开挖卸荷后岩体碎裂化”、“小扰动后岩石自裂”等现象，且容易诱发岩爆、分区破裂等灾害，对安全高效生产带来了诸多不便。采煤机的研制成功，造就了煤矿“地下煤矿开采的综采法”，涌现出大量千万吨矿井；露天矿大型设备的研制成功，实现了大型和超大型露天矿“间断—连续开采工艺”理念，大幅提升了露天矿山的生产能力；金属矿山地下开采，几乎全部采用爆破方式回采，且狭小的地下井巷不适合大型设备应用，生产能力有限。因此，充分利用高应力硬岩的高储能诱导致裂矿石，实现非爆破高效开采是本发明的创新核心。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种机械化程度高、劳动强度低、生产效率高、生产能力大的高地应力硬岩诱导致裂工程布置及非爆破回采工艺。

为了解决上述技术问题，本发明提供的高地应力硬岩诱导致裂工程布置及非爆破回采工艺，其工艺条件如下：

1、深部高地应力矿山开采：

矿山开采深度600m以上，矿体倾角不限；矿体厚度15m以内的矿体诱导巷道沿走向布置，超过15m时，诱导巷道垂直走向布置，矿岩均中等稳固及以上；

2、诱导巷道布设在矿层脉内：

视上、下盘围岩稳定程度，将诱导巷道布设在围岩更稳固的矿体一侧，诱导巷道尺寸高×宽=3m×4m，若下一步致裂后回采设备尺寸较大，适当增大诱导巷道的尺寸，诱导巷道形态为方形或梯形，有利于地应力集中，作用于诱导巷道周围矿层，诱导致裂矿石；

3、诱导致裂后矿石回采：

诱导致裂程度取决于矿体节理裂隙发育程度、原岩应力大小及应力集中水平，矿石若大面积致裂崩落，直接用铲运机相关设备出矿；若致裂效果只限于矿体内部裂纹扩展，无大规模崩落现象，用掘进机相关设备非爆破连续开采，衔接好出矿与回采设备，可实现类似煤矿的真正意义上的连续回采；

4、做好人员和设备通过区域的顶板支护工作：采用锚网支护为主的支护方式，确保在非爆破回采过程中的顶板稳固，在诱导巷道顶板利用开缝式锚杆，施工参数为2×2m，并悬挂钢筋网，网格为100mm×100mm，每张金属网大小为1000mm×2000mm；

5、回采过程中通风技术：为确保作业环境良好，采用抽出式局扇和人工水幕两种方式除尘，诱导巷道壁上设置抽出式局扇，局扇及时延长至作业面；选取较大的密集喷水头自制密集喷水头，作业时间喷射水雾除尘。

采用上述技术方案的高地应力硬岩诱导致裂工程布置及非爆破回采工艺，适用于深部矿山，即开采深度600m以上的矿山，进入深部开采后，重力引起的垂直原岩应力加上构造应力通常就超过工程岩体的抗压强度(＞20MPa)，而由于工程开挖所引起的应力集中水平则更是远大于工程岩体的强度(＞40MPa)。此时，矿石处于高储能状态，利用其自身高储能致裂，在待开矿层中应用爆破或相关机械（如掘进机）开挖一条高×宽=3m×4m诱导巷道，诱导巷道的开挖引起地应力调整能促使矿石破裂，诱导巷道开挖后短时间内，局部矿石会自发崩落，其他未崩落的矿石可用机械方式回采，生产能力得到提高。在矿岩诱导致裂后继续作业，要加强人员和设备通过地区的顶板支护，选取锚网支护方式，并用掘进机等相关设备进行致裂后矿石的非爆破回采，注意加强非爆破回采时的通风，专利中涉及抽出式局扇进行局部通风除尘等措施。

本发明的其有益效果是：

①机械化程度高、劳动强度低

矿石诱导致裂后可采用无轨设备开采，配备铲运机及坑内自卸卡车、锚杆台车等先进采矿设备，不仅机械化程度高，而且节省了劳动力，降低了工人的劳动强度，加大了采矿工效及作业的安全性。

②生产效率高、生产能力大

爆破方法开采时单个矿房生产能力为515t/d；而诱导致裂后矿石开采，单个矿房每天两个班，每班有效生产时间大概6个小时，则机械开采矿房生产能力约为867t/d，生产能力提高了352t/d，提高了约68%。

综上所述，本发明是一种机械化程度高、劳动强度低、生产效率高、生产能力大的高地应力硬岩诱导致裂工程布置及非爆破回采工艺。

附图说明

图1为本发明诱导巷道致裂示意图。

图2为诱导巷道布设及非爆开采示意图。

图3为沿图2中Ⅲ-Ⅲ向剖示图。