[发明专利]深部采场高应力诱导爆破崩矿方法

说明书

技术领域

本发明涉及矿山开采爆破技术领域，特别是一种深部采场高应力诱导爆破崩矿方法。

背景技术

随着人们对矿产资源需求量的增加和矿山开采强度的不断增大，赋存于地表的浅部矿产资源日益消耗，国内外越来越多的地下矿山相继进入深部开采阶段，深部开采的主要特征之一就是高地应力，掘进和采矿均在高应力条件下完成，深部采场矿岩体处于较高的地应力环境中。相关研究表明，在深部采场中进行爆破崩矿时，矿石的破坏是静态地应力和炸药爆炸产生的超动态应力共同作用的结果，高地应力的存在影响到爆破裂纹的起裂方向和扩展长度，对爆破效果产生了影响。

在浅部开采的地下矿山设计中，主要是基于设计选择的采矿方法、矿岩稳固性和普氏硬度系数，通过经验法或类比法来确定爆破炸药单耗、孔间距、排间距等爆破参数。当采场进入深部开采之后，由于高应力场对爆破效果产生影响，常规采矿设计中关于爆破参数确定的方法适用性变差，使爆破设计不合理，从而导致深部采场在进行爆破崩矿时，经常出现超挖或欠挖现象；超挖使深部采场中围岩随矿石一起崩落，废石混入率增大，增大了矿石贫化率；欠挖使深部采场中部分矿石无法崩落，降低了回采率；高贫化率和低回采率均不利于矿山生产。不合理的爆破设计还会导致爆破大块率增加，不利于出矿作业并增加了二次爆破成本。因此对于处于高应力环境下深部采场爆破崩矿的设计与施工，需要充分考虑应力场对爆破效果的影响，根据应力分布进行分区设计，通过爆破诱导矿岩体内应变能有序释放，改善爆破质量，提高破岩效率，实现深部采场安全高效采矿的目的。

通过查阅相关资料，对于深部开采的地下矿山，目前回采爆破设计依然沿用浅部开采的相关方法及规程，对高地应力场对爆破效果产生的影响考虑较少，生产实践中通常是在原设计基础上，根据现场爆破效果进行爆破孔网参数和装药量的调整。实际上深部采场的应力分布复杂：并非所有的深部矿山地应力场都是以垂向应力为主应力方向，在构造应力较大的区域，水平构造应力远大于垂向应力；深部采场的高应力场并非一成不变，随着开挖区域形态变化和开挖顺序的不同，深部采场的应力场也处于动态变化的状态。因此，这种简单的调整孔网参数和炸药量的设计与施工方式，无法适应深部矿岩高应力场的复杂、多变特性，也缺少理论依据，在矿山生产实际中应用效果并不好。

发明内容

针对上述深部采场高应力场对爆破效果的影响以及目前爆破设计中存在的问题，本发明的目的是提供一种深部采场高应力诱导爆破崩矿方法，采用该方法对深部采场爆破参数进行动态调整优化，达到深部采场安全高效生产、改善爆破效果、降低回采成本、提升矿山生产经济效益的目的。

本发明采用的技术方案为：

深部采场高应力诱导爆破崩矿方法，包括以下步骤：

1)获取深部采场矿岩应力分布及其开采过程中的演化规律；

2)深部采场的回采作业；在回采过程中，以拉底切割工程作为第一步回采；

3)划分爆破回采区域；拉底切割工程完成后，通过步骤1)中的应力测量法获取深部采场所在开挖区域切割后的应力场云图Ⅰ；在应力场云图Ⅰ中对需要爆破回采的区域进行分区划分；

4)选定回采的首采分区Ⅰ；对划分的各分区进行应力密度值计算，获取每个分区对应的应力密度值，将各分区按照应力密度值由高到低进行排序，遵循工艺可行的前提，从排序的各分区中选出工艺可行且应力密度值高的分区，作为回采的首采分区Ⅰ；

5)对选定的首采分区Ⅰ，进行爆破参数优化；

6)首采分区Ⅰ的回采作业；按照优化后的爆破参数对首采分区Ⅰ进行凿岩、装药、爆破崩矿、出矿作业，完成首采分区Ⅰ的回采即第二步回采。

所述的深部采场高应力诱导爆破崩矿方法，还包括

步骤7)第三步回采作业；首采分区Ⅰ回采完成后，该深部采场形成了新的开挖区域，重新获取该新开挖区域的应力场云图II，对新的开挖区域的应力场云图II进行区域划分，然后重复步骤4)至步骤6)，在新的开挖区域内选定新的回采的首采分区II、对首采分区II进行爆破参数优化以及完成首采分区II的回采作业；重复步骤7)进行第四至N步回采作业，直至整个深部采场全部开采完毕。

所述的深部采场高应力诱导爆破崩矿方法，步骤1)中应力测量法包括：钻孔释放法测量、预埋应力传感器监测法和微震监测应力分析方法；通过钻孔释放法测量和预埋应力传感器监测法测得区域内若干测点处的应力值，通过反演得出区域应力场；通过微震监测应力分析方法在深部采场区域布置若干微震信号监测点，由微震事件信号反映出监测区域应力场的相对大小，与真实应力场之间存在对应关系。