[发明专利]一种深部硬岩矿体非爆破机械化智能开采方法

说明书

本发明公开了一种深部硬岩矿体非爆破机械化智能开采方法，包括以下步骤：S1，对矿岩可截割性进行原位监测感知，评价矿岩的可截割性和机械化开采适用性，识别出难采矿岩的分布位置并定量其难采程度，形成待开采矿体可截割性云图；S2，指导基于高应力诱导致裂和预制缺陷的硬岩矿体可截割性改善方法的实施，从而实现难开采矿体可截割性的精准改善；S3，实时智能调控采矿机械的破岩方式及破岩参数，实现非爆破机械化开采；S4，验证并改进矿岩可截割性监测感知与评价方法以及硬岩矿体可截割性改善方法；S5，通过基于物联网技术的数字信息共享决策平台进行综合管控，实现深部硬岩矿体非爆破机械化智能开采。

技术领域

本发明属于硬岩矿山开采技术领域，尤其涉及一种深部硬岩矿体非爆破机械化智能开采方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展以及对矿产资源需求量的不断增多，国内外矿山不断朝着更深的采矿深度发展，逐渐进入到深部开采的范畴。目前，钻爆法仍然被广泛应用于深部矿山的开采，但受限于爆破衍生破坏大、能量利用率低以及安全性差等弊端，研究人员提出了具有作业扰动小等优点的非爆破机械化开采，并在深部矿山开展了相关的现场应用试验。

深部矿山通常为硬岩矿山，完整性好，磨蚀性高，受到高围压的影响，当采用掘进机等破岩设备开挖时，开采效率较低，且刀具磨损严重，影响矿山开采的经济效益。通过试验室试验和现场试验，发现矿体在高应力作用会使矿体内部裂隙发育，形成开挖松动区，该区域内岩石可截割性高，有利于非爆破机械化开采。同样的，当岩体存在裂隙或钻孔等缺陷时，岩体的完整性受到破坏，也会提高该部分岩体的可截割性，有利于非爆破机械化开采。

采矿业的一大发展趋势是智能化、数字化开采。通过云计算、大数据等新一代信息技术与矿山生产过程深度融合，实现矿山开采各阶段、各环节的自感知、自决策、自运行，以提高矿山的生产效率。同时，对生产过程开展动态实时监控，实现生产作业和生产数据的自动化管理。然而，到目前为止，智能化矿山的应用对象仍然局限于煤矿和采用爆破法开采的金属矿中，未针对非爆破机械化开采提出合理的建设方向。

因此，为克服深部开采带来的挑战，提高深部硬岩矿山非爆破机械化开采效率，实现非爆破机械化开采的自感知和自决策，需要建立一种高效、合理、精确的非爆破机械化智能开采模式。

发明内容

本发明的主要目的是为深部硬岩矿山非爆破机械化开采提供一种智能开采模式，以实现非爆破机械化开采的自感知和自决策，提高非爆破机械化开采效率。为了解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：

本发明的一种深部硬岩矿体非爆破机械化智能开采方法，所述方法包括以下步骤：

S1，根据凿岩台车钻孔和孔内滚刀破岩触探数据对矿岩可截割性进行原位监测感知，评价矿岩的可截割性和机械化开采适用性，识别出难采矿岩的分布位置并定量其难采程度，形成待开采矿体可截割性云图；

S2，根据S1中评价的矿岩可截割性结果，指导基于高应力诱导致裂和预制缺陷的硬岩矿体可截割性改善方法的实施，从而实现难开采矿体可截割性的精准改善；

S3，根据矿体可截割性的量化结果及分布情况，实时智能调控采矿机械的破岩方式及破岩参数，用于开采改善岩体可截割性后的硬岩矿体，实现非爆破机械化开采；

S4，根据非爆破机械化开采的实际开采表现，验证并改进矿岩可截割性监测感知与评价方法以及硬岩矿体可截割性改善方法；

S5，以S1至S4循环进行，并通过基于物联网技术的数字信息共享决策平台进行综合管控，从而实现深部硬岩矿体非爆破机械化智能开采。

进一步地，所述破岩触探数据是通过凿岩台车钻孔过程中截割岩石获得的，其中，凿岩台车钻孔的排距为50cm-100cm、间距为50cm-100cm；所述破岩触探数据包括破岩法向力、破岩切向力、截割深度和截割速度，通过所述破岩触探数据确定并量化矿岩的可截割性。