權(quán)利要求

1.礦石安全開采方法，其特征在于，包括如下步驟： S1，開設(shè)爆破鉆孔： 在開拓工作面開設(shè)多個(gè)爆破鉆孔，多個(gè)爆破鉆孔位于與工作面洞壁平行的豎直平面內(nèi)，包括位于礦層頂板與礦層交界面處的爆破鉆孔，和底板與礦層交界面處的爆破鉆孔，以及位于礦層內(nèi)部的爆破鉆孔； S2，開設(shè)水袋空孔： 在爆破鉆孔與工作面巖壁中間的豎直平面內(nèi)，沿工作平面傾斜設(shè)置多個(gè)空孔，多個(gè)空孔彼此間隔，多個(gè)空孔內(nèi)置水袋，包括位于礦層頂板與礦層交界面處的空孔，和礦層底板與礦層交界面處的空孔，以及位于礦層中間隔排層位的空孔； S3，進(jìn)行爆破： 在所述S1步驟中，每個(gè)爆破鉆孔內(nèi)安裝液態(tài)二氧化碳致裂器，每個(gè)二氧化碳致裂器與爆破鉆孔內(nèi)均設(shè)置有水袋，并采用橡膠封孔器或封孔泥對(duì)爆破鉆孔進(jìn)行封孔；將二氧化碳致裂器通過(guò)導(dǎo)線與發(fā)爆器連接，啟動(dòng)發(fā)爆器； S4，裝扒礦： 在氣、水合力爆破沖擊作用下，被破壞的礦體落下； S5，運(yùn)礦石循環(huán)開采： 將礦石運(yùn)出，重復(fù)所述S1-S4步驟，直至整個(gè)工作回采完畢。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦石安全開采方法，其特征在于，所述S1步驟中，爆破鉆孔Ⅰ和爆破鉆孔Ⅱ與工作面巖壁處的距離為1-2.5m。 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦石安全開采方法，其特征在于，所述S3步驟中，水袋設(shè)置有環(huán)體，二氧化碳致裂器設(shè)置于環(huán)體中。 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦石安全開采方法，其特征在于，所述S1步驟中，爆破鉆孔的直徑為75-120mm。 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦石安全開采方法，其特征在于，所述S1步驟中，多個(gè)爆破鉆孔交錯(cuò)設(shè)置，爆破鉆孔的傾斜角度小于16度。 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦石安全開采方法，其特征在于，所述S1步驟中，多個(gè)爆破鉆孔之間的間距為1-2.5m。 7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦石安全開采方法，其特征在于，所述S2步驟中，空孔的直徑為75-120mm。 8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦石安全開采方法，其特征在于，所述S2步驟中，多個(gè)空孔之間的間距為1-2.5m。 9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦石安全開采方法，其特征在于，所述S2步驟中，二氧化碳致裂器包括爆裂管和填充于爆裂管內(nèi)部的二氧化碳，二氧化碳的含量為0.7-1.7kg。

說(shuō)明書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及礦山開采技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種礦石安全開采方法。

背景技術(shù)

在建筑、隧道、礦山施工中，炸藥爆破破巖較普遍應(yīng)用，炸藥爆破安全性風(fēng)險(xiǎn)較大，對(duì)于操作者素質(zhì)要求高。爆破破巖中，液態(tài)二氧化碳冷爆破是一種較新較好的技術(shù)，其工作原理是將液態(tài)的二氧化碳(惰性氣體)裝入爆破管內(nèi)，爆破時(shí)管內(nèi)的加熱棒通電產(chǎn)生的熱能，使液態(tài)二氧化碳瞬間氣化膨脹，高壓氣體破壞爆裂片并從泄氣孔沖出，作用于爆裂管四周的孔壁上，產(chǎn)生“爆炸”現(xiàn)象，將巖石分裂和破碎。本發(fā)明液態(tài)二氧化碳聚合水袋爆破致裂器是利用液態(tài)二氧化碳受熱汽化膨脹，快速釋放高壓氣體并進(jìn)一步對(duì)外環(huán)套水袋釋放足夠的爆破能量，疊加形成水楔沖擊力破裂礦巖石的裝置，取代傳統(tǒng)礦石開采或深孔預(yù)裂爆破中的雷管炸藥，克服了用炸藥爆破開采和預(yù)裂中危險(xiǎn)性高、礦體粉碎、有害粉塵彌漫等缺點(diǎn)，具有不產(chǎn)生火花、無(wú)炮煙、爆破威力大、節(jié)約費(fèi)用、可反復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，是傳統(tǒng)炸藥和一般液態(tài)二氧化碳爆裂的理想替代方法和設(shè)備。

目前，在金等礦體和地質(zhì)條件復(fù)雜的工作面開采過(guò)程中，炸藥爆破是主要破巖方式。現(xiàn)有技術(shù)中，炸藥爆破開采方法的開采效率低，具有運(yùn)輸不便、儲(chǔ)存、操作不當(dāng)極易爆炸的隱患。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種礦石安全開采方法，其能夠?qū)崿F(xiàn)工作面落礦，具有爆破威力大、拋礦量多和工人的勞動(dòng)少的優(yōu)點(diǎn)。該采礦方法能夠提高礦石的出塊率，爆炸后水霧降低爆破粉塵比率，避免常規(guī)爆破煙塵中毒、意外爆炸的隱患。

本發(fā)明的實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種礦石安全開采方法，包括如下步驟：

S1，開設(shè)爆破鉆孔：

在開拓工作面開設(shè)多個(gè)爆破鉆孔，多個(gè)爆破鉆孔位于與工作面洞壁平行的豎直平面內(nèi)，包括位于礦層頂板與礦層交界面處的爆破鉆孔，和底板與礦層交界面處的爆破鉆孔，以及位于礦層內(nèi)部的爆破鉆孔；

S2，開設(shè)水袋空孔：

在爆破鉆孔與工作面巖壁中間的豎直平面內(nèi)，沿工作平面傾斜設(shè)置多個(gè)空孔，多個(gè)空孔彼此間隔，多個(gè)空孔內(nèi)置水袋，包括位于礦層頂板與礦層交界面處的空孔，和礦層底板與礦層交界面處的空孔，以及位于礦層中間隔排層位的空孔；

S3，進(jìn)行爆破：

在S1步驟中，每個(gè)爆破鉆孔內(nèi)安裝液態(tài)二氧化碳致裂器，每個(gè)二氧化碳致裂器與爆破鉆孔內(nèi)均設(shè)置有水袋，并采用橡膠封孔器或封孔泥對(duì)爆破鉆孔進(jìn)行封孔；將二氧化碳致裂器通過(guò)導(dǎo)線與發(fā)爆器連接，啟動(dòng)發(fā)爆器；

S4，裝扒礦：

在氣、水合力爆破沖擊作用下，被破壞的礦體落下；

S5，運(yùn)礦石循環(huán)開采：

將礦石運(yùn)出，重復(fù)S1-S4步驟，直至整個(gè)工作回采完畢。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述S1步驟中，爆破鉆孔Ⅰ和爆破鉆孔Ⅱ與工作面巖壁處的距離為1-2.5m。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述S3步驟中，水袋設(shè)置有環(huán)體，二氧化碳致裂器設(shè)置于環(huán)體中。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述S1步驟中，爆破鉆孔的直徑為75-120mm。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述S1步驟中，多個(gè)爆破鉆孔交錯(cuò)設(shè)置，爆破鉆孔的傾斜角度小于16度。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述S1步驟中，多個(gè)爆破鉆孔之間的間距為1-2.5m。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述S2步驟中，空孔的直徑為75-120mm。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述S2步驟中，多個(gè)空孔之間的間距為1-2.5m。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述S2步驟中，二氧化碳致裂器包括爆裂管和填充于爆裂管內(nèi)部的二氧化碳，二氧化碳的含量為0.7-1.7kg。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的實(shí)施例至少具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果：

本發(fā)明針對(duì)金礦及圍巖傾角較大、地質(zhì)條件復(fù)雜的開采工作面，采用液態(tài)二氧化碳以及水袋爆破的采礦方法，實(shí)現(xiàn)工作面落礦石，爆破威力大、安全，拋石量多、塊大、拋出距離短，減少工人的勞動(dòng)力。此外，爆破粉塵比率明顯降低，極大降低了炸藥廢氣及粉塵安全隱患。進(jìn)一步的，二氧化碳致裂器可重復(fù)使用，采礦成本低，尤其適用礦層傾角較大、地質(zhì)條件復(fù)雜的工作面開采。本發(fā)明方法具有廣泛的應(yīng)用前景，與傳統(tǒng)的炸藥爆破相比，可提高礦石開采效率以及礦石出塊率，且更安全。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例爆破鉆孔的示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例環(huán)體的示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來(lái)布置和設(shè)計(jì)。

因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

在本發(fā)明實(shí)施例的描述中，需要說(shuō)明的是，若出現(xiàn)術(shù)語(yǔ)“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時(shí)慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，若出現(xiàn)術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

此外，若出現(xiàn)術(shù)語(yǔ)“水平”、“豎直”、“懸垂”等術(shù)語(yǔ)并不表示要求部件絕對(duì)水平或懸垂，而是可以稍微傾斜。如“水平”僅僅是指其方向相對(duì)“豎直”而言更加水平，并不是表示該結(jié)構(gòu)一定要完全水平，而是可以稍微傾斜。

在本發(fā)明實(shí)施例的描述中，若出現(xiàn)術(shù)語(yǔ)“多個(gè)”代表至少2個(gè)。

在本發(fā)明實(shí)施例的描述中，還需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，若出現(xiàn)術(shù)語(yǔ)“設(shè)置”、“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

實(shí)施例

如圖1-圖2，所示為本發(fā)明的實(shí)施例。

本實(shí)施例提供一種礦石安全開采方法，包括如下步驟：

S1，開設(shè)爆破鉆孔：

在主要開拓工作面開設(shè)多個(gè)爆破鉆孔，多個(gè)爆破鉆孔設(shè)置于與工作面洞壁平行的豎直平面內(nèi)，包括在礦層的頂板與礦層的交界面處的爆破鉆孔，和礦層的底板與礦層的交界面處的爆破鉆孔，以及位于礦層內(nèi)部的爆破鉆孔，爆破鉆孔與工作面巖壁處的距離為1-2m，即循環(huán)進(jìn)尺為1-2m。

S2，開設(shè)水袋空孔：

在爆破鉆孔與工作面巖壁中間的豎直平面內(nèi)，沿工作面傾斜設(shè)置多個(gè)空孔，多個(gè)空孔彼此間隔，多個(gè)空孔均內(nèi)置水袋，空孔起導(dǎo)向及加強(qiáng)水楔破巖作用，其中包括位于礦層的頂板與礦層的交界面處的空孔，礦層的底板與礦層的交界面處的空孔，以及位于礦層中間隔排層位的空孔。

S3，進(jìn)行爆破：

在S1步驟中，所設(shè)置的每個(gè)爆破鉆孔內(nèi)安裝液態(tài)二氧化碳致裂器，每個(gè)二氧化碳致裂器以及爆破鉆孔內(nèi)均設(shè)置水袋，并采用橡膠封孔器或封孔泥進(jìn)行封孔；將二氧化碳致裂器連接導(dǎo)線后啟動(dòng)發(fā)爆器，使各爆破鉆孔內(nèi)的液態(tài)二氧化碳致裂器延時(shí)(或同時(shí))發(fā)生爆破，此時(shí)爆破鉆孔內(nèi)的水袋在高爆壓強(qiáng)下增加了環(huán)圓周各角度水楔切割力。

在本實(shí)施例中，二氧化碳致裂器包括爆裂管和填充于爆裂管內(nèi)部的二氧化碳，二氧化碳的含量為0.7-1.7kg。爆裂管的數(shù)量與爆破鉆孔的深度而定。

與二氧化碳致裂器綁定的水袋均設(shè)置有一個(gè)環(huán)體，二氧化碳致裂器套在環(huán)體內(nèi)；此處鉆孔內(nèi)可以由下至上設(shè)置兩個(gè)水袋，靠近鉆孔底部的水袋的水量大于另一個(gè)水袋的水量。

在每個(gè)二氧化碳致裂器內(nèi)注入二氧化碳，充裝設(shè)備包含儲(chǔ)氣罐、充裝機(jī)、充裝架和拆裝機(jī)，采用橡膠封孔器，或者使用電動(dòng)注漿泵向爆破鉆孔中注入快干凝膠或水泥漿，水泥漿的水灰比為0.6:1，或用聚氨酯封閉爆破鉆孔。連接導(dǎo)線后，確保所有人員撤離起爆工作面150-200m后，檢查現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人后，倒計(jì)時(shí)起爆，各爆破鉆孔延時(shí)間隔為1-2s，使前次爆破產(chǎn)生充分形成的臨空面，并壓裂周圍的水袋空孔，從而保證后續(xù)爆破鉆孔的效率和效果，使各爆破鉆孔內(nèi)的液態(tài)二氧化碳加熱氣化，沖擊在環(huán)體套合的水袋同時(shí)發(fā)生水楔爆破力疊加致裂礦體。

S4，裝扒礦：

在氣、水合力爆破沖擊作用下，被破壞的礦體(或巖體)落下。爆破后至少等待15分鐘方可進(jìn)入爆破現(xiàn)場(chǎng)檢查，進(jìn)入前關(guān)閉起爆器，將母線從電源上取下并扭成短路狀態(tài)，確認(rèn)無(wú)拒爆和盲炮，加強(qiáng)爆破現(xiàn)場(chǎng)通風(fēng)，待有害氣體濃度低于安全值后可發(fā)出警戒解除信號(hào)。

爆破效果應(yīng)滿足如下要求：硬巖無(wú)剝落；中硬巖基本無(wú)剝落；軟弱圍巖無(wú)大的剝落或坍塌。

S5，運(yùn)礦石循環(huán)開采：

將礦石運(yùn)出，重復(fù)步驟1-4，直至整個(gè)工作面回采完畢。

在S1步驟中，爆破鉆孔的直徑為75-120mm。在實(shí)際操作時(shí)，其個(gè)數(shù)根據(jù)礦體大小而設(shè)置，鉆孔與鉆孔之間的距離根據(jù)巖石硬度而設(shè)定，巖石硬度越大，則多個(gè)鉆孔之間的間距越小。

在本實(shí)施例中，爆破鉆孔與爆破鉆孔之間的間距為1-2.5m，比傳統(tǒng)炸藥管0.5m的間距更節(jié)省爆破鉆孔。巖石硬度為6-8時(shí)，各個(gè)爆破鉆孔的孔距設(shè)置為1.5-2.5m，孔數(shù)要求4-6個(gè)/10m 2；巖石硬度為8-10時(shí)，各個(gè)爆破鉆孔的孔距設(shè)置為1-1.5m，孔數(shù)要求7-9個(gè)/10m 2。

爆破鉆孔的傾斜角度略小于16度，鉆孔時(shí)每個(gè)鉆孔應(yīng)彼此錯(cuò)位，避免平行爆孔反向?qū)_消耗能量；

在S2步驟中，多個(gè)空孔的直徑均為75-120mm，多個(gè)空孔之間的間距為1-2.5m。

綜合上述，據(jù)爆破環(huán)境和巖石硬度不同確定了合適的孔徑和孔距，且根據(jù)爆破鉆孔的深度可放置一個(gè)或多個(gè)爆裂管，爆裂管中間填入了足量的二氧化碳以及環(huán)體水袋助力裂解，采用爆裂管引線并聯(lián)和串聯(lián)相結(jié)合的方式以及順孔延時(shí)起爆方式，因此能夠極大提升疊加爆破效果。起爆器以及環(huán)體水袋共同產(chǎn)生的水楔作用，加強(qiáng)了爆破力，減少了二氧化碳用量和鉆孔數(shù)。

綜上，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種礦石安全開采方法至少具有以下有益效果：

其一，本發(fā)明使用液態(tài)二氧化碳致裂器以及水袋，在地質(zhì)條件復(fù)雜的炮采工作面對(duì)礦石等進(jìn)行爆破開采，避免了傳統(tǒng)炸藥爆破開采效率低、具有爆炸后毒氣隱患等安全隱患問(wèn)題。

其二，爆破鉆孔的布置方式，由炸藥爆破的、與工作面礦石壁垂直的數(shù)量較多短鉆孔，轉(zhuǎn)變液態(tài)二氧化碳與水袋爆破的、與工作面礦層巖石壁平行及微調(diào)角度(小于垂直面16度)的數(shù)量較少的爆破鉆孔，有助于工作效率的提高，節(jié)約費(fèi)用。該爆破開采方法拋石量多、出塊率高、拋出距離短、爆破粉塵比率低，減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度，不易造成放炮崩落傷人事故的發(fā)生。

其三，在礦層頂?shù)装逶O(shè)置的空孔可以使得爆破裂隙沿邊界較為平整，同時(shí)減少工作面多余開采毛石，保證工作面頂板平整，利于頂板支護(hù)。在礦層中間層位間隔設(shè)置水袋填充空孔，促進(jìn)礦體爆破裂隙發(fā)育，提高爆破效果，節(jié)約費(fèi)用。

其四，本發(fā)明可適用復(fù)雜條件下的金礦地下或地表開采，對(duì)開采條件的適用性較強(qiáng)，尤其適用于礦體硬度大、地質(zhì)條件復(fù)雜的工作面的開采。也可應(yīng)用于其他有色金屬或非金屬資源的開采或其他破巖建設(shè)工程，爆孔鉆孔的間距根據(jù)巖石硬度調(diào)整。

其五，本發(fā)明工藝較為簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，對(duì)保障金礦安全高效開采、節(jié)約成本、環(huán)保、提高效益等方面具有一定作用，具有廣泛的應(yīng)用前景，與傳統(tǒng)的炸藥爆破相比，可提高金礦開采效率，提高礦石出塊率。

以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本申請(qǐng)不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本申請(qǐng)的精神或基本特征的情況下，能夠以其它的具體形式實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申請(qǐng)的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本申請(qǐng)內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

礦石安全開采方法.pdf