[发明专利]一种厚大金属矿体静态致裂破碎的自然崩落采矿法

说明书

本发明公开了一种厚大金属矿体静态致裂破碎的自然崩落采矿法，根据矿体开采技术条件，基于矿体顶板崩落受力分析，计算静态致裂条件下的连续崩落跨度，确定采场结构参数，使采场长度与宽度均大于连续崩落跨度，同时确定静态致裂孔的布置方式以及膨胀剂的配比。在易诱使崩落持续进行的两帮部位，施工静态致裂孔，并注入制备的膨胀剂浆液，膨胀剂在水化反应下，体积缓慢膨胀，对周围矿体产生较强的应力，致使矿体裂隙贯通和向外部延展，降低矿体的强度和稳固性，通过拉底和放矿形成的自由崩落空间，矿体自行崩落并不断发展，直到矿体回采结束。与现有技术相比，本发明生产过程安全、崩落进程可靠、生产环境无污染、工艺简单、开采成本低。

技术领域

本发明涉及金属矿床地下开采领域，特别是一种厚大金属矿体静态致裂破碎的自然崩落采矿法。

背景技术

在金属矿床地下开采领域，地表允许崩落的情况下，为了提高生产效率降低生产成本，厚大矿体通常采用崩落法开采。崩落法从矿体崩落机制上可分为强制崩落和自然崩落两大类，前者采用炸药对矿体进行强制爆破崩落，由于该过程需要采准、切割和回采等工程，且产生大量的爆破作业，从而带来成本增加、爆破震动、空气污染等问题；后者利用地压进行破岩，可解决上述问题，大幅度降低生产成本，是一种有前景的开采方法。但该崩落机制需要矿体有较好的可崩性，才能进行使用。若矿体可崩性较差，则会导致崩落进程停滞、崩落范围变小，严重影响采矿的正常进行。

对于可崩性较差的矿体自然崩落法开采，目前常采用爆破致裂和水压致裂来弱化岩体，主要存在以下缺点：

(1)施工安全性差，爆破致裂采用炸药，水压致裂采用高压水，均存在较大的安全隐患；

(2)崩落进程不可靠，由于炸药爆破质量的可控性较差，水压致裂存在裂隙漏水卸压的情况，导致矿体致裂质量不可靠，进而导致崩落进程不可靠；

(3)生产环境恶劣，炸药爆破时，产生强烈的爆破震动，影响周边居民的生活。同时产生大量的有毒气体，需要长时间通风来去除；

(4)工艺繁琐，水压致裂需要配置成套的高压水设备，且孔口密封性要求较高，而现场空间受限，地质条件复杂，导致工艺较复杂繁琐，使用效果并不理想，不适合大范围使用。

发明内容

本发明的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种崩落进程可靠、生产过程安全、生产环境无污染、工艺简单、开采成本低的厚大金属矿体静态致裂破碎的自然崩落采矿法。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

一种厚大金属矿体静态致裂的自然崩落采矿法，主要用于不稳固到中等稳固厚大金属矿体，包括以下步骤：

(1)根据矿体开采技术条件，基于矿体顶板崩落受力分析，计算连续崩落跨度，确定采场结构参数；

(2)根据矿体赋存条件与采场结构参数，确定凿岩设备、静态致裂孔的布置方式以及膨胀剂的配比，设计布置采切工程；

(3)在易诱使崩落持续进行的两帮部位，其凿岩巷道内钻凿静态致裂孔，根据岩体温度和矿岩物理力学性质，制备膨胀剂浆液，并注入静态致裂孔；

(4)膨胀剂与水发生化学反应，体积缓慢膨胀，在静态致裂孔壁上形成较强的法向应力促使钻孔壁破裂，并使矿体裂隙贯通和向外部延展，从而降低矿体的强度和稳固性，在拉底和堑沟空间形成后，藉由重力和地压作用，致裂的矿体自行崩落；

(5)通过出矿巷道不断放出崩落的矿石，从而形成新的自由崩落空间，并在切帮静态致裂孔的限制和监测下，崩落进程不断向采场上部发展，直至冒透上部采场，完全放出崩落的矿石，回采结束。

作为本发明的一种改进，所述步骤(1)中的开采技术条件调查包括：调查矿岩物理力学性质、矿岩稳定性分级、节理裂隙发育情况、岩体温度、水文地质。