露天转地下开采中的矿柱回收和垫层成形一体化技术

摘要

本发明公开了一种露天转地下开采中的矿柱回收和垫层成形一体化技术：在露天开采进入后期，预留露天坑底境界顶柱（1），同步采用大参数间柱空场法对地下开采第一中段进行地下开采；在露天开采和空场法区段开采结束时，在境界顶柱（1）内布置炮孔，在矿柱（3）内布置炮孔，然后同时装药分段起爆，先起爆矿柱（3）内炮孔，再起爆露天坑底境界顶柱（1）内炮孔，起爆落下的矿石形成垫层（4）；在地下开采的下中段再采用崩落法采矿，在崩落法区段开采时顺带回收垫层（4）的矿石。本发明不仅实现了露天与地下同时作业、平稳过渡，提高露天地下同时开采的安全性，回收了大量的矿石，还解决了崩落法回采所需的覆盖垫层，大大减小了崩落法作业的贫化率。

说明书

技术领域

本发明涉及露天转地下开采技术，具体涉及露天转地下开采过程中的矿柱回采及垫层形成技术，可在黑色、有色、化工等非煤固体矿山露天转地下开采中广泛应用。

背景技术

当矿产资源埋藏深度过大采用露天开采在技术上、经济上不合理必须进行地下开采。目前，我国大部分黑色金属露天矿山即将面临由露天转入地下开采的问题。由露天开采转入地下开采会遇到许多新的技术问题，而如何实现转折期间的平稳过渡、降低采矿成本、提高资源回采率是企业最关心的主要问题。

在露天转地下开采的矿山中，对于深部使用崩落法的矿山，前期垫层的形成主要是采用在回采前期人工将废石回填于露天坑，或者人工诱导使露天边坡失稳。这些方法投入大、耗时耗力，矿山在露天转入地下过程中，较难平稳过渡。

中国选矿技术网2008年8月18日发表的“露天转地下开采时的开采技术”一文指出，露天转地下开采采用空场采矿法和充填采矿法时，一般要留境界矿柱；采用崩落采矿法时，可不留境界矿柱，但需要形成一定厚度的覆盖层。关于境界顶柱的安全厚度，因其影响因素较多或一些参数难于确定，也难采用理论计算的方法确定，在实践生产中，大多数矿山仍参照类似矿山的经验选取。根据矿岩的稳固性，其厚度一般为10～30m，通常境界顶柱的厚度，因露天开采爆破的影响，其厚度比一般地下开采的顶柱厚度大。但该文并没有揭示矿柱回采及垫层形成的难题。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述问题而提供一种露天转地下开采中的矿柱回收和垫层成形一体化技术，该技术不仅可以实现露天与地下同时作业、平稳过渡，提高露天地下同时开采的安全性，而且回收矿柱的同时，还解决了崩落法回采所需的覆盖垫层，大大减小了崩落法作业的贫化率。

为实现本发明上述目的，本发明露天转地下开采中的矿柱回收和垫层成形一体化技术通过以下技术方案来实现：

在露天转地下开采过程中，首先在露天坑底部留设足够厚度的境界顶柱，以保证地下开采的安全。然后在地下开采第一中段采用留设较大参数矿柱的空场法回采，以减弱地下开采对露天边坡的影响。待第一中段和露天开采完毕，在进行矿柱回收的同时形成下中段崩落法所需的覆盖层。

其具体工艺、步骤为：

1）在露天开采进入后期，为保证地下开采的安全，预留露天坑底境界顶柱，并同步采用大参数间柱空场法对地下开采第一中段进行地下开采，在地下开采的空场法区段内布置有矿房和矿柱，所述的境界顶柱的厚度为30～40m，所述的矿柱的尺寸为10～16m；

2）在露天开采和空场法区段开采结束时，采用露天凿岩设备在露天坑底境界顶柱内布置炮孔，采用空场法区段内开采时使用的凿岩设备在矿柱内布置炮孔，然后同时装药分段起爆，先起爆矿柱内炮孔，再起爆露天坑底境界顶柱内炮孔，爆破后的矿石堆不仅可在下中段出矿时放出，而且是下中段崩落法回采时良好的覆盖垫层。

起爆落下的矿石形成垫层；

3）在地下开采的下中段再采用崩落法采矿，在崩落法区段开采时顺带回收垫层的矿石。

所述的矿柱的尺寸最佳为12～15m，所述的矿房尺寸以12～15m为宜。

本发明针对露天转地下崩落法过程中，覆盖垫层需要在开采前期通过对露天坑回填或者诱导边坡失稳形成后，才能开始地下采矿。通过本发明技术方案中的预留的境界顶柱、采用大参数间柱空场法，实现露天与地下同时作业、平稳过渡，提高露天地下同时开采的安全性。回收矿柱的同时，利用崩落的矿柱自然形成下中段回采的垫层，不仅回收了大量的矿石，还解决了崩落法回采所需的覆盖垫层。利用矿石堆作为垫层大大减小了崩落法作业的贫化率。

附图说明

图1为矿柱回收和垫层成形一体化技术的形成过程示意图。

附图标记为：1—露天坑底境界顶柱，2—矿房，3—矿柱，4—垫层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明露天转地下开采中的矿柱回收和垫层成形一体化技术作进一步详细说明。

由图1所示的矿柱回收和垫层成形一体化技术的形成过程示意图可以看出，本发明在露天转地下崩落法过程中，增加了地下空场法区段。待露天开采和空场法全部开采结束后，才真正转为崩落法开采。

为了实现露天转地下矿山平稳过渡，在露天开采的后期，露天和地下同时生产，在露天开采区段和地下开采区段间留设了30～40m的境界顶柱1。在空场法区段内，布置有矿房2和矿柱3。为了保护露天开采的安全，空场法区段内适当加大了所留设矿柱3的尺寸，由一般空场法矿柱尺寸的3m～5m加大到12m～15m。将矿柱尺寸加大的作用一是为了增加采空的矿房2的稳定程度，二是为了后期回收矿柱时便于凿岩。

露天开采和空场法区段开采结束时，为了形成崩落法区段内所需的垫层。使用露天凿岩设备在境界顶柱1内布置炮孔；由于矿柱3在开采前期留设时，已适当加大了参数，故可在矿柱3内布置凿岩道进行凿岩，采用空场法区段回采时使用的凿岩设备在矿柱3内布置炮孔。然后同时装药分段起爆，先起爆矿柱3内炮孔，再起爆境界顶柱1内炮孔。最后覆盖垫层4形成，同时崩落的矿柱本身就是矿石，随着下部崩落法区段的回采，可以顺带回收。