CN109098711A - 一种利用卸压槽阻断矿体上部高应力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用卸压槽阻断矿体上部高应力的方法，适用于深部采矿技术领域。该方法包括步骤：(1)根据岩层移动范围确定上、下盘岩层卸压边界；(2)在矿体上、下盘顶侧卸压边界外侧沿走向分别布置凿岩巷道，且上、下盘凿岩巷道在同一水平线上；(3)在上、下盘凿岩巷道内靠近矿体的一侧分别水平布置若干钻孔，各钻孔轴向与所在的凿岩巷道侧壁垂直；(4)对各钻孔进行孔内爆破，在矿体上方形成连续的卸压槽。通过在矿体顶侧预掘巷道并钻凿覆顶钻孔，进行孔内爆破，在矿体顶部形成连续卸压槽，阻断覆岩自重应力，实现高应力环境下矿体的卸压开采。

Description

一种利用卸压槽阻断矿体上部高应力的方法

技术领域

本发明属于深部采矿技术领域，尤其涉及一种利用卸压槽阻断矿体上部高应力的方法，特别适用于高应力环境下急倾斜矿体的卸压开采。

背景技术

随着社会发展对矿产资源需求的不断增大，大规模深部矿产资源开发已成为采矿工业发展的必然趋势。随着矿体埋深的增大，地应力水平增高，矿体开采出现顶板大面积垮落、高强度岩爆等灾害的可能性越来越大。因此，有必要对高应力环境下矿体进行有效卸压，确保深部矿体的安全高效开采。

对于高应力区域的岩层，常用卸压方法是降低应力集中程度，即在适当位置布置卸压工程，使待采矿体处于应力降低区，减缓高应力对矿体开采的不利影响。目前，卸压工程通常布置在矿体上盘，通过对上盘高应力岩体进行爆破使应力转移，达到卸压目的。然而，该方法对上盘围岩损伤较大，矿体开采时易造成采场顶板大面积垮塌，使矿石贫化率增加，且容易诱发冒顶事故。

发明内容

为解决现有技术的上述问题，本发明提供一种利用卸压槽阻断矿体上部高应力的方法，通过在矿体顶侧预掘巷道，在巷道内钻凿钻孔，进行孔内爆破，在矿体顶部形成连续卸压槽，阻断待采矿体上部应力，实现高应力环境下矿体的安全高效开采。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种利用卸压槽阻断矿体上部高应力的方法，其特征在于，包括步骤：

(1)根据岩层移动范围确定上、下盘岩层卸压边界，优选根据1～3个中段矿体开采后形成的岩层移动边界进行确定；

(2)在矿体上、下盘顶侧卸压边界外侧沿走向分别布置凿岩巷道，且上、下盘凿岩巷道在同一水平线上；

(3)在上、下盘凿岩巷道内靠近矿体的一侧分别水平布置若干钻孔，各钻孔轴向与所在的凿岩巷道侧壁垂直；

(4)对各钻孔进行孔内爆破，在矿体上方形成连续的卸压槽，孔内爆破方式优选为预裂爆破。

优选的，上、下盘凿岩巷道断面尺寸均为(2.5～3.5)×(2.5～3.5)m。

优选的，各钻孔尺寸相同，在上盘和下盘凿岩巷道内分别沿走向均匀布置。

优选的，钻孔孔径为60～100mm，孔深为钻孔所在的两侧凿岩巷道侧壁间距的0.55～0.65倍。进一步，上、下盘凿岩巷道内相邻钻孔间距均为1～3m，上盘凿岩巷道内钻孔与下盘凿岩巷道内钻孔一一交错布置。

本发明的有益效果：

(1)由于采场所受地压大部分来自岩层移动角范围内的岩层，本发明通过在矿体开挖前预判上、下盘岩层移动范围确定卸压边界，然后在矿体顶侧卸压边界内布置钻孔，进行孔内爆破，在矿体上部形成连续卸压槽阻断上部岩层应力，实现精准可靠卸压。

(2)连续卸压槽既能阻断覆岩自重应力，形成免压拱，使待采矿体处于拱内应力降低区，消除高应力对矿体开采的不利影响，同时对采场上盘围岩损伤较小，不会出现顶板大面积垮落、高强度岩爆等问题，能兼顾卸压及顶板稳定性，实现深部矿体的安全高效开采，解决高应力环境下矿体上部的卸压难题。

附图说明

图1为卸压工程布置示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为卸压效果示意图；

图4为图3的B-B剖视图；

图中：1-钻孔；2-下盘凿岩巷道；3-上盘凿岩巷道；4-卸压边界；5-矿体；6-卸压槽。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细说明。

参见图1-4，本发明利用卸压槽阻断矿体上部高应力的方法包括步骤：

(1)根据现场具体条件预判1～3个中段矿体5开采后形成的上、下盘岩层移动边界来确定卸压边界4。

(2)在矿体5的上、下盘顶侧卸压边界4外侧沿走向分别布置下盘凿岩巷道2和上盘凿岩巷道3，上、下盘凿岩巷道均满足凿岩爆破作业要求，二者位于同一水平线上，断面尺寸均为(2.5～3.5)×(2.5～3.5)m。

(3)在上、下盘凿岩巷道内靠近矿体的一侧分别按1～3m间距均匀、水平钻凿若干钻孔1，钻孔1尺寸相同，轴向与所在的凿岩巷道侧壁垂直，孔径为60～100mm，孔深为钻孔所在的两侧凿岩巷道侧壁间距的0.55～0.65倍，且下盘凿岩巷道2和上盘凿岩巷道3内的钻孔一一交错布置。

(4)采用预裂爆破技术对钻孔1进行孔内爆破，在矿体5上方形成连续的卸压槽6，较一般的爆破方式而言，欲裂爆破能最大程度地降低施工成本。

通过在矿体开挖前预判上、下盘岩层移动范围确定卸压边界，在矿体顶侧卸压边界内开掘连续卸压槽阻断上部岩层应力，能兼顾卸压及顶板稳定性，实现高应力环境下矿体的卸压开采。此外，本发明将上、下盘凿岩巷道布置于同一水平线上，并使巷道内钻孔水平、均匀、一一交错布置，既能保证在矿体上方形成连续卸压槽，同时简化了施工工艺，降低了开槽成本。而当钻孔尺寸相同时，要形成连续卸压槽，孔深不应低于钻孔所在的两侧凿岩巷道侧壁间距的一半，但是考虑到爆破夹制作用，为保证爆破效果，孔深宜为钻孔所在的两侧凿岩巷道侧壁间距的0.55倍以上，在此基础上，从钻凿经济性、施工效率等多方面综合考虑，孔深不宜高于0.65倍。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种利用卸压槽阻断矿体上部高应力的方法，其特征在于，包括步骤：

(1)根据岩层移动范围确定上、下盘岩层卸压边界；

(2)在矿体上、下盘顶侧卸压边界外侧沿走向分别布置凿岩巷道，且上、下盘凿岩巷道在同一水平线上；

(3)在上、下盘凿岩巷道内靠近矿体的一侧分别水平布置若干钻孔，各钻孔轴向与所在的凿岩巷道侧壁垂直；

(4)对各钻孔进行孔内爆破，在矿体上方形成连续的卸压槽。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，上、下盘岩层卸压边界根据1～3个中段矿体开采后形成的岩层移动边界确定。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，上、下盘凿岩巷道断面尺寸均为(2.5～3.5)×(2.5～3.5)m。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，各钻孔尺寸相同，在上盘和下盘凿岩巷道内分别沿走向均匀布置。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，钻孔孔径为60～100mm，孔深为钻孔所在的两侧凿岩巷道侧壁间距的0.55～0.65倍。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，上、下盘凿岩巷道内相邻钻孔间距均为1～3m。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，上盘凿岩巷道内钻孔与下盘凿岩巷道内钻孔一一交错布置。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，孔内爆破方式为预裂爆破。