基于松软破碎泥质矿体的水力采矿方法

技术领域

本发明涉及水力采矿技术领域，更具体的涉及基于松软破碎泥质矿体的水力采矿方法。

背景技术

对于矿体松软破碎、含泥量高的地下矿山，一般使用进路胶结充填采矿方法或崩落采矿方法。

进路胶结充填采矿法的落矿工艺是使用爆破掘进工艺，由于掘进作业只有一个自由面，需要施工空心眼作为爆破作业的自由面，掘进爆破作业所施工的钻孔数量多，每次爆破一般只能掘进2米巷道，每次爆破崩落的矿石量少，吨矿炸药消耗量多，生产能力小，落矿成本高；回采结束后，采空区形成后需要对采空区进行胶结充填，胶结充填体将成为下一步回采空间的侧壁或顶/底板(下向进路充填为顶板，上向进路充填为底板)，为了保证相邻进路回采作业的安全，需要充填体具有较高的抗压强度，需要充填材料有较高的抗压强度，对充填材料的物理化学性质要求严格，导致充填作业管理难度大，充填作业需要添加的水泥等胶凝材料使用量高，充填成本高。

崩落采矿法是以崩落围岩来实现采场地压管理的采矿方法，使崩落围岩始终覆盖于崩落矿石之上，利用矿石的流动性优于上覆围岩的流动性，使矿体通过矿块底部的出矿口经出矿设备运搬出采场，使上覆围岩随着矿体的运搬与矿体平行下移。然而对于泥质矿体，由于矿石内含泥，从而导致矿体的流动性较差，出矿过程中形成的放矿椭球体极不发育，致使上覆围岩提前流入出矿口，阻断矿石流，从而引起贫化和损失，导致损失、贫化率较高，回采方法不够经济。

综上所述，现有的采矿方法爆破落矿工艺，产能力较小，落矿成本高、落矿、运输工艺复杂，产生的爆破有害效应多的问题。

发明内容

本发明实施例提供基于松软破碎泥质矿体的水力采矿方法，用以解决现有采矿方法爆破落矿工艺，产能力较小，落矿成本高、落矿、运输工艺复杂，产生的爆破有害效应多的问题。

本发明实施例提供基于松软破碎泥质矿体的水力采矿方法，包括：

沿矿体走向在矿体下盘施工形成矿脉外阶段运输巷道，在所述矿脉外阶段运输巷道内沿垂直矿体方向施工形成具有坡度角的探矿穿脉以及回采巷道，在所述探矿穿脉和所述回采巷道内设置导水槽；

在所述回采巷道和所述探矿穿脉相交处设置高压水枪，通过所述高压水枪形成高压水射流进行落矿；

落矿产生的矿石通过所述导水槽流经入采场沉淀池。

优选地，在所述外阶段运输巷道内沿垂直矿体方向施工形成具有坡度角的探矿穿脉以及回采巷道，具体包括：

在所述外阶段运输巷道内沿垂直矿体方向施工形成具有坡度角的探矿穿脉；

在矿体与所述探矿穿脉交界处施工形成具有坡度角的所述回采巷道。

优选地，所述探矿穿脉的坡度角为5～10°；所述回采巷道的坡度角为5～10°。

优选地，所述探矿穿脉的坡度角为7°；所述回采巷道的坡度角为7°。

优选地，在所述矿脉外阶段运输巷道内还设置有矿用通风机和阻燃风筒；以使新鲜风依次通过所述探矿穿脉、所述回采巷道所述探矿穿脉、所述外阶段运输巷道、主通风井、主风机输送至地表。

优选地，所述高压水射流的射程半径为25米。

优选地，所述高压水枪上还设置有增加液压控制装置和高清夜视摄像头。

优选地，所述采场沉淀池至少包括一级沉淀池和二级沉淀池；

所述导水槽的出口延伸至所述一级沉淀池内；

所述一级沉淀池和所述二级沉淀池之间设置有第一抽水泵，所述第一抽水泵用于将所述一级沉淀池内的浮水抽至所述二级沉淀池内；

所述二级沉淀池和水池之间设置第二抽水泵，所述第二抽水泵用于将所述二级沉淀池内的浮水抽至所述水池；

所述水池和所述高压水枪之间设置第三抽水泵，所述第三抽水泵的出水口与所述高压水枪联接。

本发明实施例提供基于松软破碎泥质矿体的水力采矿方法，包括：沿矿体走向在矿体下盘施工形成矿脉外阶段运输巷道，在所述矿脉外阶段运输巷道内沿垂直矿体方向施工形成具有坡度角的探矿穿脉以及回采巷道，在所述探矿穿脉和所述回采巷道内设置导水槽；在所述回采巷道和所述探矿穿脉相交处设置高压水枪，通过所述高压水枪形成高压水射流进行落矿；落矿产生的矿石通过所述导水槽流经入采场沉淀池。该方法利中经高压水枪形成高压水射流，利用高压水射流的动能作为击落松软破碎矿体的动力，被高压水射流击落的矿体经导水槽沿切割巷道、探矿穿脉通过高差形成的势能流出采场完成矿石回采及矿石运输工作。其落矿过程不需要爆破作业，可以避免爆破震动、爆破冲击波、爆破噪声、爆破废石、爆破有毒有气体等爆破有害效应；回采落矿中用到的设备比较少，只需要使用高压水泵、高压水管和高压水枪，且在该过程中产生的粉尘等有害物质比较少；再者，矿石运输工艺简单、节能、不需要运输设备，被射落矿石在重力势能的作用下，在水力的带动下，沿导水槽流出回采采场；该方法解决现有的采矿方法对填充材料、填充工艺要求高，但生产能力较小，导致落矿成本高的问题；崩落采矿方法损失贫化率高等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的基于松软破碎泥质矿体的水力采矿方法流程示意图；

图2为本发明实施例提供的水力采矿流程示意图；

图3为本发明实施例提供的水力采矿方法示意图；

图4为图3所示的A-A剖视图；

图5为图3所示的部分区域侧视图；

其中，1～矿脉外阶段运输巷道，2～探矿穿脉，3～回采巷道，4～导水槽，5～高压水枪，6～高压水枪射流，7～顶柱，8～间柱，9～击落矿石，10-1～一级沉淀池，10-2～二级沉淀池，11～水池，12-1～第一抽水泵，12-2～第二抽水泵，12-3～第三抽水泵。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示例性的示出了本发明实施例提供的基于松软破碎泥质矿体的水力采矿方法流程示意图；该方法至少可以用于采矿中。

如图1所示，该方法主要包括以下步骤：

步骤101，沿矿体走向在矿体下盘施工形成矿脉外阶段运输巷道，在所述矿脉外阶段运输巷道内沿垂直矿体方向施工形成具有坡度角的探矿穿脉以及回采巷道，在所述探矿穿脉和所述回采巷道内设置导水槽；

步骤102，在所述回采巷道和所述探矿穿脉相交处设置高压水枪，通过所述高压水枪形成高压水射流进行落矿；

步骤103，落矿产生的矿石通过所述导水槽流经入采场沉淀池。

图2为本发明实施例提供的水力采矿流程示意图；图3为本发明实施例提供的水力采矿方法示意图；图4为图3所示的A-A剖视图；图5为图3所示的部分区域侧视图。以下结合图2～图5，来介绍该采矿方法的应用场景。

矿体结构参数：在实际应用中，矿块沿矿体走向布置，矿块走向长50米，阶段高25米，宽度为矿体的厚度，上下两阶段之间留5米顶底柱，两相邻矿块中间留5米间柱8。

在步骤101中，如图2～图5所示，在沿矿体走向在矿体下盘施工形成矿脉外阶段运输巷道1，在矿脉外阶段运输巷道1内沿垂直矿体走向方向每50米施工形成一条设定坡度角的探矿穿脉2和回采巷道3，进一步地，在探矿穿脉2和回采巷道3内设置导水槽4。

需要说明的是，在实际应用中，在矿脉外阶段运输巷道1内沿垂直矿体走向方向每50米施工形成一条设定坡度角的探矿穿脉2之后，在矿体与探矿穿脉2交界处矿体相对稳定位置可以在施工形成一个设定坡度角的回采巷道3。

在本发明实施例中，探矿穿脉2的坡度角可以为5～10°，相应地，回采巷道3的坡度角也可以为5～10°。优选地，探矿穿脉2的坡度角为7°，相应地，回采巷道3的坡度角为7°。

在探矿穿脉2和回采巷道3内设置的导水槽4，其沿巷道底板铺设，作为矿石流动的通道。

在步骤102中，在回采巷道3与探矿穿脉2相交处安装高压水枪5，利用高压水枪5形成的高压水枪射流6进行落矿。

需要说明的是，在实际应用中，高压水枪5的入水口通过高压管道与高压泵联通，即利用高压泵将水压缩后形成高压水，高压水通过耐高压管道输送至高压水枪5，经高压水枪5形成高压水枪射流6。

在本发明实施例中，高压水枪射流6的射程半径介于25米左右，在实际应用中，利用水射流的25米左右的射程半径，作为落矿设备，操作人员可以在25米以外的安全地点进行作业，可实现远距离操作。在实际应用中，水枪操作手只需要1人且不用进入采场空区，具有较高的安全性和高效性；由于矿体松软破碎，水射流能在工作压力较低且用水量较少的情况下将矿石击落，可以将矿石松软的缺点改变成实现高速、低耗水力落矿的优点。

进一步地，还可以在高压水枪5上设置液压控制装置和高清夜视摄像头，通过上述设置，可以实现对高压水枪5远程控制，进一步的提高作业大安全性和改善采矿作业环境。

在步骤103中，被高压水枪射流6所击落的矿石落下后经高压水枪射流6的冲击后流入导水槽4中，矿石沿导水槽4经回采巷道3、探矿穿脉2流出采场进入采场沉淀池中，采场回采落矿结束。

在本发明实施例中，利用高压水枪5形成的高压水枪射流6击落矿石9，利用阶段内回采巷道3和探矿穿脉2作为出矿通道，由于探矿穿脉2和回采巷道3的坡度角均为7°，所以在其内铺设的导水槽4也具有7°的坡度角。被高压水枪射流6所射落的矿石在高差下经水流的冲击力作用下沿导水槽4流出采场流入中段沉淀池。

在实际应用中，导水槽4通过刮板输送机与一级沉淀池10-1连通，经导水槽4流动的矿石会先流入到一级沉淀池10-1内，在一级沉淀池10-1和二级沉淀池10-2之间设置有第一抽水泵12-1，第一抽水泵12-1用于将一级沉淀池10-1内的浮水抽至二级沉淀池10-2内。进一步地，二级沉淀池10-2与水池11之间设置第二抽水泵12-2，通过第二抽水泵12-2，可以将二级沉淀池10-2内的浮水抽至水池11内。在水池11和高压水枪5之间设置第三抽水泵12-3，第三抽水泵12-3用于向高压水枪5提供高压水。

需要说明的是，在本发明实施例中，设置的沉淀池的数量可以包括多个，其中，多个沉淀池之间均通过抽水泵联接，且最后一个沉淀池与水池11通过抽水泵联接。设置在多个沉淀池之间的水泵可以是高压水泵，也可以是一般水泵，但设置在水池11和高压水枪5之间的水泵一定为高压水泵。在本发明实施例中，对沉淀池的数量不做具体限定。

在本发明实施例中，矿石回采、运输过程中使用的设备较少，不用矿石运输设备，可以简化落矿、运矿设备和工艺，大大提高落矿、矿石运输效率，实现连续化、高效化落矿。由于落矿过程为高压水枪射流6水击落矿，无需爆破崩落矿石，落矿工艺绿色环保，无爆破产生的爆破震动、爆破冲击波、爆破有毒有害气体、爆破粉尘、爆破飞石、爆破噪声等有害效应，可实现绿色、环保落矿。再者，矿石运输是矿石在水流势能冲击、携带下形成流体而流动，运输过程中流体可沿导水槽4或管道进行流动，无需车辆等运输设备，运输设备简单，运输效率高，运输过程安全环保。

在本发明实施例中，为了保证通风效果，优选地，在下盘矿脉外阶段运输巷内新鲜风流侧架设11kw轴流式矿用通风机附以阻燃风筒，将新鲜风依次流经探矿穿脉2压入回采巷道3内、冲洗回采工作面后污风经回采巷道3、探矿穿脉2、经阶段运输巷道、经主通风井、主通风机排出地表。

综上所述，本发明实施例提供基于松软破碎泥质矿体的水力采矿方法，包括：沿矿体走向在矿体下盘施工形成矿脉外阶段运输巷道，在所述矿脉外阶段运输巷道内沿垂直矿体方向施工形成具有坡度角的探矿穿脉以及回采巷道，在所述探矿穿脉和所述回采巷道内设置导水槽；在所述回采巷道和所述探矿穿脉相交处设置高压水枪，通过所述高压水枪形成高压水射流进行落矿；落矿产生的矿石通过所述导水槽流经入采场沉淀池。该方法利中经高压水枪形成高压水射流，利用高压水射流的动能作为击落松软破碎矿体的动力，被高压水射流击落的矿体经导水槽沿切割巷道、探矿穿脉通过高差形成的势能流出采场完成矿石回采及矿石运输工作。其落矿过程不需要爆破作业，可以避免爆破震动、爆破冲击波、爆破噪声、爆破飞石、爆破有毒有气体等爆破有害效应；回采落矿中用到的设备比较少，只需要使用高压水泵、高压水管和高压水枪，且在该过程中产生的粉尘等有害物质比较少；再者，矿石运输工艺简单、节能、不需要运输设备，被射落矿石在重力势能的作用下，在水力的带动下，沿导水槽流出回采采场；该方法解决现有的采矿方法对填充材料、填充工艺要求高，但生产能力较小，导致落矿成本高的问题；崩落采矿方法损失贫化率高等问题。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。