一种深部多层重叠矿体的高效安全开采方法与流程

本发明涉及矿物加工，特别涉及一种深部多层重叠矿体的高效安全开采方法。

背景技术：

1、当下工业体系的蓬勃发展导致对矿产资源的需求持续增加，现在浅部矿体日渐枯竭，矿山开采正向更深部延伸，矿脉深部的矿体的开采已经成为国内矿业的重要方向。

2、然而，深部的矿体呈现埋藏深、层位复杂、具有软弱夹层发育等特点。深部的多层重叠矿体的开采面临诸多挑战。首先，随着开采深度的增加，地压随之增强，冲击地压、岩爆等地压灾害频发，严重威胁矿山安全。其次，软弱夹层的存在使得岩体稳定性下降，增加了巷道支护和采场管理的难度，在深部开采过程中，巷道围岩变形是一个常见且严重的问题，由于深部矿受地压和应力的影响较大，围岩容易发生变形和失稳，可能导致巷道坍塌、设备损坏和人员伤亡。此外，高温、高湿等深部环境对设备性能和开采人员的作业健康提出了更高的要求。

3、因此，现需要一种安全高效、成本经济的深部多层重叠矿体的高效安全开采方法。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提供一种深部多层重叠矿体的高效安全开采方法，旨在解决现有的深部多层重叠矿体的开采方法的危险、成本高昂的问题。

2、为实现上述目的，本发明提出一种深部多层重叠矿体的高效安全开采方法，该方法包括以下步骤：

3、三维地质建模，在待开采区域进行地质勘探并获得地质数据，构建矿体模型；

4、基于矿体模型进行分段挖设监测孔，通过监测孔构建地质变动实时监测系统；

5、基于矿体模型构建二次中转层，在多种矿体的重叠区域的围岩处水平横向开挖高度为2-5m的二次中转层并对二次中转层构建支护；

6、在二次中转层中开设回填矿房，并构建主巷道和主充填管道，通过主充填管道将地表充填站和矿房连接；

7、基于矿体模型，将矿体划分为第一采矿区域和第二采矿区域，并以崩落法对第一采矿区域进行开采，以尾矿回填法对第二采矿区域进行开采。

8、进一步地，所述三维地质建模，在待开采区域进行地质勘探并获得地质数据，构建矿体模型的步骤包括：

9、对待开采区域进行钻孔，收集钻孔数据以及地球物理数据、地球化学数据；

10、将获得的钻孔数据以及地球化学数据进行整理，并对钻孔数据、地球物理数据以及地球化学数据进行降噪和过滤，得到准确的地质数据；

11、将地址数据导入三维地质建模软件并确定待开采区域中的地质层位界线、主要断层、断层走向、矿体形状、矿体规模、空间分布；

12、使用克里金法进行资源量估算，确定矿体的储量和品位分布。

13、进一步地，所述基于矿体模型进行分段挖设监测孔，通过监测孔构建地质变动实时监测系统的步骤包括：

14、基于矿体模型，在待开采区域内分段开挖应力监测孔，孔径为50-100毫米，深度为1-2米；

15、在应力监测孔内固定设置应力传感器，并将应力传感器以水泥浆填充空隙，且在应力传感器的外部加装防护支架；

16、在待开采区域的外围每隔100-200米钻挖微震监测孔，孔径为50-100毫米，深度为1-3米；

17、在微震监测孔内设置微震传感器，并将微震传感器以水泥浆填充空隙，且在微震传感器的外部加装防护支架；

18、在待开采区域内设置无线传感器网络以及数据采集处理模块，对待开采区域内的地质变动进行实时监测。

19、进一步地，所述基于矿体模型构建二次中转层，在多种矿体的重叠区域水平横向开挖高度为2-5m的二次中转层并对二次中转层构建支护的步骤包括：

20、基于矿体模型，自地表向下将包围矿体的稳定围岩区划分为安全层；

21、在安全层内水平开挖出高度为2-5米的二次中转层；

22、安装预应力锚杆，在二次中转层的内壁上钻孔并将预应力锚杆插入孔洞内，对预应力锚杆施加预应力；

23、在二次中转层的内壁上铺设钢筋网，多个钢筋网之间用绑扎丝固定；

24、使用喷射混凝土设备，将混凝土均匀喷射在钢筋网上，形成支护层。

25、进一步地，所述基于矿体模型构建二次中转层，在多种矿体的重叠区域水平横向开挖高度为2-5m的二次中转层并对二次中转层构建支护的步骤还包括：

26、在二次中转层的内壁上钻挖注浆孔；

27、使用注浆设备将水泥浆液注入注浆孔内；

28、在二次中转层的内壁上设置应力传感器、位移传感器和裂隙监测仪并与地质变动实时监测系统连通。

29、进一步地，所述在二次中转层中开设回填矿房，并构建主巷道和主充填管道，通过主充填管道将地表充填站和矿房连接的步骤包括：

30、基于矿体模型，自地表充填站向下钻挖主巷道和主充填管道；

31、在二次中转层中挖设搅拌池，搅拌池通过主充填管道与地表充填站连通；

32、自搅拌池向下开挖辅充填管道，搅拌池用以连接主充填管道与辅充填管道，搅拌池对地表充填站混合后的充填料浆进行二次搅拌混合。

33、进一步地，所述基于矿体模型，将矿体划分为第一采矿区域和第二采矿区域，并以崩落法对第一采矿区域进行开采，以尾矿回填法对第二采矿区域进行开采的步骤包括：

34、基于矿体模型，将矿体厚大稳定的矿体划分为第一采矿区域，将断层、裂隙发育区和软弱带划分为第二采矿区域；

35、于第一采矿区域的下方开挖布设主平硐和副平硐，用以进行矿石运输和人员进出；

36、于第一采矿区域的侧方分段开挖建设中段巷道，并在中段巷道的内壁上搭建支护和地压监测设备；

37、于中段巷道的内壁上间隔20-25米钻设爆破孔，分段进行崩落爆破；

38、将第二采矿区域划分为待采区和采场，于待采区搭建支护和地压监测设备以及布设连接采场的支充填管道，支充填管道的一端与主充填管道连接，支充填管道的另一端与采场连通，多条支充填管道形成充填管道网；

39、于采场建设通气排水系统，用以排出采矿和充填过程中产生的气体和游离水，同时掘进运输巷道、回风巷道、积矿巷道和撤退巷道，形成采准系统；

40、在采场沿设定的采矿面凿爆破孔，并将炸药装填入爆破孔进行分层回采，将得到的矿石运出采场，已开采完毕的空洞区域为采空区；

41、通过充填管道网向采空区注入充填料浆，充填料浆凝固后形成稳定围岩。

42、本发明中通过预先构建三维地质建模，并通过三维地质建模将多层重叠矿体中的矿体模型进行分类规划，且构建了地质变动实时监测系统对地压和其他地质信息进行监测和提前预警，用以保证采矿过程的安全高效。同时，通过在矿体围岩处构造二次中转层，避免在由地面直接向矿体钻设充填管道和巷道的过程中容易受到地压和应力影响的风险，还降低了充填管道和巷道的构建成本，实现安全稳定、成本经济的开采方式。

技术特征：

1.一种深部多层重叠矿体的高效安全开采方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的深部多层重叠矿体的高效安全开采方法，其特征在于，所述三维地质建模，在待开采区域进行地质勘探并获得地质数据，构建矿体模型的步骤包括：

3.如权利要求1所述的深部多层重叠矿体的高效安全开采方法，其特征在于，所述基于矿体模型进行分段挖设监测孔，通过监测孔构建地质变动实时监测系统的步骤包括：

4.如权利要求1所述的深部多层重叠矿体的高效安全开采方法，其特征在于，所述基于矿体模型构建二次中转层，在多种矿体的重叠区域的围岩处水平横向开挖高度为2-5m的二次中转层并对二次中转层构建支护的步骤包括：

5.如权利要求4所述的深部多层重叠矿体的高效安全开采方法，其特征在于，所述基于矿体模型构建二次中转层，在多种矿体的重叠区域水平横向开挖高度为2-5m的二次中转层并对二次中转层构建支护的步骤还包括：

6.如权利要求1所述的深部多层重叠矿体的高效安全开采方法，其特征在于，所述在二次中转层中开设回填矿房，并构建主巷道和主充填管道，通过主充填管道将地表充填站和矿房连接的步骤包括：

7.如权利要求1所述的深部多层重叠矿体的高效安全开采方法，其特征在于，所述基于矿体模型，将矿体划分为第一采矿区域和第二采矿区域，并以崩落法对第一采矿区域进行开采，以尾矿回填法对第二采矿区域进行开采的步骤包括：

技术总结本发明涉及矿物加工技术领域，特别涉及一种深部多层重叠矿体的高效安全开采方法，包括以下步骤：三维地质建模，在待开采区域进行地质勘探并获得地质数据，构建矿体模型；分段挖设监测孔，构建地质变动实时监测系统；在矿体的重叠区域开挖二次中转层并构建支护；在二次中转层中开设回填矿房，并构建主巷道和主充填管道；将矿体划分为第一采矿区域和第二采矿区域，并以崩落法或尾矿回填法分别对第一采矿区域或第二采矿区域进行开采。本发明中通过预先构建多层重叠矿体中的矿体模型便于后续施工，并构建地质变动实时监测系统进行预警，同时在围岩处构建二次中转层对充填管道、巷道建设进行中转，降低生产风险，实现安全稳定、成本经济的效果。技术研发人员：蒙彩信,张开盛,冯勇,黄闰芝,林成旭,袁伟良受保护的技术使用者：柳州华锡有色设计研究院有限责任公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6