極薄礦脈的開采方法

381 編輯：中冶有色技術網(wǎng) 來源：長春黃金研究院有限公司

2024-10-18 15:29:42

權利要求

1.一種極薄礦脈的開采方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1.在待開采區(qū)域進行鉆孔勘探，初步確定礦體信息，并形成若干個與礦體連通的探礦鉆孔;

S2.將開采管路的后端設置在地面上，將所述開采管路的前端通過所述探礦鉆孔下放至礦體內(nèi);所述開采管路的前端設置有定向鉆頭，所述開采管路的后端與泵送機構連接;

S3.利用所述定向鉆頭對礦體進行鉆磨開采，形成的礦漿通過所述泵送機構運出;在所述鉆磨開采過程中，利用隨鉆數(shù)據(jù)對礦體進行精確定位并實時調(diào)整所述定向鉆頭的開采方向;

S4.待開采完成后，通過所述探礦鉆孔向采空區(qū)輸送充填料進行充填。

2.根據(jù)權利要求1所述的極薄礦脈的開采方法，其特征在于：在步驟S3中，利用隨鉆數(shù)據(jù)對礦體進行精確定位并實時調(diào)整所述定向鉆頭的開采方向的步驟包括：

對所述鉆磨開采過程中的隨鉆數(shù)據(jù)進行實時采集;

根據(jù)實時采集的隨鉆數(shù)據(jù)判斷當前定向鉆頭開采的位置是否屬于礦體;

若定向鉆頭開采的位置屬于礦體，則定向鉆頭的開采方向保持不變;若定向鉆頭開采的位置不屬于礦體，則調(diào)整定向鉆頭的開采方向，直至定向鉆頭開采的位置屬于礦體。

3.根據(jù)權利要求2所述的極薄礦脈的開采方法，其特征在于：判斷當前定向鉆頭開采的位置是否屬于礦體的步驟包括：

確定待開采礦體所對應的各項隨鉆數(shù)據(jù)之間的擬合關系式;

將鉆磨開采過程中采集到的各項隨鉆數(shù)據(jù)中的一項作為因變量，將采集到的其他隨鉆數(shù)據(jù)作為自變量代入所述擬合關系式中，計算出因變量的擬合值;再將所述因變量的實際測量值與所述擬合值進行對比，若誤差在閾值范圍內(nèi)，則判定為屬于礦體;若誤差超出閾值范圍，則判定為不屬于礦體。

4.根據(jù)權利要求3所述的極薄礦脈的開采方法，其特征在于：待開采礦體所對應的各項隨鉆數(shù)據(jù)之間的擬合關系式根據(jù)步驟S1中所述鉆孔勘探時采集的隨鉆數(shù)據(jù)擬合得到。

5.根據(jù)權利要求1所述的極薄礦脈的開采方法，其特征在于：所述隨鉆數(shù)據(jù)包括所述定向鉆頭的轉速、鉆進速率和鉆進壓力。

6.根據(jù)權利要求1所述的極薄礦脈的開采方法，其特征在于：所述開采管路的外徑D1、所述定向鉆頭的直徑D2以及礦體的平均厚度L滿足如下關系：

0.9D2≤D1≤D2，0.9L≤D2≤1.1L。

7.根據(jù)權利要求1所述的極薄礦脈的開采方法，其特征在于：在步驟S1中，所述礦體信息包括礦體位置和礦體產(chǎn)狀。

8.根據(jù)權利要求1所述的極薄礦脈的開采方法，其特征在于：在步驟S2中，所述泵送機構為螺旋輸送機或砂漿泵。

9.根據(jù)權利要求1所述的極薄礦脈的開采方法，其特征在于：在步驟S3中，還包括如下步驟：

將通過所述泵送機構運出的礦漿輸送至選礦廠內(nèi)進行選礦，得到精礦和尾礦。

10.根據(jù)權利要求9所述的極薄礦脈的開采方法，其特征在于：在步驟S4中，所述充填料由所述尾礦和水泥漿拌合形成。

說明書

技術領域

[0001]本發(fā)明涉及金屬礦床地下開采技術領域，尤其涉及一種極薄礦脈的開采方法。

背景技術

[0002]目前，針對極薄礦脈的傳統(tǒng)開采方法主要包括削壁充填采礦法、留礦采礦法、房柱采礦法、全面采礦法等，但這些開采方法在開采過程中存在開采成本高、貧化損失指標差、勞動強度高、開采效率低、環(huán)境破壞大等問題。并且，在礦巖破碎或礦脈厚度較小時，傳統(tǒng)開采方法往往面臨著開采成本較高、開采環(huán)境不安全的問題，受經(jīng)濟、技術等因素的制約導致其無法正常開采，使得相應礦產(chǎn)資源無法得到有效利用。如何對傳統(tǒng)方法無法有效開采的礦巖破碎、礦脈厚度較小的極薄礦脈進行高效開采，仍是當前亟待解決的問題。

[0003]現(xiàn)有技術中，公開號為CN115749796A的專利提供了一種適用于緩傾斜極薄礦脈的機械化礦巖分采方法，包括：中央人行通風上山掘進、兩幫圍巖中深孔預裂爆破、崩落圍巖干式充填采空區(qū)、頂板極薄礦脈非爆連續(xù)分采四個步驟。該專利通過采用礦巖分采工藝替代礦巖混采工藝，解決了緩傾斜極薄礦脈采場產(chǎn)能小、廢石產(chǎn)量大、礦石貧化難以控制、提升運輸及選礦成本高等突出問題。公開號為CN109026003A的專利提供了一種緩傾斜極薄礦脈軟巖礦體的螺旋鉆采礦機連續(xù)采礦法，該專利采用螺旋鉆采礦機進行往復循環(huán)開采，同時進行回采上山和頂板支護，并對作業(yè)面進行強制通風，具有安全性高、連續(xù)性強、貧化率小、經(jīng)濟高效、工藝簡單、勞動強度低等特點。

[0004]然而，上述專利的工程主要集中在地下，需要在地下的巖體中布置大量的開拓、采準工程，不僅工程量較大、施工成本較高，而且僅適用于緩傾斜極薄礦脈，對于礦巖破碎或厚度較小的極薄礦脈均難以進行施工與支護，實際開采時還存在投入成本過大、不具備經(jīng)濟可行性的問題。

[0005]有鑒于此，有必要設計一種改進的極薄礦脈的開采方法，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

[0006]針對上述現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種極薄礦脈的開采方法，通過省略地下采準工程，僅僅通過鉆頭和開采管路進入地下，在有效降低開采成本的同時能夠實現(xiàn)對礦巖破碎、礦脈厚度較小的極薄礦脈的原位高效開采。

[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種極薄礦脈的開采方法，包括如下步驟：

S1.在待開采區(qū)域進行鉆孔勘探，初步確定礦體信息，并形成若干個與礦體連通的探礦鉆孔;

S4.待開采完成后，通過所述探礦鉆孔向采空區(qū)輸送充填料進行充填。

[0008]作為本發(fā)明的進一步改進，在步驟S3中，利用隨鉆數(shù)據(jù)對礦體進行精確定位并實時調(diào)整所述定向鉆頭的開采方向的步驟包括：

對所述鉆磨開采過程中的隨鉆數(shù)據(jù)進行實時采集;

根據(jù)實時采集的隨鉆數(shù)據(jù)判斷當前定向鉆頭開采的位置是否屬于礦體;

[0009]作為本發(fā)明的進一步改進，判斷當前定向鉆頭開采的位置是否屬于礦體的步驟包括：

確定待開采礦體所對應的各項隨鉆數(shù)據(jù)之間的擬合關系式;

[0010]作為本發(fā)明的進一步改進，待開采礦體所對應的各項隨鉆數(shù)據(jù)之間的擬合關系式根據(jù)步驟S1中所述鉆孔勘探時采集的隨鉆數(shù)據(jù)擬合得到。

[0011]作為本發(fā)明的進一步改進，所述隨鉆數(shù)據(jù)包括所述定向鉆頭的轉速、鉆進速率和鉆進壓力。

[0012]作為本發(fā)明的進一步改進，所述開采管路的外徑D1、所述定向鉆頭的直徑D2以及礦體的平均厚度L滿足如下關系：

0.9D2≤D1≤D2，0.9L≤D2≤1.1L。

[0013]作為本發(fā)明的進一步改進，在步驟S1中，所述礦體信息包括礦體位置和礦體產(chǎn)狀。

[0014]作為本發(fā)明的進一步改進，在步驟S2中，所述泵送機構為螺旋輸送機或砂漿泵。

[0015]作為本發(fā)明的進一步改進，在步驟S3中，還包括如下步驟：

將通過所述泵送機構運出的礦漿輸送至選礦廠內(nèi)進行選礦，得到精礦和尾礦。

[0016]作為本發(fā)明的進一步改進，在步驟S4中，所述充填料由所述尾礦和水泥漿拌合形成。

[0017]本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供的極薄礦脈的開采方法，通過鉆孔勘探初步確定礦體信息，再利用鉆孔勘探過程形成的探礦鉆孔將前端設置有定向鉆頭的開采管路下放至礦體內(nèi)，在鉆磨開采的過程中利用采集的隨鉆數(shù)據(jù)對礦體進行精確定位并實時調(diào)整定向鉆頭的開采方向，從而實現(xiàn)對極薄礦脈的原位、高效開采?；诒景l(fā)明提供的極薄礦脈的開采方法，不需要設置復雜的地下開拓與采準工程，僅需沿用探礦鉆孔即可進行開采，具有基建投資小、投產(chǎn)速度快、開采成本低、貧損指標好等優(yōu)點。且本發(fā)明提供的方法對地下原巖擾動較小，人員不需要在井下作業(yè)，全流程不產(chǎn)生尾渣、廢料，能夠適用于礦巖破碎、礦脈厚度較小的極薄礦脈的開采，并達到綠色、安全、環(huán)保的開采效果。

附圖說明

[0018]圖1為實施例中對極薄礦脈進行開采時的采場結構示意圖。

[0019]附圖標記

1、開采管路;2、定向鉆頭;3、管路井架;4、礦漿輸送管路;5、選礦廠;6、尾礦輸送管路;7、充填站;8、圍巖;9、礦體。

具體實施方式

[0020]為了使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述。

[0021]在此，還需要說明的是，為了避免因不必要的細節(jié)而模糊了本發(fā)明，在附圖中僅僅示出了與本發(fā)明的方案密切相關的結構和/或處理步驟，而省略了與本發(fā)明關系不大的其他細節(jié)。

[0022]另外，還需要說明的是，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。

[0023]本發(fā)明提供了一種極薄礦脈的開采方法，包括如下步驟：

S1.在待開采區(qū)域進行鉆孔勘探，初步確定礦體9信息，并形成若干個與礦體9連通的探礦鉆孔;

S2.將開采管路1的后端設置在地面上，將所述開采管路1的前端通過所述探礦鉆孔下放至礦體9內(nèi);所述開采管路1的前端設置有定向鉆頭2，所述開采管路1的后端與泵送機構連接;

S3.利用所述定向鉆頭2對礦體9進行鉆磨開采，形成的礦漿通過所述泵送機構運出;在所述鉆磨開采過程中，利用隨鉆數(shù)據(jù)對礦體9進行精確定位并實時調(diào)整所述定向鉆頭2的開采方向;

S4.待開采完成后，通過所述探礦鉆孔向采空區(qū)輸送充填料進行充填。

[0024]通過上述方式，本發(fā)明能夠大幅簡化采準工程，直接利用鉆孔勘探過程形成的探礦鉆孔，僅需將開采前端設置有定向鉆頭2的開采管路1下放至礦體9內(nèi)即可進行鉆磨開采，且開采過程中能夠利用隨鉆數(shù)據(jù)對定向鉆頭2的開采方向進行調(diào)整，從而實現(xiàn)對礦體9的精確定位與開采。相比于常規(guī)的地下開采方式，本發(fā)明不需要設置復雜的地下開拓與采準工程，基建投資更小、投產(chǎn)速度更快、開采成本更低，且對地下原巖的擾動較小，人員不需要在井下作業(yè)，具有更高的安全性，能夠適用于礦巖破碎、礦脈厚度較小的極薄礦脈的開采。

[0025]如圖1所示，在本發(fā)明的一些優(yōu)選實施例中，地面下的開采區(qū)域包括圍巖8和礦體9，其中，該礦體9的厚度小于0.8m，屬于極薄礦脈。開采管路1通過探礦鉆孔下放至礦體9內(nèi)，在地面上還設置有用于固定并調(diào)節(jié)開采管路1位置的管路井架3、用于對開采管路1運出的礦漿進行選礦的選礦廠5、用于將選礦廠5輸出的尾礦制備成充填料的充填站7，整體結構較為簡單，工程量小，且能夠實現(xiàn)全流程無廢開采。

[0026]更具體的，在本發(fā)明的一些優(yōu)選實施例中，極薄礦脈的開采方法包括如下步驟：

S1.礦體9圈定與鉆探定位：在待開采區(qū)域進行鉆孔勘探，使形成的探礦鉆孔穿透礦體9上部的圍巖8與礦體9連通，通過檢查不同孔深處對應的巖層種類，并結合相應的地質(zhì)信息，初步對礦體9進行圈定，并確定礦體9位置、礦體9產(chǎn)狀等礦體9信息。

[0027]其中，探礦鉆孔的數(shù)量可以根據(jù)實際勘探的需要進行選擇，能夠完成對礦體9的初步圈定與定位即可。在鉆孔勘探的過程中，還可以對每次鉆孔時的隨鉆數(shù)據(jù)進行采集，以便分析在圍巖8和礦體9上分別進行鉆孔時隨鉆數(shù)據(jù)的差異，為后續(xù)鉆磨開采過程的精確定位提供判斷依據(jù)。

[0028]S2.設置開采管路1：將開采管路1的后端設置在管路井架3上，利用管路井架3可以對開采管路1的后端進行固定并調(diào)整開采管路1的位置，使開采管路1的前端通過步驟S1中形成的探礦鉆孔下放至礦體9內(nèi)。

[0029]其中，開采管路1的前端設置有定向鉆頭2，開采管路1的內(nèi)部設置有與定向鉆頭2連接的鉆桿，該定向鉆頭2通過鉆桿與設置在地面上的鉆機連接。定向鉆頭2的開采方向及相關開采參數(shù)均由鉆機控制，工作人員不需要在井下作業(yè)，只需要在地面上操作鉆機即可對地下的定向鉆頭2進行控制，具有更高的安全性。

[0030]在開采管路1的后端還連接有泵送機構。在定向鉆頭2進行鉆磨開采的過程中，鉆機泥漿會進入鉆桿內(nèi)腔，再通過定向鉆頭2上的出漿口排出，以起到冷卻鉆頭、清潔鉆具、帶回鉆屑等作用。在此基礎上，由定向鉆頭2鉆磨后形成的礦石碎屑會與泥漿混合形成礦漿，通過泵送機構即可將其運出。該泵送機構優(yōu)選為螺旋輸送機或砂漿泵，也可以根據(jù)實際需要選擇其他類型的泵送機構，能夠實現(xiàn)砂漿的運出即可。

[0031]優(yōu)選的，在本發(fā)明的一些實施例中，所述開采管路1的外徑D1、所述定向鉆頭2的直徑D2以及礦體9的平均厚度L滿足關系：0.9D2≤D1≤D2，0.9L≤D2≤1.1L。如此設置，能夠使定向鉆頭2的直徑與礦體9的厚度基本一致，從而一次性完成礦體9厚度方向的開采，僅需沿礦體9走向調(diào)整定向鉆頭2的開采方向即可，能夠實現(xiàn)對極薄礦脈的高效開采。

[0032]S3.鉆磨開采：利用所述定向鉆頭2對礦體9進行鉆磨開采，形成的礦漿通過所述泵送機構運出。

[0033]在所述鉆磨開采過程中，利用隨鉆數(shù)據(jù)對礦體9進行精確定位并實時調(diào)整所述定向鉆頭2的開采方向，具體步驟如下：

對所述鉆磨開采過程中的隨鉆數(shù)據(jù)進行實時采集;

根據(jù)實時采集的隨鉆數(shù)據(jù)判斷當前定向鉆頭2開采的位置是否屬于礦體9;

若定向鉆頭2開采的位置屬于礦體9，則定向鉆頭2的開采方向保持不變;若定向鉆頭2開采的位置不屬于礦體9，則不斷調(diào)整定向鉆頭2的開采方向，直至定向鉆頭2開采的位置屬于礦體9。

[0034]為了判斷當前定向鉆頭2開采的位置是否屬于礦體9，首先需要確定待開采礦體9所對應的各項隨鉆數(shù)據(jù)之間的擬合關系式。該擬合關系式可以根據(jù)步驟S1中初步確定的礦體9信息，憑經(jīng)驗或查閱相關資料來初步估計，更優(yōu)選為根據(jù)步驟S1中所述鉆孔勘探時采集的隨鉆數(shù)據(jù)進行擬合，以便得到更符合實際情況的真實數(shù)據(jù)，提高判斷的準確性。

[0035]根據(jù)鉆孔勘探階段采集到的隨鉆數(shù)據(jù)，可以將在圍巖8上進行鉆孔時得到的隨鉆數(shù)據(jù)與在礦體9上進行鉆孔時得到的隨鉆數(shù)據(jù)進行對比，并分析出在不同巖層中進行鉆孔時隨鉆數(shù)據(jù)之間的差異性，進而總結規(guī)律，以便在鉆磨開采階段根據(jù)采集到的隨鉆數(shù)據(jù)判斷所處的巖層屬于圍巖8還是礦體9。

[0036]具體的，在本發(fā)明的一個實施例中，鉆孔勘探和鉆磨開采時采集的隨鉆數(shù)據(jù)都包括定向鉆頭2的轉速、鉆進速率和鉆進壓力。通過對鉆孔勘探階段采集到的隨鉆數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)鉆進速率與轉速、鉆進壓力相關，但當巖層種類不同時，即便是基于相同的轉速和鉆進壓力，實際的鉆進速率也會存在明顯差異?；诖耍ㄟ^數(shù)據(jù)擬合的方式可以分別獲得圍巖8和礦體9所對應的鉆進速率、轉速與鉆進壓力之間的關系式。其中，礦體9所對應鉆進速率、轉速與鉆進壓力之間的關系式即為所述擬合關系式。

[0037]在此基礎上，可以將鉆進速率作為因變量，將轉速與鉆進壓力作為自變量，通過將鉆磨開采過程中實時采集的轉速和鉆機壓力代入所述擬合關系式，即可計算出鉆進速率的擬合值。再將鉆進速率的擬合值與鉆進速率的實際測量值進行對比，若誤差在閾值范圍內(nèi)，則判定為屬于礦體9;若誤差超出閾值范圍，則判定為不屬于礦體9。其中，誤差的閾值范圍可以根據(jù)圍巖8與礦體9之間的差異程度進行確定。

[0038]通過上述方式，能夠根據(jù)隨鉆信息的變化準確識別巖層的種類，以便調(diào)整定向鉆頭2的開采，實現(xiàn)對極薄礦脈的精確開采。

[0039]S4.礦漿選礦與尾礦回填：將步驟S3中形成的礦漿通過泵送機構運出后，通過礦漿輸送管路4輸送到選礦廠5內(nèi)進行選礦，采用磨礦、磁選、浮選等工藝對礦漿中的有用成分進行分離和富集后，得到精礦和尾礦;然后再將尾礦通過尾礦輸送管路6輸送到充填站7內(nèi)，使尾礦與水泥漿拌合形成充填料，最后將充填料通過探礦鉆孔輸送至采空區(qū)內(nèi)進行充填。

[0040]通過上述方式，開采得到的礦漿中的有用成分能夠作為精礦被有效利用，尾礦也能夠重新充填至采空區(qū)內(nèi)，開采全流程不產(chǎn)生尾渣、廢料，達到了綠色、環(huán)保的開采效果。其中，具體的選礦工藝以及充填料中各成分的比例可以根據(jù)實際情況的需要進行選擇。

[0041]綜上所述，本發(fā)明提供的極薄礦脈的開采方法能夠有效利用鉆孔勘探過程形成的探礦鉆孔，將前端設置有定向鉆頭2的開采管路1下放至礦體9內(nèi)，再結合隨鉆數(shù)據(jù)調(diào)整定向鉆頭2的開采方向，實現(xiàn)了對礦體9的進行精確定位與開采。在此基礎上，再將開采得到的礦漿送入選礦廠5中進行選礦，產(chǎn)生的尾礦可以和水泥漿拌合形成充填漿料，再通過探礦鉆孔輸送至采空區(qū)內(nèi)進行充填，從而實現(xiàn)全流程無廢開采。并且，基于本發(fā)明提供的方法，不需要設置復雜的地下開拓與采準工程，對地下原巖擾動較小，人員不需要在井下作業(yè)，還具有基建投資小、投產(chǎn)速度快、開采成本低、貧損指標好等優(yōu)點，能夠適用于礦巖破碎、礦脈厚度較小的極薄礦脈的開采，并達到綠色、安全、環(huán)保的開采效果。

[0042]以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍。

說明書附圖(1)