一种露天转地下挂帮矿采动岩移控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及金属矿床地下采矿技术领域，具体是一种露天转地下挂帮矿采动岩移 控制方法。
【背景技术】
[0002] 我国约90%的国营露天铁矿山均已进入深凹开采，许多深凹露天铁矿正在陆续转 入地下开采，在露天转地下开采的过渡期，边坡岩移危害是造成露天地下同时生产相互干 扰的主要因素之一，直接制约着过渡期的产能与生产安全条件。由于这一问题一直没有得 到很好地解决，致使过渡期的安全生产条件差、产量衔接困难，许多矿山出现减产或停产过 渡现象，制约了矿山企业的经济发展。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种露天转地下挂帮矿采动岩移控制方法，使采空区冒透 地表后，形成适宜位置与大小的塌陷坑，该塌陷坑能够容纳边坡塌陷与滑移的全部矿岩，使 其不落于露天坑底的露天采场，从而消除挂帮矿地下开采对露天生产的影响。
[0004] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0005] 通过研究挂帮矿开采引起边坡矿岩冒落与滑落的规律，发现在采空区冒透地表的 塌陷范围内，当边坡岩体向下塌落位移达到一定值时，可使塌陷区四周岩体向塌陷区滑落， 而不向露天坑底滑落。通过将此现象与诱导冒落法采矿工艺有机结合，研究出一种露天转 地下挂帮矿采动岩移控制方法。该技术通过控制诱导工程的首采部位与采空区有效跨度 (采空区等价圆短轴长度）来控制采空区冒透地表的部位与冒透时间；通过控制采空区高 度，来控制边坡岩体的塌落位移，使边坡塌陷区及其周边滑移的岩体全部向塌陷坑滑落，而 不落入露天坑底的露天采场，避免对露天采场的危害。
[0006] -种露天转地下挂帮矿采动岩移控制方法，包括采用诱导冒落法开采挂帮矿，以 及将挂帮矿分为诱导冒落区与崩落回采区，通过调控诱导工程的布置形式与回采顺序、以 及崩落回采工程的放出矿石量，使采空区冒透地表后形成的塌陷坑的容积，足够容纳边坡 塌落与滑落的散体，由此引导边坡岩移的方向，使其指向塌陷坑，而不滑落于露天坑底的露 天采场。
[0007] 作为本发明进一步的方案：所述采空区高度按下式计算：
[0008]
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[0022] 其中，H。一采空区高度，单位为n^&b。一采空区等价圆的长半轴与短半轴，单位为 m;n-冒落与滑落岩体的碎胀系数，一般n= 1.10~1.30;a-露天边坡角，单位为° ; 0 -岩体滑落角，单位为° ;L一采空区顶板到露天边坡的水平距离，单位为m;a滑落散 体坡面角，单位为°。
[0023] 作为本发明进一步的方案：岩体滑落角0为65°~80°。
[0024] 作为本发明进一步的方案：根据计算得出的采空区高度H。，确定同时回采的分段 数；当计算得出的空区高度大于一个分段回采空区净高度时，则用2个或2个以上分段回采 与放矿空间满足采空区高度要求，此时上分段回采工程面超前下一分段5~10m的距离退 采，并使采空区形状保持等价圆形状均匀扩大，以确保生产安全。
[0025] 作为本发明进一步的方案：最下一个分段的回采工作面，在回采过程中保进路端 部口不敞空，以保障工作面作业人员安全。
[0026] 作为本发明进一步的方案：在采空区高度达到计算高度之前，控制采空区等价圆 短轴的长度，使其小于临界持续冒落的半跨度；当在采空区高度达到计算高度时，快速增大 采空区等价圆短轴的长度，使其大于临界持续冒落的半跨度；临界持续冒落的半跨度1按 照下式计算
[0027] 式中：T为顶板岩体单位面积上所能承受的极限压力，单位为t;1为临界持续冒落 的半跨度，单位为m;y为上覆岩层容重，单位为t/m2;h为空区高度，单位为m;H为空区顶 板最小埋深，单位为m;a为露天边坡角，单位为°。
[0028] 作为本发明进一步的方案：岩体的持续冒落的半跨度b为临界持续冒落的半跨度 1 的 1. 25 ~1. 65 倍。
[0029] 作为本发明进一步的方案：所述诱导工程采出矿石量与其下回采进路放出矿石量 的总和，折算成实体矿石的高度，需不小于计算值H。。
[0030] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明特别适用于露天转地下开采的大 型金属矿床，在露天地下同时开采期间，该技术将以往维护边坡稳定性保护露天采场安全 转变为允许边坡破坏、控制其向塌陷区冒落或滑落，由此可消除露天与地下开采的相互干 扰，使露天与地下开采工艺优势得到充分发挥，为露天地下协同高效开采矿提供了安全保 障。
【附图说明】
[0031] 图1是一种露天转地下挂帮矿采动岩移控制方法的采空区高度计算图；
[0032] 图2是一种露天转地下挂帮矿采动岩移控制方法的诱导工程与布置示意图；
[0033] 图3是一种露天转地下挂帮矿采动岩移控制方法的诱导工程回采顺序图；
[0034] 图中：H。-采空区高度、a(]，b。-采空区等价圆的长半轴与短半轴、n-冒落与滑落岩 体的碎胀系数、a-露天边坡角、岩体滑落角、L-采空区顶板到露天边坡的水平距离、 a:-滑落散体坡面角；1-露天边坡；2-滚石防护坝；3-措施平硐；4-诱导工程；5-回采进 路；6-回采方向；7-岩体滑移线。
【具体实施方式】
[0035] 下面将结合本发明实施例及附图，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。
[0036] 请参阅图1~2,本发明实施例中，一种露天转地下挂帮矿米动岩移控制方法，包 括采用诱导冒落法开采挂帮矿，以及将挂帮矿分为诱导冒落区与崩落回采区，通过调控诱 导工程的首采部位与采空区有效跨度（采空区等价圆短轴长度）来控制采空区冒透地表的 部位与冒透时间；通过控制采空区高度，来控制边坡岩体的塌落位移，使边坡塌陷区及其周 边岩体，向塌陷坑滑落，而不落入露天坑底的露天采场，由此保障露天延深开采不受挂帮矿 米动岩移危害。
[0037] 采空区高度按下式计算：
[0052] 其中，H。一采空区高度，单位为n^&b。一采空区等价圆的长半轴与短半轴，单位为 m;n-冒落与滑落岩体的碎胀系数，一般n= 1.10~1.30;a-露天边坡角，单位为° ; 0-岩体滑落角，单位为°，一般取65°~80°;L-采空区顶板到露天边坡的水平距离，单 位为m ; ai为滑落散体坡面角，单位为°。
[0053] 根据计算得出的采空区高度H。、诱导工程回采高度、回采工程分段高度与可放出 冒落矿石高度等，确定同时回采的分段数。当计算得出的空区高度大于一个分段回采空区 净高度时，则用2个或2个以上分段回采与放矿空间满足采空区高度要求，此时上分段回采 工程面超前下一分段5~10m的距离退采，并使采空区形状保持等价圆形状均匀扩大，以确 保生产安全。
[0054] 作为诱导工程4的回采进路5,与露天边坡1平行布置，并采用从分段中部向四周 退采的回采顺序，使采空区冒透地表时形成塌陷坑的位置有利于接收边坡滑移岩体。
[0055] 在采空区高度达到计算高度之前，控制采空区等价圆（宽度不小于临界冒落跨度 的椭圆）短轴的长度，使其小于临界持续冒落的半跨度；当在采空区高度达到计算高度时， 快速增大采空区等价圆短轴的长度，使其大于临界持续冒落的半跨度。在地下回采出足够 量矿石形成足够高度的采空区之后，按等价圆形状均匀扩大采空区面积，诱导顶板矿岩按 零星冒落形式完成初始冒落过程，以保障地下回采工作面不受冒落冲击危害。集中回采限 制采空区等价圆扩展的部位，快速增大采空区有效跨度，使其达到岩体持续冒落跨度，诱导 顶板围岩快速冒透地表。
[0056] 研究得出，挂帮矿持续冒落跨度为临界持续冒落的跨度的1. 25~1. 65倍。