一種底部結(jié)構(gòu)塹溝角度的確定方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種底部結(jié)構(gòu)塹溝角度的確定方法，具體是針對(duì)急傾斜中厚以上礦體(≥55°、＞4m、f=3～20)采用塹溝底部結(jié)構(gòu)出礦時(shí)確定塹溝角度的一種方法，該方法分別從礦巖堅(jiān)固性和穩(wěn)固性、礦石粘結(jié)性、礦石含水量、礦石塊度、礦體厚度及鑿巖設(shè)備技術(shù)參數(shù)等方面，通過(guò)正交試驗(yàn)法、工程類比法、歸納法、數(shù)值模擬法等，分別針對(duì)上述礦巖不確定因素對(duì)塹溝角度的影響給予量化，明確塹溝角度與它們之間的關(guān)系，最終確定出最優(yōu)的塹溝角度。本發(fā)明專利技術(shù)確定塹溝角度方法的運(yùn)用，能增加崩落礦石的流動(dòng)性、確保連續(xù)出礦的穩(wěn)定性、又徹底解決礦石懸拱的不安全性、減少崩落礦石二次損失率等技術(shù)問(wèn)題，對(duì)礦房的安全和經(jīng)濟(jì)回采具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于地下礦山
，具體涉及一種底部結(jié)構(gòu)塹溝角度的確定方法。
技術(shù)介紹
針對(duì)不同的礦體賦存特征和開(kāi)采技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，為安全高效的回收礦石，必須采用不同的采礦方法及以其相適應(yīng)的礦石運(yùn)搬方式。底部結(jié)構(gòu)是采礦方法主要構(gòu)成要素之一，它在很大程度上影響著出礦效率、礦石貧損率以及礦石運(yùn)搬的安全性等。塹溝具有現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全、施工方便、底部穩(wěn)定性好、出礦效率高、適合大型無(wú)軌設(shè)備運(yùn)輸?shù)忍攸c(diǎn)，已被許多有色金屬礦山運(yùn)用。底部結(jié)構(gòu)塹溝的形成是地下礦山采用分段鑿巖階段空?qǐng)龇ɑ夭蓵r(shí)最關(guān)鍵的工藝環(huán)節(jié)，塹溝作為采場(chǎng)最終大量出礦的受礦通道，其形成標(biāo)志著出礦活動(dòng)正式開(kāi)始。其中，塹溝角度的選取尤為關(guān)鍵，如果塹溝角度設(shè)計(jì)過(guò)小容易導(dǎo)致：（1）礦巖不易滑落，造成大量礦石殘留，殘留的礦石不易回收，造成資源損失；（2）塹溝投影斜面積增大，使塹溝斜面受崩落礦石沖擊壓力較大，導(dǎo)致底部結(jié)構(gòu)損傷，不能正常出礦。如果底部結(jié)構(gòu)塹溝角度過(guò)大容易導(dǎo)致：（1）底部結(jié)構(gòu)壓占的礦石量增加，且很難回采，大多數(shù)情況視為永久礦石損失，導(dǎo)致礦石損失率增高；（2）采場(chǎng)拉底空間狹小，爆落礦巖容易被卡住，形成懸拱，使得礦石不能有效的順著斜面滑落到 “V”槽中。故塹溝角度的選取一定要適中。目前礦山在確定塹溝角度時(shí)往往憑借經(jīng)驗(yàn)或者僅以大于自然安息角以為準(zhǔn)，往往不能選取最合理的塹溝角度。在實(shí)際應(yīng)用中運(yùn)用效果不甚理想，還具有不同程度的安全隱患。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的因塹溝角度選取不合理而造成的礦石殘留現(xiàn)象嚴(yán)重、爆落礦石懸拱、礦石永久損失等技術(shù)問(wèn)題，提供一種底部結(jié)構(gòu)塹溝角度的確定方法。為了達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：一種底部結(jié)構(gòu)塹溝角度的確定方法，該方法包括以下步驟：A、確定礦巖堅(jiān)固性與穩(wěn)固性對(duì)塹溝角度的影響：通過(guò)歸納法得出礦巖堅(jiān)固性與穩(wěn)固性單因素對(duì)確定塹溝角度的影響值t1、t2，具體見(jiàn)表1、表2：表1 礦巖堅(jiān)固性對(duì)塹溝角度的影響值t1表2 礦巖穩(wěn)固性對(duì)塹溝角度的影響值t2B、確定礦石含水量對(duì)塹溝角度的影響：通過(guò)歸納法得出松散礦石含水量變化單因素對(duì)確定塹溝角度的影響值t3，具體見(jiàn)表3；表3 礦石含水量對(duì)塹溝角度的影響值t3C、確定礦石粘結(jié)性對(duì)塹溝角度的影響：通過(guò)三軸抗剪試驗(yàn)測(cè)得粘聚力大小，根據(jù)粘聚力與塹溝角度的關(guān)系式得粘結(jié)性單因素對(duì)確定塹溝角度的影響值t4，具體見(jiàn)表4：表4 礦石粘結(jié)性對(duì)塹溝角度的影響值t4D、確定散體礦石塊度平均直徑和散體非均勻度對(duì)塹溝角度的影響：通過(guò)塹溝角度與散體礦石塊度平均直徑和散體非均勻度之間的關(guān)系式，得出散體礦石塊度平均直徑和散體非均勻度對(duì)確定塹溝角度的影響值t5、t6，具體見(jiàn)表5、表6：表5 散體礦石塊度平均直徑對(duì)塹溝角度的影響值t5表6 散體非均勻度對(duì)塹溝角度的影響值t6E、確定礦體厚度和鑿巖設(shè)備技術(shù)參數(shù)對(duì)塹溝角度的影響：通過(guò)計(jì)算、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得到礦體厚度和鑿巖設(shè)備技術(shù)參數(shù)對(duì)塹溝角度的影響值t7、t8，見(jiàn)表7、表8：表7 礦體厚度對(duì)塹溝角度的影響值t7表8 鑿巖設(shè)備技術(shù)參數(shù)對(duì)塹溝角度的影響值t8F、確定底部結(jié)構(gòu)塹溝角度：通過(guò)數(shù)值模擬、定量分析，針對(duì)底部結(jié)構(gòu)在不同塹溝角度取值受礦時(shí)對(duì)其沖擊損傷的影響，得出塹溝角度β的選取范圍為φ＜β≤α，其中α=46°-48°；通過(guò)以下公式計(jì)算底部結(jié)構(gòu)塹溝角度：β=φ+t1+t2+t3+t4+t5+t6+t7+t8；其中，β—塹溝角度；φ—自然安息角角度；t1—礦巖堅(jiān)固性對(duì)塹溝角度的影響值；t2—礦巖穩(wěn)固性對(duì)塹溝角度的影響值；t3—礦石含水量對(duì)塹溝角度的影響值；t4—礦石粘結(jié)性對(duì)塹溝角度的影響值；t5—散體礦石塊度平均直徑對(duì)塹溝角度的影響值；t6—散體非均勻度對(duì)塹溝角度的影響值；t7—礦體厚度對(duì)塹溝角度的影響值； t8—鑿巖設(shè)備技術(shù)參數(shù)對(duì)塹溝角度的影響值；若最終計(jì)算的塹溝角度β的值大于α值，則塹溝角度以α值為準(zhǔn)。進(jìn)一步地，所述步驟C中礦石粘聚力與塹溝角度的關(guān)系式為：其中C—粘聚力； F內(nèi)—內(nèi)摩擦力； F外—外摩擦力；G—重力；β—塹溝角度。進(jìn)一步地，所述步驟D中塹溝角度與散體礦石塊度平均直徑D和散體非均勻度t之間的關(guān)系式為：β≥41.8+4.388(D-0.547)-21.1388(t-0.1547)；β—塹溝角度；D—散體礦石塊度平均直徑；t—散體非均勻度；其中非均勻度t=0.5855× ；—為塊度不均勻系數(shù)；—幾種不同等級(jí)礦巖塊度的平均直徑；—某一級(jí)塊度的平均直徑；—某一級(jí)塊度所占質(zhì)量百分比。本專利技術(shù)相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：本專利技術(shù)是一種在地下礦山進(jìn)行采準(zhǔn)工程時(shí)確定礦房底部結(jié)構(gòu)塹溝角度的方法，具體是針對(duì)急傾斜中厚以上礦體(≥ 55°、＞4m、f=3～20)采用塹溝底部結(jié)構(gòu)出礦時(shí)確定塹溝角度的一種方法，該方法分別從礦巖堅(jiān)固性和穩(wěn)固性、礦石粘結(jié)性、礦石含水量、礦石塊度、礦體厚度及鑿巖設(shè)備技術(shù)參數(shù)等方面，通過(guò)正交試驗(yàn)法、工程類比法、歸納法、數(shù)值模擬法等，分別針對(duì)上述礦巖不確定因素對(duì)塹溝角度的影響給予量化，明確塹溝角度與它們之間的關(guān)系，最終確定出最優(yōu)的塹溝角度。本專利技術(shù)確定塹溝角度方法的運(yùn)用，能增加崩落礦石的流動(dòng)性、確保連續(xù)出礦的穩(wěn)定性、又徹底解決礦石懸拱的不安全性、減少崩落礦石二次損失率等技術(shù)問(wèn)題，對(duì)礦房的安全和經(jīng)濟(jì)回采具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。附圖說(shuō)明圖1為塹溝表面殘留礦石受力圖；圖2為礦石塊度大小dmax與內(nèi)摩擦角θ的關(guān)系示意圖；圖3為礦石塊度大小dmax與抗剪強(qiáng)度τ的關(guān)系示意圖；圖4為礦石大塊含量P5與抗剪強(qiáng)度τ的關(guān)系示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步說(shuō)明。一種底部結(jié)構(gòu)塹溝角度的確定方法，該方法包括以下步驟：A、確定礦巖堅(jiān)固性與穩(wěn)固性對(duì)塹溝角度的影響：礦巖的堅(jiān)固性是一種抵抗外力的性能，由于巖石的堅(jiān)固性區(qū)別于巖石的強(qiáng)度，強(qiáng)度值必定與某種變形方式（單軸壓縮、拉伸、剪切）相聯(lián)系，而堅(jiān)固性反映的是巖石在幾種變形方式的組合作用下抵抗破壞的能力。由于塹溝的形成過(guò)程和正常使用時(shí)，都受到炸藥爆炸、機(jī)械破碎和礦石對(duì)塹溝兩斜面的摩擦等作用力，將對(duì)底部結(jié)構(gòu)礦巖的堅(jiān)固性進(jìn)行破壞，故礦巖堅(jiān)固性對(duì)塹溝角度的確定具有一定的影響；底部結(jié)構(gòu)施工完畢后，根據(jù)礦巖物理性質(zhì)，其在空間允許暴露面積的大小和礦巖暴露時(shí)間長(zhǎng)短和礦巖的穩(wěn)固性有非常密切的關(guān)系。影響礦巖穩(wěn)固性的因素十分復(fù)雜，它不僅與礦巖的成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、節(jié)理狀況、風(fēng)化程度以及水文地質(zhì)條件等有關(guān)，還與礦體賦存狀況有關(guān)。通過(guò)歸納法得出礦巖堅(jiān)固性與穩(wěn)固性單因素對(duì)確定塹溝角度的影響值t1、t2，具體見(jiàn)表1、表2：表1 礦巖堅(jiān)固性對(duì)塹溝角度的影響值t1表2 礦巖穩(wěn)固性對(duì)塹溝角度的影響值t2B、確定礦石含水量對(duì)塹溝角度的影響：由于含水量的變化對(duì)松散礦石的流動(dòng)性有顯著的影響，含水量的變化可以導(dǎo)致：（1）松散礦石的外摩擦系數(shù)變化：當(dāng)松散礦石隨著含水量的提高，松散礦石與塹溝表面相互間的吸附能力有所加強(qiáng)，直至外摩擦力極值。當(dāng)松散礦石隨著含水量達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，多余的水份以自由水的形式存在，并在松散礦石與塹溝表面起到潤(rùn)滑作用，外摩擦系數(shù)有所降低；（2）松散礦石的內(nèi)摩擦系數(shù)變化：當(dāng)含水量為零時(shí)，松散礦石之間的摩擦為干摩擦。當(dāng)松散礦石含水量較低時(shí)，水分敷在松散礦石表面上以水膜形式出現(xiàn)，在松散礦石間起到潤(rùn)滑作用，使內(nèi)摩擦力降低。當(dāng)松散礦石含水量較高時(shí)，水分充填在顆粒之間的部本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種底部結(jié)構(gòu)塹溝角度的確定方法，其特征在于該方法包括以下步驟：A、確定礦巖堅(jiān)固性與穩(wěn)固性對(duì)塹溝角度的影響：通過(guò)歸納法得出礦巖堅(jiān)固性與穩(wěn)固性單因素對(duì)確定塹溝角度的影響值t1、t2，具體見(jiàn)表1、表2：表1?礦巖堅(jiān)固性對(duì)塹溝角度的影響值t1表2?礦巖穩(wěn)固性對(duì)塹溝角度的影響值t2B、確定礦石含水量對(duì)塹溝角度的影響：通過(guò)歸納法得出松散礦石含水量變化單因素對(duì)確定塹溝角度的影響值t3，具體見(jiàn)表3；表3?礦石含水量對(duì)塹溝角度的影響值t3C、確定礦石粘結(jié)性對(duì)塹溝角度的影響：通過(guò)三軸抗剪試驗(yàn)測(cè)得粘聚力大小，根據(jù)粘聚力與塹溝角度的關(guān)系式得粘結(jié)性單因素對(duì)確定塹溝角度的影響值t4，具體見(jiàn)表4：表4?礦石粘結(jié)性對(duì)塹溝角度的影響值t4D、確定散體礦石塊度平均直徑和散體非均勻度對(duì)塹溝角度的影響：通過(guò)塹溝角度與散體礦石塊度平均直徑和散體非均勻度之間的關(guān)系式，得出散體礦石塊度平均直徑和散體非均勻度對(duì)確定塹溝角度的影響值t5、t6，具體見(jiàn)表5、表6：表5?散體礦石塊度平均直徑對(duì)塹溝角度的影響值t5表6?散體非均勻度對(duì)塹溝角度的影響值t6E、確定礦體厚度和鑿巖設(shè)備技術(shù)參數(shù)對(duì)塹溝角度的影響：通過(guò)計(jì)算、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得到礦體厚度和鑿巖設(shè)備技術(shù)參數(shù)對(duì)塹溝角度的影響值t7、t8，見(jiàn)表7、表8：表7?礦體厚度對(duì)塹溝角度的影響值t7表8?鑿巖設(shè)備技術(shù)參數(shù)對(duì)塹溝角度的影響值t8F、確定底部結(jié)構(gòu)塹溝角度：通過(guò)數(shù)值模擬、定量分析，針對(duì)底部結(jié)構(gòu)在不同塹溝角度取值受礦時(shí)對(duì)其沖擊損傷的影響，得出塹溝角度β的選取范圍為φ＜β≤α，其中α=46°?48°；通過(guò)以下公式計(jì)算底部結(jié)構(gòu)塹溝角度：β=φ+t1+t2+t3+t4+t5+t6+t7+t8；其中，β—塹溝角度；φ—自然安息角角度；t1—礦巖堅(jiān)固性對(duì)塹溝角度的影響值；t2—礦巖穩(wěn)固性對(duì)塹溝角度的影響值；t3—礦石含水量對(duì)塹溝角度的影響值；t4—礦石粘結(jié)性對(duì)塹溝角度的影響值；t5—散體礦石塊度平均直徑對(duì)塹溝角度的影響值；t6—散體非均勻度對(duì)塹溝角度的影響值；t7—礦體厚度對(duì)塹溝角度的影響值；?t8—鑿巖設(shè)備技術(shù)參數(shù)對(duì)塹溝角度的影響值；若最終計(jì)算的塹溝角度β的值大于α值，則塹溝角度以α值為準(zhǔn)。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種底部結(jié)構(gòu)塹溝角度的確定方法，其特征在于該方法包括以下步驟：A、確定礦巖堅(jiān)固性與穩(wěn)固性對(duì)塹溝角度的影響：通過(guò)歸納法得出礦巖堅(jiān)固性與穩(wěn)固性單因素對(duì)確定塹溝角度的影響值t1、t2，具體見(jiàn)表1、表2：表1 礦巖堅(jiān)固性對(duì)塹溝角度的影響值t1表2 礦巖穩(wěn)固性對(duì)塹溝角度的影響值t2B、確定礦石含水量對(duì)塹溝角度的影響：通過(guò)歸納法得出松散礦石含水量變化單因素對(duì)確定塹溝角度的影響值t3，具體見(jiàn)表3；表3 礦石含水量對(duì)塹溝角度的影響值t3C、確定礦石粘結(jié)性對(duì)塹溝角度的影響：通過(guò)三軸抗剪試驗(yàn)測(cè)得粘聚力大小，根據(jù)粘聚力與塹溝角度的關(guān)系式得粘結(jié)性單因素對(duì)確定塹溝角度的影響值t4，具體見(jiàn)表4：表4 礦石粘結(jié)性對(duì)塹溝角度的影響值t4D、確定散體礦石塊度平均直徑和散體非均勻度對(duì)塹溝角度的影響：通過(guò)塹溝角度與散體礦石塊度平均直徑和散體非均勻度之間的關(guān)系式，得出散體礦石塊度平均直徑和散體非均勻度對(duì)確定塹溝角度的影響值t5、t6，具體見(jiàn)表5、表6：表5 散體礦石塊度平均直徑對(duì)塹溝角度的影響值t5表6 散體非均勻度對(duì)塹溝角度的影響值t6E、確定礦體厚度和鑿巖設(shè)備技術(shù)參數(shù)對(duì)塹溝角度的影響：通過(guò)計(jì)算、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得到礦體厚度和鑿巖設(shè)備技術(shù)參數(shù)對(duì)塹溝角度的影響值t7、t8，見(jiàn)表7、表8：表7 礦體厚度對(duì)塹溝角度的影響值t7表8 鑿巖設(shè)備技術(shù)參數(shù)對(duì)塹溝角度的影響值t8F、確定底部結(jié)構(gòu)塹溝角度：通過(guò)數(shù)值模擬、定量分析，針對(duì)底部結(jié)構(gòu)在不...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉武團(tuán)，王成財(cái)，孫嘉，郭生茂，高慶偉，郝顯福，王忠泉，陳小平，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西北礦冶研究院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：甘肅;62