【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及采矿，具体是一种露天矿水力压裂爆破协同开采方法。
技术介绍
1、在露天矿矿岩采剥过程中，矿岩破碎是必不可少的关键环节，破碎效果直接影响后续铲装、运输作业的效率,合理的矿块直接影响后续选矿作业的经济性,对露天矿企业安全、低成本、高效可持续发展至关重要。
2、目前，露天矿矿岩破碎主要采用爆破破岩的方法进行采剥，露天深孔台阶爆破作为露天矿山矿岩采剥的主要手段随着爆破器材和凿岩设备的快速发展取得很大的技术突破，矿山开采规模不断扩大。然而，由于矿山工程地质条件千变万化，矿岩物理力学性质迥异，在露天深孔台阶爆破过程中常因爆破参数及起爆网络不合理而出现大块产出高、爆后留有根底、爆破振动过大边坡失稳、污染环境等问题，严重制约铲装运输和选矿等后续作业以及露天矿高陡边坡安全控制，给矿山高效的安全生产带来严重的不良影响。针对露天矿坚硬矿岩爆破破碎存在的问题，开发具有安全、环保、低成本的矿岩破碎技术显得尤为重要。
3、目前，对采矿前对矿岩进行预处理的方法大多适用于井下，虽然能为井下矿岩切割破碎与灾害防治创造了条件，但无法满足露天矿坚硬矿岩采剥的要求，例如针对井下自然崩落的开采方法，仅能通过对开采前的矿岩实施同一钻孔压裂爆破，实现对矿岩破碎预处理，经过破碎后的矿岩能够借助重力和应力实现矿岩冒落，但在露天矿的工作面实施开采工作时，由于露天矿坚硬矿岩的硬度更高、结构复杂，利用重力实现矿岩冒落的方式难以实现露天矿坚硬矿岩的破碎与抛掷。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供
2、本专利技术的技术方案是：
3、一种露天矿水力压裂爆破协同开采方法，包括以下步骤：
4、s1、在露天矿采场内实施钻孔，钻孔包括压裂孔和爆破孔，依据露天矿工作面参数确定钻孔直径、钻孔排间距、钻孔数量、钻孔深度、压裂孔位置以及爆破孔位置；
5、s2、将封孔器推入压裂孔内，并移至压裂孔底部进行封孔，根据台阶高度、矿块破碎要求，确定分段压裂位置，以控制矿岩中的裂隙网络，根据确定后的分段压裂位置，由压裂孔底部向孔口方向依次后退进行封孔，形成多个封堵层，并通过多个封堵层在压裂孔内形成多个压裂段，并在压裂孔的压裂段内通过压裂泵注入高压水实施压裂，直至观测孔中有水流出时停止压裂，直至分段压裂完成，取出压裂设备；封孔器由两个胶囊组成，先将封孔器推入孔底，封孔、第一分段压裂，往孔口方向移动封孔器，封孔、第二分段压裂，依此类推，直到完成所有分段压裂。
6、s3、待压裂作业完成后，按照爆破设计要求，在爆破孔内布置炸药，连接起爆装置，准备爆破工作；
7、s4、按照爆破设计的封孔要求，对所有钻孔进行封孔；
8、s5、对爆破孔实施微差爆破，实现露天矿矿岩的破碎与抛掷。通过精确控制各炮孔的起爆时间，可以使得爆破产生的能量场相互影响，从而提高爆破的破碎效果。
9、进一步的，露天矿工作面参数包括台阶高度、采区长度、采掘带宽度，依据台阶高度，确定钻孔深度，依据采掘带宽度、压裂裂隙扩展半径确定压裂孔、爆破孔数量，通过计算爆破影响半径，确定爆破孔的排距，爆破孔与压裂孔的间距等于最小抵抗线与压裂裂隙扩展半径之和。
10、进一步的，爆破孔深度为超过1个台阶高度2～3m，其中压裂孔深度为超过1～3个台阶高度0.5～1.0m。
11、进一步的，s4中对钻孔的封孔长度不小于最小抵抗线长度。
12、进一步的，在露天矿采场内实施钻孔时，靠近终了边坡的爆破孔采用倾斜钻孔，其余均采用垂直钻孔。
13、进一步的，多个爆破孔呈矩形阵列排布，且每四个爆破孔形成的最小矩形阵列之间至少设有一个压裂孔。压裂孔的直径依据岩石的性质与压裂裂隙控制范围确定，爆破孔的直径依据岩石性质、破碎要求、爆破影响范围来确定，这两个不存在直接关系；爆破孔的深度依据台阶高度确定，压裂孔的深度可以是一个台阶高度，也可以是多个台阶高，压裂孔深度越大优势越明显，压裂孔深度爆破孔深度的1～3倍。
14、进一步的，为扩大压裂裂隙的扩展半径，先在钻孔的分段压裂位置利用机械刀具或高压水射流实施超前定点割缝，然后对应割缝位置进行分段压裂。
15、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
16、1、本专利技术有效融合了水力压裂、爆破的技术优势，首先利用分段水力压裂技术增加矿岩裂隙数量，并严格控制裂缝发展形态形成合适的裂隙网络，实现矿岩超前软化破碎，为后续爆破创造更多自由面，在分段压裂的基础上，利用微差爆破对压裂后的矿岩进行二次破碎与抛掷，通过控制调整压裂孔的分段位置、压裂孔与爆破孔之间的间距、爆破孔之间的间排距等参数，控制矿岩中的裂隙网络，从而实现矿岩破碎块度的控制。且通过增加压裂孔，能够减少爆破孔的布置，从而减少一次爆破使用的炸药量，依据裂隙扩展情况，适度减少单个爆破孔中的装药量，进一步减少一次爆破的炸药量，从而不仅能够控制矿岩块度，同时能够减轻爆破振动产生的危害，避免边坡失稳的情况发生。
17、2、本专利技术在水力压裂过程中高压水浸润矿岩，降低矿岩强度的同时控制矿岩破碎粉尘，降低粉尘弥散对环境造成的破坏。且通过高压水浸润后的矿岩减小了爆破应力波的衰减散射耗散效应和摩擦效应，从而增加爆破破碎效果。
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1.一种露天矿水力压裂爆破协同开采方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种露天矿水力压裂爆破协同开采方法，其特征在于，露天矿工作面参数包括台阶高度、采区长度、采掘带宽度，依据台阶高度，确定钻孔深度，依据采掘带宽度、压裂裂隙扩展半径确定压裂孔(2)数量，通过计算爆破影响半径，确定爆破孔(1)的排距，爆破孔(1)与压裂孔(2)的间距等于最小抵抗线与压裂裂隙扩展半径之和。
3.根据权利要求2所述的一种露天矿水力压裂爆破协同开采方法，其特征在于，爆破孔(1)深度为超过1个台阶高度2～3m，其中压裂孔(2)深度为超过1～3个台阶高度0.5～1.0m。
4.根据权利要求1所述的一种露天矿水力压裂爆破协同开采方法，其特征在于，S4中对钻孔的封孔长度大于最小抵抗线长度。
5.根据权利要求1所述的一种露天矿水力压裂爆破协同开采方法，其特征在于，在露天矿采场内实施钻孔时，靠近终了边坡的爆破孔(1)采用倾斜钻孔，其余均采用垂直钻孔。
6.根据权利要求1所述的一种露天矿水力压裂爆破协同开采方法，其特征在于，多个爆破孔(1)
7.根据权利要求1所述的一种露天矿水力压裂爆破协同开采方法，其特征在于，先在钻孔的分段压裂位置实施超前定点割缝，然后对应割缝位置进行分段压裂。
...【技术特征摘要】
1.一种露天矿水力压裂爆破协同开采方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种露天矿水力压裂爆破协同开采方法，其特征在于，露天矿工作面参数包括台阶高度、采区长度、采掘带宽度，依据台阶高度，确定钻孔深度，依据采掘带宽度、压裂裂隙扩展半径确定压裂孔(2)数量，通过计算爆破影响半径，确定爆破孔(1)的排距，爆破孔(1)与压裂孔(2)的间距等于最小抵抗线与压裂裂隙扩展半径之和。
3.根据权利要求2所述的一种露天矿水力压裂爆破协同开采方法，其特征在于，爆破孔(1)深度为超过1个台阶高度2～3m，其中压裂孔(2)深度为超过1～3个台阶高度0.5～1.0m。
4.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑锐，徐东，石磊，曾梦阳，张艳平，张源勇，杨达明，陈勇，刘学箭，
申请(专利权)人：河北工程大学，
类型：发明
国别省市：
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