CN100552185C - 砼柱护顶采矿法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种砼柱护顶采矿法，属于在矿井中安装支柱护顶的采矿方法，该采矿法包括五个工序，即(1)采准，沿脉掘进脉内平巷；(2)掘砼柱槽：在采准平巷内，按照一定的间距垂直或按一定的夹角沿矿体倾向向上掘砼柱槽；(3)浇筑砼柱：在矿柱槽内立模浇筑砼柱，采用砼与矿体顶板的紧密接触施工技术以保证砼柱的强度；(4)切割：在两砼矿柱之间的矿体中间垂直或按一定的夹角沿矿体倾向向上掘出回采作业必要空间；(5)回采：当切割与上分段掘通后，即可使用常规的采矿工艺进行正式回采工作。本发明的砼柱采矿法具有工艺简单、容易掌握、管理方便、回采条件比较安全和矿石回收率高等优点，适用于开采矿岩相对稳固的水平至倾斜中厚以下矿体。

Description

砼柱护顶采矿法

技术领域

本发明涉及采矿方法，具体而言，涉及在矿井中安装支柱护顶的采矿方法，尤其涉及以砼柱护顶的采矿方法。

背景技术

矿石是大自然赋予人类的宝贵的不可再生的资源。随着人类对矿石资源需求的增加而不断的开采，矿石资源正在快速地减少，如何充分利用现有的资源已成为人们必须认真研究的问题。在现有的采矿方法中，普遍采用预留矿柱用于支撑矿体顶板的方法，这些矿柱本身就是人类所需要的矿石，一般情况下因为矿柱造成矿石的损失量在20％～40％之间，甚至有的高达50％，其量相当可观，如果不加以回收，势必造成资源的损失；而且矿柱有很多节理和层理，其支撑的稳定性也不理想。

目前出现的采矿方法，除了原有的预留矿柱的方法外，还有利用锚杆与矿柱共同支撑的采矿方法，例如中国专利ZL03135109.3“磷矿开采的锚杆护顶分段空场法”。这种方法需要整个矿山采取统一的开采布置，而且适用的矿体厚度要大，不适用于厚度较小的矿体，并且也留有矿石作矿柱，回收矿石也不很彻底。

发明内容

本发明的目的在于提供一种砼柱护顶采矿法，用砼柱代替矿柱对矿体顶板进行支撑，将原来用于支撑矿体顶板的矿柱回收，以达到更好回收矿石资源的目的。

为实现上述发明目的，发明人提供了由采准、掘砼柱槽、浇筑砼柱、切割、回采五个工序组成的采矿工艺，每个工序的具体内容是：

(1)采准：当开拓工程形成后，进行采矿准备时，对于倾斜矿体，采准过程是按8～10m段高沿脉掘进脉内平巷；对于缓倾斜矿体至水平矿体，采准过程是沿矿体倾向按10～15m斜长沿脉掘进脉内平巷。

(2)掘砼柱槽：在采准平巷内，按照10～20m的间距垂直或按一定的夹角沿矿体倾向向上掘砼柱槽，砼柱槽宽3～6m。

(3)浇筑砼柱：在砼柱槽内立模浇筑砼柱，采用砼与矿体顶板的紧密接触施工技术以保证砼柱与矿体顶板紧密接触，按照设计要求的强度进行砼柱施工确保砼柱的强度满足支撑顶板的要求。

(4)切割：在两砼矿柱之间的矿体中间垂直或按一定的夹角沿矿体倾向向上掘出回采作业必要的空间，进行回采准备。

(5)回采：当切割与上分段掘通后，即可从上往下进行正式回采工作。回采工艺是常规的采矿工艺，包括：凿岩、爆破、通风、顶板浮石处理、锚顶、破碎大块和出矿。具体工作内容是：

①凿岩：一般用7655或凿岩台车打上向眼，眼深1.5～15m，要根据每个矿山的设备情况和矿体与顶板情况而定。

②爆破：一般采用铵油炸药或硝铵炸药爆破。用导火线点燃火雷管起爆。

③通风：崩矿后需要经过一段时间的通风，将炮烟排除，才能进入工作面作业。进行回采作业时，也需要不断地进行通风，供给作业人员新鲜空气。

④顶板浮石处理、锚顶：为了保证工人和设备的作业安全，必须清除顶板所有活动的浮石，对于无法清除的活动浮石，必须进行锚固，防止冒顶。

⑤破碎大块：将采掘下来的大块矿石进行破碎，以便搬动和运输。

⑥出矿：使用设备将爆下的矿石运搬出矿房，装入运矿设备将矿石运到矿石堆场或溜井。

砼柱的强度是根据矿体的硬度系数来确定的，其值为大于或等于矿体抗压强度的平均值；砼柱的布置需要与矿石开采的工艺结合，利用切割布置的间距来布置砼柱，走向上用矿体本身作为砼柱的模，只在倾向上立模，利用高标相对高的模作为进料口，最终从高标相对高模进行收口。

砼柱与矿体顶板的紧密接触施工技术是砼柱施工的关键技术，它是砼柱采矿法成败的关键，为此，发明人在浇筑砼柱时采取了当砼柱与矿体顶板接近时形成的楔形空间进行填充的技术，包括以下措施：一是使用喷射砼将砼柱与矿体顶板连接起来；二是使用注浆技术，用注浆泵将水泥沙浆注进砼柱与矿体顶板之间，三是使用木杵或铁杵从上往下进行人工捣实充填，使砼体与矿体顶板达到紧密的接触。

本发明用结构比较密实的砼柱去代替有很多节理和层理的矿柱，其整体性能比矿柱好，稳定性比矿柱大，强度比矿柱强，因而能发挥出比矿柱较好的支撑作用，从而提高了矿石回收的安全性；本发明方法还能减少资源浪费，多回收矿石资源，创造直接可观的经济效益和更大的社会效益；井下所产生的废石可直接用于浇灌砼柱的碎石原料，减少了井下排废量，既节约排废运输成本，又减少对地表环境的污染；砼柱的施工可以用机械施工，可以降低劳动强度，大规模进行施工，满足规模化大生产，提高生产效率；其采矿可用无轨设备也可用有轨设备，最适合无轨采矿设备进行采矿。

综上所述，可见本发明的砼柱护顶采矿法具有工艺简单、容易掌握、管理方便、回采条件比较安全和矿石回收率高等优点，是开采矿岩相对稳固的水平至倾斜中厚以下矿体极为有效的采矿方法，在稀有、贵重或高品位的矿床，如黄金、稀有矿体、磷、铝土、铁矿、铅锌矿等矿山具有很好的实用价值。

附图说明

图1为砼柱采矿法工艺流程框图，图2为砼柱采矿法原理示意图，图3为A-A向视图。图中1为矿体，2为砼柱，3为切割，4为矿堆，5为砼柱槽，6为采准平巷，7为矿体顶板，8为矿体底板。

具体实施方式

实施例：

贵州开磷集团在矿业总公司极乐矿段北段824m水平～838m水平和815m水平～824m水平，其基本地质条件是：(1)矿层(Zbp)：主要为致密块状、粒状、细晶条带状磷块岩，矿体呈稳定层状产出，结构单一，矿石性脆，倾角一般在5°～15°，厚度3～4m。(2)顶板：直接顶板(Zbd3)：该层亦称“假顶”，岩性复杂多变，互有缺失，极不稳定。该层厚度0～9m，一般1～4m，极不稳固，F＝1～4。间接顶板(Zbdn1)：为灯影组岩层的第一段，俗称“老顶”，为灰白、灰色厚层细晶白云岩，该层厚为30～35m，稳固，F＝8～10。(3)底板(Zbd1)：矿层直接底板为黄灰色薄至中厚层含磷砂质白云岩，厚度0.19～2.53m，一般0.8m左右，中等稳固。(4)南沱组、板溪群清水江组(Ptbnq)：紫红色页岩、粉砂岩，不稳固，F＝3～5。

具体实施情况是：824m水平～838m水平段高为14m，倾斜长度为35m，走向长度为300m；815m水平～824m水平段高9m，倾斜长度为30m，走向长度为350m。在824m水平～838m水平之间掘一切割平巷和815m水平～824m水平之间掘一切割平巷，将矿体在倾向上间隔15～20m通过切割和采准划分为沿走向上的矿体条带，然后在这些条带上间隔15～20m的间距上向掘砼柱槽进行砼柱的施工，待砼柱终凝达到设计的强度后，再在两砼柱之间开切割进行矿石的回采，其回采的顺序为：由条带的端部向运输大巷方向进行回采。通过824m水平的回采，矿石回收率达91％，大大提高了矿石回收率。

建成的矿房生产能力为500t/d，其矿房构成要素如下：

得到的技术经济指标是：矿石贫化率6％；矿石损失率为5～20％；采掘比为60～90m/kt；劳动生产力为50～100t/工班。

Claims (4)

1一种砼柱护顶采矿法，属于在矿井中安装支柱护顶的采矿方法，其特征在于该采矿法是由采准、掘砼柱槽、浇筑砼柱、切割、回采五个工序组成的采矿工艺，每个工序的具体内容是：

(1)采准：对于倾斜矿体，采准过程是按8～10m段高沿脉掘进脉内平巷；对于缓倾斜矿体至水平矿体，采准过程是沿矿体倾向按10～15m斜长沿脉掘进脉内平巷；

(2)掘砼柱槽：在采准平巷内，按照10～20m的间距垂直或按一定的夹角沿矿体倾向向上掘砼柱槽，砼柱槽宽3～6m；

(3)浇筑砼柱：在砼柱槽内立模浇筑砼柱，采用砼柱与矿体顶板的紧密接触施工技术以保证砼柱与矿体顶板紧密接触，确保砼柱的强度满足支撑顶板的要求；

(4)切割：在两砼矿柱之间的矿体中间垂直或按一定的夹角沿矿体倾向向上掘出回采作业必要的空间，进行回采准备；

(5)回采：当切割与上分段掘通后，即可从上往下进行正式回采。

2如权利要求1所述的砼柱护顶采矿法，其特征在于上述砼柱的强度值为大于或等于矿体抗压强度的平均值。

3如权利要求1所述的砼柱护顶采矿法，其特征在于砼柱的布置需要与矿石开采的工艺结合，利用切割布置的间距来布置砼柱，走向上用矿体本身作为砼柱的模，只在倾向上立模，利用高标相对高的模作为进料口，最终从高标相对高模进行收口。

4如权利要求1所述的砼柱护顶采矿法，其特征在于所述砼柱与矿体顶板的紧密接触施工技术是当砼柱与矿体顶板接近时形成的楔形空间进行填充的技术，包括：(1)使用喷射砼将砼柱与矿体顶板连接起来；(2)使用注浆技术，用注浆泵将水泥沙浆注进砼柱与矿体顶板之间；(3)使用木杵或铁杵从上往下进行人工捣实充填。

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