CN101105129A - 采矿环境再造连续采矿嗣后充填采矿法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采矿环境再造连续采矿嗣后充填采矿法，在矿体中部开采条形矿段，并垂直于该条形矿段在适当距离向两侧延伸开采适当宽度的矿段，采空区嗣后胶结充填，形成连续十字形胶结充填顶板支撑框架结构；该框架结构同时将矿体划分为若干间隔独立矿段，在矿体内重构造了一个新开采环境；在该环境中以独立矿段为回采单元，或间隔或平行回采，采空区嗣后非胶结充填，实现整个矿体连续开采，用下向平行垂直深孔侧向崩矿，沿矿块方向以双堑沟或单堑沟为底部结构，通过装矿，经阶段溜井下放到下阶段主运输平巷，井下机车运输出矿。是一种开采环境安全可靠，矿石回收率和生产率大幅提高，损失贫化得到了有效控制，并使得生产成本大大降低。
Description
技术领域
本发明涉及一种采矿法，特别是涉及一种应对顶板和矿石的稳固程度不均，安全开采环境欠佳，适合矿体在走向及倾向上连续性起伏大，品位变化较大的厚大缓倾斜金属矿床高效安全开采的采矿方法。
背景技术
采用传统常规方法如房柱法、全面法、底盘漏斗分段采矿法等开采中厚缓倾斜金属矿体在我国占有很大比重，但效果普遍不好。尤其是开采厚度不均，顶板岩石不稳固的缓倾斜矿体时，问题更多，无法实现该类矿体的安全高效连续低成本开采。长期以来国内不少矿山只能采用安全性较高的底盘漏斗房柱法或底盘漏斗分段矿房法，但存在底盘岩石中的采切工程量大，干吨采切比高，开采成本高，矿块或采场生产周期长的不足。也有不少矿山采用充填法开采，但是目前国内外使用的各种充填法也存在生产能力低和开采成本高，采掘工艺复杂，充填系统宠大，中小矿山不易掌握等缺点。虽然对于矿床价值或矿石品位较高的矿山并不严重，但是，我国大多数缓倾斜中厚矿床价值和品位都不高，对充填法难以适应。使用房柱法虽效率较高，成本较低，但资源损失较大，若不控顶或控顶效果不好，安全条件将恶化；采用充填法，矿石贫化损失较小、较安全，但充填作业导致成本升高，效率下降。因此，缓倾斜中厚矿体的开采存在着效率、成本、安全、贫化损失之间的对立统一矛盾。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服以上不足，提供一种开采环境安全可靠，矿石回收率和生产率大幅提高，损失贫化得到了有效控制，并使得生产成本大大降低的采矿环境再造连续采矿嗣后充填采矿法。
为了解决上述技术问题，本发明提供的采矿环境再造连续采矿嗣后充填采矿法，采用大直径下向平行深孔侧向落矿进行开采，将矿体划分为盘区，首先在矿体中部开采条形矿段，并垂直于该条形矿段在适当距离向两侧延伸开采适当宽度的矿段，采空区嗣后胶结充填，形成连续十字形胶结充填支撑顶板的框架结构；该框架结构同时将矿体划分为若干间隔的独立矿段，在矿体内重构造了一个新的开采环境；在该环境中以独立矿段为回采单元，或间隔或平行进行回采，采空区嗣后非胶结充填，实现整个矿体的连续开采，回采过程中用下向严行垂直深孔侧向崩矿，沿走向方向布置双堑沟或单堑沟为底部结构，通过装矿，经阶段溜井下放到下阶段主运输平巷，井下机车运输出矿。
本发明在形成中部支撑框架时，中部条形矿段回采使用前进式且超前两侧矿段，两侧矿段回采时工作面从中间向两边后退式连续推进。充分利用连续十字尾砂胶结充填框架结构支撑顶板压力，将可能形成的大面积隐患顶板暴露面积分解成为多个可安全开采的顶板暴露面积，实现了安全开采新环境的再造。采用胶结或非胶结充填法处理采空区的矿段，开采中不留任何矿柱，实现了矿体的连续开采和充填法的灵活运用。应用该采矿法使得开采环境更加安全可靠，矿石回收率和生产率大幅提高，损失贫化得到了有效控制，并使得生产成本大大降低。
本发明亦可以作为连续厚大低品位隐患矿体的回采。回采的工艺过程基本相同，主要区别在于中部十字支撑框架结构的尺寸和充填体的强度，间隔采空矿段可以充填也可不充填，同样采用铲运机直接出矿，井下汽车运输，达到连续回采大面积隐患矿体，提高生产率，降低生产成本的目的。
其具体的步骤如下：
1、中部条形矿柱尺寸、充当支撑框架结构充填体强度以及采场允许的最大顶板暴露面积的确定；
2、在矿体中部回采条形矿段，在适当距离分别向两侧回采垂直于该条形矿段的矿段，同时嗣后用尾砂胶结充填采空区，形成连续十字胶结充填体；
3、在条形矿段上部开凿凿岩硐室；
4、在矿体底部构筑堑沟底部结构和出矿巷道，形成底部出矿结构；
5、利用凿岩硐室在矿体中钻凿下向垂直平行深孔；
6、起爆矿体中的炸药，利用爆破能量破碎矿石，连续回采各矿段；
7、回采完毕后的矿段，充填处理空区；
8、铲运机装矿，井下用有轨机车运矿。
采用本发明时由于连续十字胶结充填体充当的支撑框架结构把矿体划分成若干独立矿段，整个矿体的中部十字条形矿段连续进行，且超前于两侧垂直的矿段，底部堑沟受矿，铲运机出矿；应用本发明，空区顶板暴露面积被条形十字胶结充填体分割成更小的允许暴露的安全顶板面积，重构了一个安全开采环境，随后采空区用充填法处理，提高矿石的回收率，降低矿石贫化率，提高了劳动生产率。
附图说明
图1是本发明采矿工艺流程示意图；
图2是沿图1中A-A线剖视图；
图3是沿图2中B-B线剖视图；
图4是沿图2中C-C线剖视图；
图5是沿图3中D-D线剖视图。
具体实施方式
本发明提出的采矿方法的具体用例是：沿矿体倾向方向，在矿体中部回采条形矿段，宽20米，垂直于该矿段间隔30米在两侧回采宽15米的矿段；首先在矿段上部掘进凿岩巷道，垂直于该方向，在矿体两侧适当距离掘进凿岩巷道并在中部沟通，形成通风回路，通过凿岩巷道扩帮形成凿岩洞室。在矿体底部掘进出矿巷道，从中部向两侧切割拉底构筑堑沟底部结构，30m宽矿块采用双堑沟出矿，出矿巷道布置在两条堑沟中央，15m宽矿段采用单堑沟受矿，每隔13m在堑沟与出矿巷道之间布置一条出矿进路。堑沟规格2.5×3.7m2，出矿巷道与出矿进路规格均为4×3m2；在整个回采区段两端，每条出矿巷道旁布置一条溜井与下阶段水平运输大巷相通。底部结构沿矿体走向布置，中部条形矿段与两侧矿段共用一套底部结构。在凿岩硐室适当位置，用传统方法向上掘进通风天井(上部可用作通风充填井)，从上部的凿岩硐室向下钻凿多排平行垂直深孔，从矿段一侧形成切割槽，实施侧向崩矿前进式回采；回采过程中，在30m矿段中部向两侧超采一部分，为下步回采该矿段时预留切割槽。中部条形矿段超前两侧矿柱回采，将采空区用尾砂胶结充填处理，充填时临空面用木板架设，逐步形成十字形充填支撑框架。等支撑框架达到强度后，开始回采被该框架分割的独立矿段，可同步回采，也可间隔回采；回采时充分利用回采预留的切割槽扩帮形成爆破自由面，由矿体中部向两侧后退式回采。
爆破后的矿石，通过堑沟底部结构受矿，利用铲运机装矿，井下有轨设备运输。在回采形成十字充填体的矿段时，由于暴露面积在允许范围内，作业安全，在回采两侧的矿段时，由于是在中间十字充填体支撑框架构造的新环境下作业，同样安全。采场生产能力和劳动生产率高。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1、图2、图3、图4和图5为本发明的采矿方法示意图。首先通过分析计算确定安全顶板暴露面积，布置中部条形矿段的结构尺寸以及间隔矿段的尺寸；在矿体上部掘进凿岩巷道并逐步形成凿岩洞室6，在适当位置布置通风天井后可作为充填井7；在矿体底部掘进出矿巷道1，在矿块底部利用扇形炮孔开挖形成堑沟底部结构11，单双堑沟间隔使用。在适当距离间隔掘进出矿进路10，在出矿巷道两头布置出矿溜井4。在条形矿段上部凿岩硐中钻凿下向平行垂直深孔逐步落矿，中部条形矿段采用前进式，两侧矿段采用后退式。中部条形十字矿段采空后，胶结充填，临空面采用板材隔离，布置若干泄水井12；当充填体达到强度后，可着手回采剩下的独立矿段，回采工艺与中部条形矿段相同，不同的是从矿体中部往两侧后退式回采，回采后的空区可采用非胶结充填(视具体情况也可继续胶结充填)。矿体遵循山上而下的回采，中间条形矿块采用前进式回采，其它矿块均采用后退式回采，中间矿块回采超前两侧矿块。采用CS-100高气压环形潜孔钻机凿岩，堑沟采用上向扇形中深孔依次形成，落矿采用下向平行深孔，炮孔直径110mm，炮孔排距2.0～2.5m，出矿块度控制在350mm以下。爆破采用铵油炸药，机械装药，非电导爆管微差起爆，一次爆破2～3排炮孔。爆破通风完毕，采用4m3铲运机出矿通过受矿堑沟收集崩落的矿石，经阶段溜井下放至主运输平巷，井下有轨机车运矿到地表选厂。
本发明在一个地下矿山得到了实际应用，该矿山为一缓倾斜厚大矿体，在此矿体的顶板和矿石稳定性不均，开采环境复杂，应用本专利方法，提高了劳动生产率，减少了充填工作量，降低了矿山的生产成本，提高了资源回收率，收到了很好的经济效益。
Claims (2)
1.一种采矿环境再造连续采矿嗣后充填采矿法，其特征是：采用大直径下向平行深孔侧向落矿进行开采，整个矿体视为一个盘区，首先在矿体中部开采条形矿段，并垂直于该条形矿段在适当距离向两侧延伸开采适当宽度的矿段，采空区嗣后胶结充填，形成连续十字形胶结充填顶板支撑框架结构；该框架结构同时将矿体划分为若干间隔的独立矿段，在矿体内重构造了一个新的开采环境；在该环境中以独立矿段为回采单元，或间隔或平行进行回采，采空区嗣后非胶结充填，实现整个矿体的连续开采，回采过程中用下向平行垂直深孔侧向崩矿，沿矿块方向以双堑沟或单堑沟为底部结构，通过装矿，经阶段溜井下放到下阶段主运输平巷，井下机车运输出矿。
2.根据权利要求1所述的采矿环境再造连续采矿嗣后充填采矿法，其特征是：首先通过分析计算确定安全顶板暴露面积，布置中部条形矿段的结构尺寸以及间隔矿段的尺寸；在矿体上部掘进凿岩巷道并逐步形成凿岩洞室(6)，在适当位置布置通风天井后可作为充填井(7)；在矿体底部掘进出矿巷道(1)，在矿块底部利用扇形炮孔开挖形成堑沟底部结构(11)，单双堑沟间隔使用；在适当距离间隔掘进出矿进路(10)，在出矿巷道两头布置出矿溜井(4)；在条形矿段上部凿岩硐室中钻凿下向平行垂直深孔逐步落矿，中部条形矿段采用前进式，两侧矿段采用后退式；中部条形十字矿段采空后，胶结充填，临空面采用板材隔离，布置若干泄水井(12)；当充填体达到强度后，开始回采剩下的独立矿段，回采工艺与中部条形矿段相同，不同的是从矿体中部往两侧后退式回采，回采后的空区可采用非胶结充填，视具体情况也可继续胶结充填；矿体遵循由上而下的回采，中间条形矿块采用前进式回采，其它矿块均采用后退式回采，中间矿块回采超前两侧矿块；采用高气压环形潜孔钻机凿岩，堑沟采用上向扇形中深孔依次形成，落矿采用下向平行深孔，炮孔直径110mm，炮孔排距2.0～2.5m，出矿块度控制在350mm以下；爆破采用铵油炸药，机械装药，非电导爆管微差起爆，一次爆破2～3排炮孔；爆破通风完毕，采用铲运机出矿，通过受矿堑沟收集崩落的矿石，经阶段溜井下放至主运输平巷，井下有轨机车运矿到地表选厂。
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