CN101864957A - 大量放矿同步充填无顶柱留矿采矿方法 - Google Patents

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一种大量放矿同步充填无顶柱留矿采矿方法，将围岩中等稳固以上的急倾斜薄至中厚稳固矿体划分阶段，阶段内划分矿块；矿房内矿石连同顶柱一起按传统留矿法由下而上逐层回采，不留顶柱；大量放矿前预先在留矿堆表面铺设隔离层；大量放矿时从回风巷道下放块度适中的干式充填料，由人工或电耙方式进行平场作业，借助振动放矿机配合重力放矿，控制矿石溜出率和充填料下放率，使充填料与矿石同步均匀下沉，控制围岩暴露面积，直至矿石全部放出。本发明防止了围岩大量片落混入矿石，控制了矿石贫化率和损失率，提高了矿石回收率，限制了地表沉陷。

Description

大量放矿同步充填无顶柱留矿采矿方法
技术领域
本发明涉及一种金属矿床地下开采的采矿方法，特别是一种大量放矿同步充填无顶柱留矿采矿方法。适用于开采矿石稳固和围岩中等稳固、矿石不结块不自燃、围岩不允许大规模移动、地表不允许沉陷的急倾斜薄至中厚矿体。
背景技术
金属矿床采矿方法有三大类：空场采矿法、充填采矿法和崩落采矿法。空场采矿法将矿块分为矿房和矿柱，分两步骤开采，回采矿房时所形成的采空区利用矿柱和矿岩本身的强度进行维护，矿岩均稳固是其基本条件；充填采矿法是随着回采工作面的推进，采空区用充填料充填，充填是该法回采过程中必要工序，其作用是支撑两帮、控制岩移，主要适用于品位高、形态不规则、厚度倾角变化大、夹石多、矿岩不稳固、地表需保护等条件下的富矿床；崩落采矿法是随矿石的采出，有计划地强制或自然崩落矿体顶盘围岩来充填采空区，从而控制与管理地压，适用于地表允许崩落、价值中等以下、允许一定损失与贫化、矿石不会结块自然的中厚和厚矿体。
留矿法是空场采矿法的一种，它的特点是工人直接在矿房暴露面下的留矿堆上进行作业，自下而上分层回采，分层高度2～3m，每次采下的矿石靠自重放出三分之一左右，其余暂留在矿房中作为继续上采的工作台，并支护两帮围岩，矿房全部回采完后，将存留在矿房中的矿石全部放出。该法主要适用于开采矿石稳固和围岩中等稳固、矿石不结块不自燃的急倾斜薄至中厚矿体。该法由于具有采场结构和回采工艺简单，采准切割工程量小，可利用矿石自重放矿，管理方便，生产技术易于掌握等优点，在我国金属矿山得到广泛应用。
当围岩不稳固时，留矿不能防止围岩片落，一般不采用留矿法。围岩中等稳固时采用留矿法，在大量放矿时由于围岩暴露面逐渐增加超过了极限暴露面积，往往引起围岩大量片落，崩落大块岩石，发生大范围岩移，不但造成矿石贫化、漏斗堵塞，而且还有可能造成地表沉陷，破坏地表生态环境。
围岩中等稳固以上、矿石稳固时采用留矿法，分层向上回采时和局部放矿时有限的暴露面积下没有发生围岩片落和大范围岩移的空间与现象，及大量放矿时通常引起围岩片落和大范围岩移的现象，使得人们有理由认为暂留矿石能够在一定程度上起到支护两帮围岩的作用，这为大量放矿时采用同步充填技术来控制围岩暴露面积从而控制大规模岩移和地表沉陷提供了思想基础，为组合式采矿方法发明创造提供了技术空间。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服常规留矿法在大量放矿时随着围岩暴露面积的增加带来的围岩大量片落和大范围移动、矿石贫化、漏斗堵塞等缺点，充分发挥充填料在支撑两帮、控制岩移等方面的优势作用，借助振动放矿机配合重力放矿，改善矿石流动性，促进矿房内充填料与矿石水平均匀同步下沉，从而提供一种大量放矿时矿石损失贫化得到有效控制的、能够降低漏斗堵塞率的、限制围岩大规模移动和地表沉陷的大量放矿同步充填无顶柱留矿采矿方法。
本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：一种大量放矿同步充填无顶柱留矿采矿方法，是将围岩中等稳固以上的急倾斜薄至中厚稳固矿体矿体划分阶段，阶段内划分矿块；矿房内矿石连同顶柱一起按传统留矿采矿法由下而上逐层回采，不留顶柱；大量放矿前预先在留矿堆表面铺设隔离层，然后从回风巷道下放块度适中的干式充填料，由人工或者电耙的方式进行平场作业；借助振动放矿机配合重力放矿，保持矿石溜出率和充填料下放率协调一致，使矿房内充填料与矿石同步均匀下沉；通过调整矿石溜出率和充填料下放率，严格控制围岩暴露面积，充分发挥充填料的支撑作用，避免围岩大规模移动和地表沉陷，降低矿石贫化率和损失率；直至矿石全部放出。
间柱也可按上述方法进行回采，不同的是：由下而上分层回采间柱时，留矿堆两侧需预留0.5～1m的矿壁或逐层架设人工隔板；以先进天井为回风井，留矿堆一侧需架设顺利天井或另凿进风井；大量放矿时，振动放矿机配合重力放矿，充填料和矿石以矿壁或人工隔板为界向下均匀下沉，直至矿石全部放出。底柱一般不回收，如矿石价值较大可考虑采用进路式充填采矿法或分层充填采矿法进行部分回收。
其具体步骤如下：
1、根据矿床勘探程度、围岩稳固情况、矿体倾角等因素，将急倾斜薄至中厚矿体矿体划分阶段，阶段内基于矿石和围岩的稳固性，计算顶柱极限暴露面积，沿走向划分矿块；为更好地控制矿石溜出率，与常规留矿法相比，阶段高度和矿块长度一般取值略小一些。
2、矿房内矿石连同顶柱一起按传统留矿采矿法由下而上逐层回采，不留顶柱；
3、大量放矿前在留矿堆上表面铺设隔离层，隔离层从下之上由杂草、麻袋片和防渗土工布等三层组成，隔离层主要起到隔离矿石与充填料，防止干式充填料混入矿石的作用，降低矿石贫化率；
4、大量放矿时，从回风巷道下放块度适中的干式充填料，由人工或者电耙的方式对干式充填料进行平场作业；干式充填料可以是废石或戈壁集料；有条件情况下，与矿石块度相差不多的充填料的优先选用；
5、借助振动放矿机配合重力放矿，使充填料与矿石同步均匀下沉；通过调整矿石溜出率和充填料下放率，控制围岩暴露面积，充分发挥充填料的支撑作用，避免围岩大规模移动和地表沉陷，降低矿石贫化率和损失率；
6、直至矿石全部放出。
本发明的突出技术特点在于：
1、对传统浅孔留矿法进行了改进，使大量放矿与充填同步进行，避免了因围岩大面积暴露而造成矿石贫化、漏斗堵塞，以及围岩大范围移动、地表沉陷等缺陷。
2、通过发挥充填体对围岩的支撑作用，拓展了留矿法的应用范围，借助振动放矿机配合重力放矿，保持矿石溜出率和充填料下放率协调一致，严格控制了围岩暴露面积，避免了围岩大规模移动和地表沉陷，降低了矿石损失率和贫化率。
3、由于不留顶柱，提高了矿石回收率。
附图说明
图1是本发明所述大量放矿同步充填无顶柱留矿采矿方法的示意图。
图2是沿图1中A-A线剖面图
图中标记为：
1-回风巷道  2-顶柱  3-天井  4-联络道  5-间柱  6-存留矿石  7-底柱8-漏斗  9-阶段运输平巷  10-未采矿石  11-充填料  12-隔离层
具体实施方式：
图1和图2是本发明采矿方法示意图。本发明所述大量放矿同步充填无顶柱留矿采矿方法是：先将围岩中等稳固以上的急倾斜薄至中厚矿体划分阶段，阶段内划分矿块。首先在间柱5内掘进规格为2.0×2.0m2的先进天井3，将下部的阶段运输巷道9与上部的回风巷道1连通；在间柱5内向采场掘进规格为2.0×1.5m2的人行联络巷道4；在矿房内开凿2.0×2.0m2的拉底巷道，以拉底巷道为自由面刷帮形成拉底空间；由在拉底空间内向下辟形成漏斗8，漏斗口安装振动放矿机；矿房内矿石连同顶柱一起由下而上按2～3m的分层高度逐层向上回采，不留顶柱，同时进行通风、局部放矿、撬顶平场等作业循环；在留矿堆上表面铺设自下而上由杂草、麻袋片和防渗土工布等组成的复合隔离层12，用矿车和电机车输送块度为150～200mm的由废石或戈壁集料等干式充填料至采场，由人工或者电耙的方式对干式充填料进行平场作业；借助振动放矿机配合重力放矿，保持矿石溜出率和充填料下放率协调一致，使矿房内充填料与矿石同步均匀下沉，通过调控矿石溜出率和充填料下放率，严格控制围岩暴露面积，避免围岩大规模移动和地表沉陷，降低了矿石贫化率和损失率，直至矿石全部放出。

Claims (4)

1.一种大量放矿同步充填无顶柱留矿采矿方法，其特征是：该方法是将围岩中等稳固的急倾斜薄至中厚稳固矿体划分阶段，阶段内划分矿块；矿房内矿石连同顶柱一起按传统留矿采矿法由下而上逐层回采，不留顶柱；大量放矿前预先在留矿堆表面铺设隔离层；大量放矿时从回风巷道下放块度适中的干式充填料，由人工或者电耙的方式进行平场作业，借助振动放矿机配合重力放矿，通过调整矿石溜出率和充填料下放率，使充填料与矿石同步均匀下沉，严格控制围岩暴露面积，直至矿石全部放出。
2.根据权利要求1所述的大量放矿同步充填无顶柱留矿采矿方法，其特征是：所述急倾斜薄至中厚稳固矿体矿体划分阶段，阶段内划分矿块是基于阶段内矿石和围岩的稳固性，计算顶柱极限暴露面积，沿走向划分矿块，以矿块为基本回采单元；首先在间柱(5)内掘进规格为2.0×2.0m2的先进天井(3)，将下部的阶段运输巷道(9)与上部的回风巷道(1)连通；在间柱(5)内向采场掘进规格为2.0×1.5m2的人行联络巷道(4)；在矿房内开凿2.0×2.0m2的拉底巷道，以拉底巷道为自由面刷帮形成拉底空间；在拉底空间内向下辟漏形成漏斗(8)，漏斗口安装振动放矿机；矿房内矿石连同顶柱一起由下而上按2～3m的分层高度逐层向上回采，不留顶柱，同时进行通风、局部放矿、撬顶平场的循环作业，每次采下矿石放出三分之一左右；大量放矿前在留矿堆上表面铺设自下而上的复合隔离层(12)，大量放矿时，由回风巷道下放块度块度为150～200mm的干式充填料至采场，人工或者电耙的方式进行平场作业，借助振动放矿机配合重力放矿，通过调整矿石溜出率和充填料下放率，使充填料与矿石同步均匀下沉，严格控制围岩暴露面积，直至矿石全部放出。
3.根据权利要求2所述的大量放矿同步充填无顶柱留矿采矿方法，其特征是：所述复合隔离层(12)为杂草、麻袋片或防渗土工布。
4.根据权利要求2所述的大量放矿同步充填无顶柱留矿采矿方法，其特征是：所述干式充填料为废石或戈壁集料。
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