CN102562065A - 一种分段空场嗣后充填采矿方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种分段空场嗣后充填采矿方法，该方法将切割横巷沿矿房及矿柱宽度全部拉底，使采场凿岩和出矿空间共享，在拉底空间内实现垂直平行炮孔的穿孔作业，垂直平行炮孔钻孔定位精度高，孔间距均匀，避免了传统的凿岩横巷中钻凿扇形炮孔造成爆破大块率高的缺陷；在回采矿房（或矿柱）时，无须在相邻的矿柱（或矿房）充填体中掘进出矿平巷及出矿进路，提高了安全性；同时，直接在矿房及矿柱拉底空间内出矿，出矿空间大，相互干扰少，出矿效率高，且出矿没死角，出矿干净，无二次矿石损失；构筑人工底柱，无须预留矿石底板，无矿石一次损失，资源回收利用率高。采用废石、选矿尾砂充填采空区，废石不出坑，减少尾矿库坝及废石场建设，土地占用少。

Description

一种分段空场嗣后充填采矿方法

技术领域

本发明属于地下金属矿山开采技术领域，尤其涉及一种分段空场嗣后充填采矿方法，可用于地下中等稳固以上、倾斜及急倾斜的厚与极厚矿体、急倾斜平行极薄矿脉组成的细矿带的安全、高效开采。

背景技术

目前，在矿石和围岩中等稳固以上的倾斜和急倾斜矿体开采中，广泛使用分段空场嗣后充填采矿法。该方法是在原空场法和充填法的基础上发展起来的，结合了空场法与充填法的优点，其主体是空场法，核心是先用空场法回采矿房（或矿柱），然后对采空区进行胶结充填，充填时下部采用高灰砂比，上部采用低灰砂比进行胶结充填，待充填体达到一定强度后，在下部充填体中掘进出矿横巷和出矿进路，以回采相邻的未采矿柱（或矿房），开采完毕再对矿柱空区进行非胶结（如尾砂）充填。使用分段空场嗣后充填采矿法时，一般先根据矿体厚度的大小划分矿块，当矿体厚度大于20m时，平行矿体走向划分矿块；当矿体厚度小于20m时，垂直走向划分矿块。矿块划分为矿房和矿柱，矿房和矿柱的宽度一般根据规程所规定的围岩允许暴露面积确定，可先采矿房或先采矿柱。通常采用隔一采一或隔三采一进行回采，开采顺序及开采方案的确定主要取决于相邻开采单元的影响程度。

由于堑沟式及平底式结构克服了漏斗底部结构形成难度大、底部结构高度大、一次资源损失大及电耙出矿能力有限等缺点而得到广泛采用。以平底式底部结构为例，由于实际上几近无底部结构，形成容易，一次资源损失较小，铲运机出矿效率高、产能大。但由于平底式底部结构存在一定的出矿死角，因此仍存在一定的矿石二次损失。此外，由于该法须在下部胶结充填体中掘进出矿横巷（最大长度达到200m）及出矿进路，掘进困难，速度受到严重的限制。而且，在充填体中掘进长巷及其后续运营的安全性也受到很大影响。

本发明基于力学、结构协同和能量原理，对矿房、矿柱结构进行优化，采用全拉底或大拉底平底结构，将凿岩横巷和出矿横巷一体化，避免在充填体中掘进出矿横巷和出矿进路，实现安全、高效开采和矿石资源的高效利用。

发明内容

本发明的目的是提供一种克服现有分段空场嗣后充填采矿法须从充填假柱中掘进出矿横巷和出矿进路，掘进与出矿作业不安全，掘进效率低；采、切工作量大，扇形炮孔精度难控制，大块率高；出矿干扰大，出矿不干净，存在二次矿石损失；预留矿石底板，难回收存在资源损失等缺点的一种全拉底大断面分段的空场嗣后分异充填采矿方法。

本发明的技术方案是：一种分段空场嗣后充填采矿法，是指在地下空间上通过水平运输巷道、分段巷道、联络道、切割横巷及切割天井将矿体划分为矿块。当矿体厚度小于20m时，沿矿体走向划分矿块；当矿体厚度大于20m时，垂直矿体走向布置矿块。矿块划分后，再将矿块划分为矿房和矿柱，在各分段水平掘进联络道达到矿房、矿柱，并掘进切割横巷及切割天井(或上山)；同样，在中段水平掘进运输横巷(或联络道)达到矿房及矿柱，并掘进切割横巷、切割天井及采场溜丼，该方法包括矿房分段空场嗣后充填采矿方法和矿柱分段空场嗣后充填采矿方法；

1.所述矿房分段空场嗣后充填采矿方法：

首先，在各分层以矿房的切割横巷为中心，沿切割横向轴线方向向矿房两侧扩展，采用凿爆法形成与切割横巷高度一致、沿矿房底部全断面拉开的大断面平底底部结构，并在所述切割横巷的另一端，以切割天井(或上山)为中心，沿矿房矿体上盘倾向边界扩充形成切割槽；在各分层矿房下部拉底空间内，采用中深孔凿岩台车钻凿上向垂直平行炮孔，采用逐排、分段、孔内微差爆破，从上分层到下分层，先上后下，上分层超前下分层，一次爆破2-3排炮孔的中深孔爆破；爆破通风排污后，在中段水平矿房全拉底空间内，采用铲运机出矿，卸载于采场矿石溜井，完成矿房回采；

然后，在联络道与采场连接处砌筑隔离挡墙，并在采场底部构筑人工底柱，并在所述矿房人工底柱之上采用尾砂胶结充填或尾砂废石胶结充填，灰砂比为1：8-1:10；其中，所述人工底柱的高度为10-30m，灰砂比为1:3-1:4；

2. 矿柱分段空场嗣后充填采矿方法：

所述矿柱回采，在相邻矿房回采并进行胶结充填达到一定的稳定强度后，以矿房充填体为隔柱，采用凿爆法形成与切割横巷高度一致、沿矿柱底部全断面拉开的大断面平底底部结构，并在所述切割横巷的另一端，以切割天井(或上山)为中心，沿矿柱矿体上盘倾向边界扩充形成切割槽，采用中深孔凿岩台车钻凿上向垂直平行炮孔，采用逐排、分段、孔内微差爆破，从上分层到下分层，先上后下，上分层超前下分层，一次爆破2-3排炮孔的中深孔爆破；爆破通风排污后，在中段水平矿柱全拉底空间内，采用铲运机出矿，并卸矿于采场溜井,完成矿柱回采；

然后，在运输横巷及联络道与采场连接处砌筑隔离挡墙，并在采场底部构筑人工底柱，在人工底柱之上采用废石及干尾砂进行非胶结充填，其中，所述人工底柱的高度为10-30m，灰砂比为1:3-1:4。

进一步，所述人工底柱为加筋混凝土底柱或不加筋混凝土底柱；所述加筋混凝土底柱先安装高度为1-1.5m的钢筋网或钢轨，并通过锚杆或钻孔将所述钢筋网或钢轨与围岩固接，并预埋渗水管网。

 

本发明的有益效果是，由于采用上述技术方案，将切割横巷沿矿房及矿柱宽度全部拉底，使采场凿岩和出矿空间共享，在拉底空间内实现垂直平行炮孔的穿孔作业，垂直平行炮孔钻孔定位精度高，孔间距均匀，避免了传统的凿岩横巷中钻凿扇形炮孔造成爆破大块率高的缺陷；此外，在回采矿房（或矿柱）时，无须在相邻的矿柱（或矿房）充填体中掘进出矿平巷及出矿进路，提高了安全性；同时，直接在矿房及矿柱拉底空间内独立出矿，出矿空间大，相互干扰少，出矿效率高，且出矿没死角，出矿干净，无二次矿石损失；构筑人工底柱，无须预留矿石底板，无矿石一次损失，资源回收利用率高。采用废石、选矿尾砂充填采空区，废石不出坑，减少尾矿库坝及废石场建设，减少土地占用。

附图说明

图1是本发明分段嗣后充填采矿法的垂直走向中段剖面图。

图2是本发明在实例中采区布置纵剖面。

图3是本发明在实例中分段开采出矿图。

图4是本发明在实例中矿房采空区充填中段剖面图。

图5是本发明在实例中矿房采空区充填纵剖面图。

图6是本发明在实例中矿房充填后矿柱开采纵剖面图。

图中：

1.中段运输巷道	12.崩落矿石
		2.回风巷道	13.铲运机
3.分段水平巷道	14.胶结充填体
		4.联络道	15.切割槽
5.切割横巷	16.密闭隔墙
		6.切割天井	17.采场溜井
7.环形运输巷道	18.胶结充填体
		8.矿柱	19.加强型胶结充填底柱
9.矿房	20.充填体底柱加强筋
		10.垂直平行炮孔	21.非胶结充填体
11.采场拉底

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，本发明在实施例中矿块垂直走向中段剖面图；

相邻的两个中段运输巷道1把矿块划分为一个中段，实施例中通过两个分段水平3把中段再分为二个分段，中段运输巷道1及分段水平巷道沿脉布置在脉外，沿中段运输巷道1及分段水平巷道3每隔一定距离掘进联络道4及切割横巷5垂直矿体走向贯通矿体，在矿体边界内沿矿体倾向掘进切割天井（上山）6，切割天井6通过上中段水平1的回风巷道2连通，形成采准系统。然后，以切割横巷5为中轴，横巷高度为拉底高度，沿矿房底全部拉开，形成全拉底平底结构；并以矿房切割天井6为中轴，沿矿房端部矿体上盘边界全部拉开形成切割槽15，实现矿房的切割。当矿体倾角小于矿石自然安息角时，可在矿房矿体中开凿垂直天井。本发明在实施例中上中段水平回风巷道2对应的该中段环形运输巷道7，在该中段开采完成后通过封堵形成下中段的回风巷道。本发明实施例中矿柱的采准、切割与矿房的采准、切割相同，各中段水平上盘脉外环形运输巷道7与联络道及切割横巷的链接方式，与下盘主运输巷道1的连接方式相同。不同之处是矿柱回采时，相邻的矿房采空区已进行充填处理。本发明实施例中，中段运输巷道1、分段水平巷道3及回风巷道2等与地面提升（运输）、破溜及通风系统等连通，构成矿山井下开采系统。本发明实施例中，中段高度为60m，分层高度20m，矿房及矿柱宽度15m，高度20m，联络道及切割横巷断面为4.2X4.0m，切割天井断面为2.5X2.0m。

如图2所示，本发明在实施例中采区布置纵剖面图（A-A），分段高度为H，分层高度h，沿矿体走向将矿块划分为矿柱8和矿房9，矿房宽度为Wr，矿柱宽度为Wp，沿运输巷道每隔一定间距掘进联络道4及切割横巷5，并形成采场拉底11。在各水平矿房拉底空间内钻凿垂直平行炮孔10，采用装药车进行炮孔装药和机械堵孔，以切割槽15为自由面，进行上分段水平超前下分段水平、孔内和排间微差爆破，一次爆破1-2排炮孔，形成阶梯，为下水平装药、炮孔堵塞及出矿安全提供保护。

如图3所示，本发明在实例中分段开采出矿图，爆破后矿石12被抛掷沿切割槽（采空区）15在矿石自重下进入该中段拉底空间内，待通风排污和安检后，铲运机进入该中段水平的拉底空间内出矿，通过中段运输巷道1卸入采场矿石溜丼16。在本发明实施例中，靠近环形运输巷道7一侧的矿石做先为缓冲阻挡暂不出矿，待下盘方向的矿石出矿完成后，再从环形运输巷道采用铲运机出矿残余的缓冲层矿石，以避免矿石冲出，提高出矿的安全性。在本发明实施例中，由于出矿空间大，相互干扰少，为提高矿房生产能力和出矿效率，采用多台大斗容铲运机出矿，亦可配套采用无人铲运机遥控出矿。

如图4所示，本发明在实例中矿房采空区充填中段剖面图，矿房9开采完成后，在各分段水平联络道4和切割横巷5的连接处联络道内构筑密闭墙16，将采空区封闭，形成独立密闭充填系统，然后进行分步胶结充填，形成胶结充填体14，为下一步相邻矿柱8及下中段矿体的开采提供条件。本发明实施例中在上中段水平建立矿房、矿柱采空区充填系统，并与矿山地面及井下充填系统相连接，充填采空区内铺设排水管网并预留泄水孔供充填时泄水降压之用。

如图5所示，本发明在实例中矿房采空区充填纵剖面图，矿房采空区充填时下部构筑人工底柱19，假顶采用1:3-1:4灰砂比，并采用钢轨加强筋20以增强底柱19的强度，钢轨加强筋型号为12-30kg/m，加强筋布设在矿房底板水平以上30cm，水平间距0.5-1.0m,布置层数为1层，充填后加强筋埋置于胶结充填体内。底柱19的高度为10-30m，与矿房所处位置的埋深、矿体倾角及围岩的稳固性有关。底柱19上部充填体18的充填料为废石或尾砂，采用1:8-1:10的灰砂比进行胶结充填以避免矿柱8回采时充填体混入产生矿石贫化。

如图6所示，本发明在实施例中矿房充填后矿柱开采纵剖面图，矿柱8位于胶结充填的人工隔柱22之间，矿柱8的回采是在矿房9回采完成，构筑采空区人工底柱19和采空区胶结充填体18并达到充填体稳定强度之后实行，矿柱8的回采方法及技术工艺与矿房9的回采方法及技术工艺相同。矿柱8开采完毕，先在矿柱底部构筑泄水管网及人工底柱19，构筑矿柱内人工底柱19时，在同一水平上与相邻隔柱22中的加强筋错开布置，其构筑高度及构筑技术工艺与矿房开采时的构筑高度及技术工艺相同。底柱19之上为非胶结充填体21，充填料为废石及干尾砂。矿柱8与矿房9采空区内构筑的底柱19构成下中段开采的人工顶柱。

Claims (2)

1.一种分段空场嗣后充填采矿方法，其特征在于， 该方法包括矿房分段空场嗣后充填采矿方法和矿柱分段空场嗣后充填采矿方法：

1.所述矿房分段空场嗣后充填采矿方法：

首先，在各分层以矿房的切割横巷为中心，沿垂直轴线方向向矿房两侧扩展，采用凿爆法形成与切割横巷高度一致、沿矿房底部全断面拉开的大断面底部结构，并在所述切割横巷的另一端，以切割天井或上山为中心，沿矿房矿体上盘倾向边界扩充形成切割槽；在各分层矿房下部拉底空间内，采用中深孔凿岩台车钻凿上向垂直平行炮孔，采用逐排、分段、孔内微差爆破，从上分层到下分层，先上后下，上分层超前下分层，一次爆破2-3排炮孔的中深孔爆破；爆破通风排污后，在中段水平矿房全拉底空间内，采用铲运机出矿，卸载于采场矿石溜井，完成矿房回采；

然后，在联络道与采场连接处砌筑隔离挡墙，并在采场底部构筑人工底柱，并在所述矿房人工底柱之上采用尾砂胶结充填或尾砂废石胶结充填，灰砂比为1：8-1:1；其中，所述底柱的高度为10-30m，灰砂比为1:3-1:4；

矿柱分段空场嗣后充填采矿方法：

所述矿柱回采，在相邻矿房回采并进行胶结充填达到一定的稳定强度后，以矿房充填体为隔柱，采用凿爆法形成与切割横巷高度一致、沿矿柱底部全断面拉开的大断面底部结构，并在所述切割横巷的另一端，以切割天井或上山为中心，沿矿柱矿体上盘倾向边界扩充形成切割槽，采用中深孔凿岩台车钻凿上向垂直平行炮孔，采用逐排、分段、孔内微差爆破，从上分层到下分层，先上后下，上分层超前下分层，一次爆破2-3排炮孔的中深孔爆破；爆破通风排污后，在中段水平矿柱全拉底空间内，采用铲运机出矿，完成矿柱回采；

然后，在运输横巷及联络道与采场连接处砌筑隔离挡墙，并在采场底部构筑人工底柱，，并在人工底柱之上采用废石及干尾砂进行非胶结充填，其中，所述人工底柱的高度为10-30m，灰砂比为1:3-1:4。

2.根据权利要求1所述的分段空场嗣后充填采矿方法，其特征在于，所述人工底柱为加筋混凝土底柱或不加筋混凝土底柱；所述加筋混凝土底柱先安装高度为1-1.5m的钢筋网或钢轨，并通过锚杆或钻孔将所述钢筋网或钢轨与围岩固接，并预埋渗水管网。

Images