CN103982186B - 无底柱后退式竖向倾斜分条分段崩落采矿法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无底柱后退式竖向倾斜分条分段崩落采矿法，其通过对采场回采工艺的创新，合理布置采切割工程、大幅降低了凿岩量，一个采场两个工作面交替作业，实现了集中凿岩、连续爆破、集中出矿及嗣后一次充填，减少了采场作业循环次数，大幅提高了作业效率，降低了采矿成本并实现了安全生产。

Description

无底柱后退式竖向倾斜分条分段崩落采矿法

技术领域

本发明涉及一种地下金属矿山矿床开采方法，确切地说是针对中厚倾斜矿体的中深孔分段崩落开采方法。

背景技术

目前国内外金属矿山在进行倾斜矿床开采时均遇到以下问题：1）、受成矿原因的影响，上盘围岩及近围岩矿体破碎或较破碎，开采过程中极易冒落；2）、上盘矿体矿石损失严重，下盘矿体贫化程度较大；3）、采场上盘支护难度大、成本高且支护作业本身安全性差；4）、采场生产能力低，采矿成本高。各矿山根据矿岩地质条件、采出矿设备及工艺要求主要采用以下几种方法：

第一种、上向水平分层充填采矿法。其凿岩爆破方式：水平布孔，水平落矿。其优点是凿岩爆破成本低，主要适用于上盘及顶板稳固，厚度≤10m的矿体。适宜采场少，安全条件差；生产能力50吨/日，损失率10%，贫化率5%，采切工程少。

第二种、上向水平分层充填点柱采矿法。其凿岩爆破方式：水平布孔，水平落矿，下盘切采。其优点是凿岩爆破成本低，主要适用于上盘及顶板较稳固，矿体厚度大。缺点是安全条件差；生产能力150吨/日，损失率25%，贫化率5%，采切工程少。

第三种、上向水平分层进路采矿法。其凿岩爆破方式：水平掏槽，扩帮压顶，凿岩爆破。能够适用于各种岩石条件及矿体厚度，安全条件好；缺点是效率低，成本高；生产能力30吨/日，损失率5%，贫化率10%。

第四种、中深孔采矿法。其凿岩爆破方式：扇形布孔，垂直剥离。其优点是凿岩爆破成本低，凿岩爆破安全，主要适用于矿体陡，上盘稳固的矿体。但因空顶面积较大，顶板维护困难，出矿安全条件差，尤其是二步采采场，需采用昂贵的遥控铲运机出矿；生产能力不稳定50～200吨/日，损失率12～18%，贫化率10～15%。该方法普遍被国外矿山采用，国内矿山受开拓工程、设备价格等因素影响，只在少数试验应用。

第五种、垂直走向分条（盘区）采矿法。主要适用于上盘及顶板稳固的矿体。缺点是二步采采场回采难度大，顶板易冒落；采准工程量极大。生产能力一步采150吨/日，二步采30～120吨/日，损失率5%，贫化率8%。

发明内容

本发明所解决的技术问题，提供一种无底柱后退式竖向倾斜分条分段崩落采矿法，克服现行中厚倾斜矿体采矿方法因出矿量小、工序转换频繁、生产组织困难等造成的设备及人工效率低、矿石损失贫化率高等缺陷，提高生产效率，大幅降低采矿成本，并充分利用低品位矿产资源。

本发明的技术方案如下：

无底柱后退式竖向倾斜分条分段崩落采矿法，其特征在于包括以下步骤：

一、采准切割

首先垂直矿体走向施工中央采联，并在中央采联两侧各施工一条辅助采联；辅助采联进入矿体后形成梯形巷道，梯形巷道至矿体上盘边界后，在梯形巷道内施工两翼切割回风天井，然后将梯形巷道接顶充填形成作为首条出矿挡坝的梯形坝体；中央采联进入矿体并至矿体上盘边界后形成出矿穿脉，自出矿穿脉向两侧施工出矿沿脉至梯形坝体，然后施工凿岩切巷；本步施工时，首先施工有两翼切割回风天井的出矿沿脉，并与对应的两翼切割回风天井贯通，然后再施工其它沿脉；

二、回采作业

以两翼切割回风天井的井壁为自由面进行中深孔凿岩，然后依次进行爆破；每次爆破后出矿一次，出矿作业集中在经过支护的出矿沿脉中进行；爆喷结束后自动形成下一分条的切割回风天井；采场分条倾斜布置，回采顺序为由采场两翼向中央后退式回采；

三、充填作业

在出矿沿脉穿口施工砖混结构的封闭墙，然后进行切割回风天井的封闭及排水管路架设，之后施工切割回风天井封闭墙；最后，沿上部采场的辅助采联以及上部采场的出矿沿脉分别架设充填管实施充填作业。

优选地，矿体上盘及分槽边界炮孔采用光面爆破，以提高安全性。

优选地，在爆破过程中，以爆下矿石为工作面进行顶板检撬和锚杆支护。

本发明的积极效果在于：

第一、本方法的方法适宜于上盘围岩较破碎、矿体较稳固的中厚及中厚以上矿体，解决了上盘破碎矿体难以采用中深孔分段崩落采矿的难题；

第二、炮孔平行均匀布置，炮孔装药利用率100%，较扇形孔提高30%以上；

第三、采联短且服务高度大，与盘曲采矿法比，采准工程量减少90%以上；

第四、首次在中深孔采场使用了光面爆破技术；

第五、铲运机出矿作业集中于出矿穿脉内，确保了出矿作业的安全；

第六、嗣后一次充填，一次架管充填量提高5～10倍，充填效率大幅度提高；

第七、充填管路架设在充填面以上，充填过程中无管路损失；

第八、采场进回风井巷回采过程中保护完好，通风效果好；

第九、一个综合作业班组可负责2～3个分条，各工序交替作业且互不影响；

第十、采场生产能力高且稳定，根据矿体厚度不同，可达到150～500吨/日；

第十一、炮孔沿矿体边界布置，损失率可控制在1～5%，废石混入率可降至0。

附图说明

图1是本发明的采场平面布置图。

图2是本发明的采场正面剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明。

如图1、2，本发明的采矿方法包括依次进行的如下步骤。

一、采准切割

首先垂直矿体走向施工中央采联1（可作为出矿采联），并在中央采联1两侧（采场两翼）施工辅助采联2，中央采联1和辅助采联2间隔布置。

两翼采联2进入矿体后形成梯形巷道，梯形巷道至矿体上盘边界后，在梯形巷道内施工两翼切割回风天井11，天井贯通后，（然后）将梯形巷道接顶充填形成作为首条出矿挡坝的梯形坝体。

中央采联1进入矿体并至矿体上盘边界后形成出矿穿脉，自出矿穿脉向两侧施工出矿沿脉3至梯形坝体，然后施工凿岩切巷8。本步施工时，首先施工有两翼切割回风天井的出矿沿脉，并与对应的两翼切割回风天井贯通，然后再施工其它沿脉。

二、回采作业

以两翼切割回风天井11的井壁为自由面进行中深孔凿岩，然后依次进行爆破。每次爆破后出矿一次，出矿作业集中在经过支护的出矿沿脉3中进行，以确保出矿安全，并因定点集中出矿而提高了数倍的出矿效率。切割槽凿岩布孔时，末排炮孔进入下一回采分条2.5m，爆破结束后形成下一分条的切割回风天井7。

其中，矿体上盘及分条边界炮孔采用光面爆破，以提高安全性。

在爆破过程中进行顶板管理：以爆下矿石为工作面进行顶板检撬和锚杆支护。

采场分条9倾斜布置，倾角78°，回采顺序为由采场两翼向中央后退式回采；

在第一分条回采时，切割槽4向第二分条矿体延伸2.5m，爆破结束后自动形成第二分条切割回风天井，在第二分条回采时，切割槽4向第三分条矿体延伸2.5m，形成第三分条切割回风天井。依次类推。

三、充填作业

在出矿沿脉3穿口施工砖混结构的封闭墙5，然后进行切割回风天井7的封闭及排水管路架设，之后施工切割回风天井封闭墙6。最后，沿上部采场的辅助采联2，及上部采场的出矿沿脉3（上部出矿沿脉3在分条回采时压顶形成，先做为充填管路架设、顶板支护及采场安全检查通道，下部采场回采结束后成为上部采场出矿沿脉）架设充填管12，实施充填作业。这种方式具有一次充填量大且只需架设一次充填管路，劳动强度低，充填效率高；因充填管路架设在采场顶部，不浪费充填管；充填过程中充填作业人员不需进入采场，充填作业安全等突出优点。

充填结束后的充填体养护期间，集中进行凿岩切巷8的凿岩作业，养护达到强度后进行集中爆破出矿。对凿岩切巷8修整后进入下一循环作业。

凿岩、爆破与出矿、充填等作业在两翼的工作面之间交替进行。

以下是对本发明更详细的介绍。

在进行整条（或某段）矿脉采准工程布置时，采场垂直矿体走向布置，根据矿山生产能力要求、矿床地质特征及出矿距离等因素确定采场长度，长度一般为100～120m；

在采场两翼垂直矿体走向施工辅助采联2，巷道断面为3m*3m，辅助采联进入矿体段为切割穿脉，切割穿脉至矿体上盘后施工两翼切割、切割回风天井11至上部回风平巷10（进行上部分段回采时回风平巷10转为出矿沿脉），两翼切割回风天井11施工结束后进行切割沿脉压顶、片帮，压顶片帮后巷道断面呈梯形，梯形巷道施工结束进行1:8胶结砂浆接顶充填，充填体为出矿挡墙（即首条出矿挡坝的梯形坝体）。

在采场中央垂直矿体走向施工中央采联（出矿采联）1巷道断面4m*3m，，出矿采联1进入矿体称为出矿穿脉，出矿穿脉与左右出矿沿脉3联通，施工时首先施工有两翼切割回风天井的出矿沿脉，并与对应的两翼切割回风天井贯通，然后再施工其它沿脉。

中央采联1与两翼采联2及采联内的工程可同步进行；

同一中段的先进行中央采场的采准工程施工及回采作业，然后向两翼同步施工；

采场分条倾斜布置，倾角78°，回采顺序为由采场两翼向中央后退式回采；

在第一分条切割槽施工时，切割槽向第二分条矿体延伸2.5m，形成第二分条切割回风天井，依次类推。

采场分条回采顺序为自采场两翼向中央后退式回采，一个采场两个工作面交替作业，集中凿岩、连续爆破、集中出矿及嗣后一次充填。

采场充填结束充填体养护期间，通过出矿沿脉内进行凿岩切巷的切采凿岩作业，充填体养护10天以后集中爆破，集中出矿，出矿结束后，进行回采轮廓修正，然后进行凿岩作业；

采用中深孔凿岩台车凿岩，凿岩顺序为：切割回风天井扩槽凿岩----天井下盘矿体凿岩---天井上盘矿体凿岩；炮孔参数：1）炮孔倾角、倾向与切割、回风天井相同或相向，2）炮孔深度至分段边界，3)落矿炮孔间距1.5～2m，抵抗线1.2～1.5m，4）切割槽炮孔间距1～1.2m，抵抗线0.5～0.6m，5)矿体上盘第一排炮孔按光面爆破标准凿岩，炮孔间距0.7m，矿体下盘炮孔倾角大于55°，6）回采分条边界炮孔按光面爆破标准凿岩，炮孔间距0.7m。

矿体及上盘围岩破碎时，凿岩时上盘需留护顶矿同时修正炮孔参数；

采用装药台车装药及封堵炮孔，光爆孔间隔装药；

采用导爆管起爆系统，自切割回风天井开始分次起爆，起爆顺序为先切割、再下盘，最后进行上盘矿体爆破，光爆与落矿同时进行；

采用电动或柴油铲运机出矿至下盘溜井，或铲运机、卡车联合出矿。

铲运机铲、装及运送作业基本上全部在进行支护的出矿沿脉、穿脉及采联内进行，只有进行采场清底时车体的前端进入空区需在采场上部安排人员进行顶板监测。

采场分条采矿结束沿分条回采边界砌砖墙封闭充填分条，有天井的出矿穿脉在天井边界外再施工一道砖墙；

充填管路沿上部分段切割采联、出矿沿脉架设，可采用多条管路、多点同时充填。

泄水(排水)管路沿切割回风天井架设，垂直高度间隔5m安装溢水管、溢水管固定在切割天井的木桩上。

采用灰砂胶结充填，灰砂比自下而上逐渐降低，顶部0.4m高配比胶结砂浆充填。

爆破作业后先对爆堆进行喷水、平整，再对采场顶板进行浮石检撬及锚杆支护；

在进行采场清底作业时，上部安排安全员进行顶板等监测配合铲运机出矿作业。

倾斜分条后退回采可降低充填体塌落，因而对充填体强度要求降低，既降低了灰砂比又降低了因尾砂混入造成的二次贫化。

中深孔炮孔平行布置，炮孔分布均匀，既便利入设计与施工，又能得到最佳的爆破效果，同时炮孔装药利用率100%，与扇形布孔方式比较凿岩作业量及成本降低30%以上。

因分条回采顶板暴露面积小，加上光面爆破技术的使用，矿体及上盘围岩稳固，矿石一次损失、贫化率可降至最低；上盘围岩破碎矿体，通过炮孔参数的修正，可达到较低的一次损失贫化率；

采场充填采用砖墙封闭，工艺简单，成本低；管路架设在采场顶部，不损失充填管路；嗣后一次充填量大，充填效率高；

采场进回风井巷回采过程中不受破坏，始终处于畅通状态，采场通风效果好；

矿体上盘及倾斜矿壁采用光面爆破技术，采场作业安全系数提高；

采用中深孔分条回采，上盘及顶板暴露面积小，有利于采场顶板管理；

铲运机作业区域巷道已进行支护且不受爆破影响，保证了出矿作业的安全；

与倾斜矿体普遍采用的盘区采矿法比较，同等规模矿段采联及风井掘进工程量减少90%以上，且不需进行采联压顶；

凿岩爆破成本降低50%以上；

平巷定点出矿与现行倾斜采联相比运距缩短55%且运行条件好；

充填架管作业量降低降低90%且无管路损失，一次驾管充填量提高5倍；

综上，计算综合吨矿成本降低50%。

Claims (3)

1.无底柱后退式竖向倾斜分条分段崩落采矿法，其特征在于包括以下步骤：

一、采准切割

首先垂直矿体走向施工中央采联（1），并在中央采联（1）两侧各施工一条辅助采联（2）；辅助采联（2）进入矿体后形成梯形巷道，梯形巷道至矿体上盘边界后，在梯形巷道内施工两翼切割回风天井（11），然后将梯形巷道接顶充填形成作为首条出矿挡坝的梯形坝体；中央采联（1）进入矿体并至矿体上盘边界后形成出矿穿脉，自出矿穿脉向两侧施工出矿沿脉（3）至梯形坝体，然后施工凿岩切巷（8）；本步施工时，首先施工有两翼切割回风天井的出矿沿脉，并与对应的两翼切割回风天井贯通，然后再施工其它沿脉；

二、回采作业

以两翼切割回风天井（11）的井壁为自由面进行中深孔凿岩，然后依次进行爆破；每次爆破后出矿一次，出矿作业集中在经过支护的出矿沿脉（3）中进行；爆喷结束后自动形成下一分条的切割回风天井（7）；采场分条倾斜布置，回采顺序为由采场两翼向中央后退式回采；

三、充填作业

在出矿沿脉（3）穿口施工砖混结构的封闭墙（5），然后进行切割回风天井（7）的封闭及排水管路架设，之后施工切割回风天井封闭墙（6）；最后，沿上部采场的辅助采联（2）以及上部采场的出矿沿脉（3）分别架设充填管（12）实施充填作业。

2.如权利要求1所述的无底柱后退式竖向倾斜分条分段崩落采矿法，其特征在于：矿体上盘及分槽边界炮孔采用光面爆破，以提高安全性。

3.如权利要求1或2所述的无底柱后退式竖向倾斜分条分段崩落采矿法，其特征在于：在爆破过程中，以爆下矿石为工作面进行顶板检撬和锚杆支护。