CN104533416B - 极厚大矿体大规模机械化无底柱分段崩落采矿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种极厚大矿体大规模机械化无底柱分段崩落采矿方法，在矿体开采工程中直接将矿体划分为分段，在分段里按菱形交错方式布置回采进路，凿岩、爆破、出矿等在回采进路内完成。不设阶段和中段，不设有轨运输系统，采场内不设溜井，具有投产早、投资少、基建工程量少、基建时间短、机械化程度高、生产规模大等特点，适合于我国深井厚大超厚大矿体开采。
Description
技术领域
本发明属于地下采矿方法技术领域，尤其涉及一种极厚大矿体大规模机械化无底柱分段崩落采矿方法。
背景技术
在矿体开采过程中，通常将矿体划分为极薄矿体（厚度＜0.8m）、薄矿体（0.8m≤厚度＜4.0m）、中厚矿体（4.0m≤厚度＜10m）、厚大矿体（10.0m≤厚度＜30.0m）、极厚大矿体（厚度≥30.0m）等，根据矿体的厚度参数及其赋存条件选择科学合理的开采方法。
在地下矿山开采技术领域，根据地压管理的方式不同，将地下采矿方法分为三种：空场采矿法、充填采矿法、崩落采矿法。
空场采矿法和充填采矿法通常将矿体划分为矿房和矿柱进行回采，矿房回采损失贫化比较小，但是空场采矿法矿柱回采困难，损失贫化比较大，充填采矿法，生产工艺复杂，生产能力较低。崩落采矿法是通过崩落顶板围岩来控制和管理地压，大量端部放矿的采矿方法，具有结构工艺简单、生产规模大、机械化程度高、作业安全、生产成本低等优点，被公认为开采厚大超厚大矿体的最佳采矿方法之一，已在世界范围内得到广泛应用。
在崩落采矿法中，分段崩落法应用最为广泛，该方法是将矿体划分为若干分段，由上向下逐个分段进行回采，根据出矿方式不同，可分为有底柱分段崩落法和无底柱分段崩落法。有底柱分段崩落法底部设有底部结构，主要在有色金属矿山使用；无底柱分段崩落法分段下部不设出矿底部结构，不留任何矿柱，分段的凿岩、崩矿、出矿等工序均在回采巷道中进行，上下分段进路在空间上呈菱形交错布置，从回采巷道一端开始按一个较小的崩矿步距在覆盖岩层下进行爆破和放矿等回采工作，直到回采到另一端边界为止，在冶金矿山特别是厚大超厚大铁矿床开采中，该采矿方法占绝对优势。
无底柱分段崩落法通常将矿体划分为中段，各中段内划分为多个回采分段。其中，在采矿中段设置多条独立采场溜井，多条采场溜井连通各分段，用于分段采切、回采矿岩溜放至本中段底部水平，设置在中段底部的有轨运输系统承担矿岩的运输任务。但是，在一些深井厚大超厚的矿体的开采过程中，必须进行运输系统和采场溜井的基建工程，这种基建工程占据了大量的时间成本和资金投入，对矿山开采前期的运营和投资风险具有举足轻重的影响。
发明内容
本发明的目的针对一些深井厚大超厚的矿体的前期开采基建过程中，有轨运输系统和采场溜井的基建时间长、投入资金量大、开采风险高等困难，提供一种具有投产早、投资少、基建工程量少、基建时间短、机械化程度高、生产规模大等特点的适合于我国深井厚大超厚大矿体开采的超厚大矿体大规模机械化无底柱分段崩落采矿方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现。
本发明的一种极厚大矿体大规模机械化无底柱分段崩落采矿方法，其特征在于包括下列步骤：
（1）矿体划分：
将矿体直接划分为若干分段，采矿顺序自上而下分段回采，
（2）采矿工程布置：
各分段之间在空间上按菱形交错方式布置分段凿岩巷道，在各分段的矿体上盘布置切割井和切割联络巷，垂直于分段凿岩巷道间隔60ｍ～90ｍ布置脉内运输巷道，距离脉内运输巷道10m～15m平行布置脉内装矿硐室，脉内装矿硐室服务于4～6条分段凿岩巷道的回采作业，在矿体脉外布置脉外运输巷道，所述的脉外运输巷道与脉内运输巷道连通，距离脉外运输巷道10m～15m平行布置脉外装矿硐室，在矿体下盘脉外布置进风天井，其进风天井通过进风联络巷道与脉外运输巷道连接，脉外运输巷道与脉外装矿硐室联通，每4～6条分段凿岩巷道配备一台出矿铲运机；
（3）爆破、出矿
在分段凿岩巷道内采用预先集中凿岩方式布置上向扇形中深孔，自上而下进行回采，每次回采用毫秒微差爆破2～3排炮孔，首采两个分段，每次爆破后只出落矿量的1/3，剩余矿石留在采空区中作为下分段回采的矿石垫层，上盘岩石会自然冒落，形成岩石覆盖层，当岩石覆盖层厚度大于两倍分段高度后，在下部矿体开采时可作为出净矿石的垫层，此时，在覆盖岩层下进行后退式回采，矿石由铲运机从分段凿岩巷道运至装矿硐室，直接装入井下卡车，然后通过采区斜坡道运输至主溜井，经过溜破系统之后，再由主井通过箕斗提升至地表。
所述的分段凿岩巷道的间距为25m，分段高度为20m～28.5m。
本发明的有益效果是不设有轨运输系统和采区溜井，极大缩减矿山开采前期开拓工程量和基建工程量，为极厚大矿体的前期开采节省了大量宝贵的资金投入和基建时间，实现了矿山“早投产，早产出，总体规划，分步实施，滚动发展”的目标，本发明凿岩、爆破、铲运机出矿等均在分段凿岩巷道内完成，采用大量机械化程度较高的无轨设备对采场内矿岩进行搬运，实现了高效率、低成本、大规模的矿山开采模式。
附图说明
图1是本发明纵剖面图。
图2是本发明分段水平回采进路菱形交错布置图。
图3是本发明分段水平回采进路布置剖面图。
图中1.矿石，2.上向扇形中深孔，3.分段凿岩巷道，4.脉内运输巷道，5.脉内装矿硐室，6.脉外运输巷道，7.进风天井，8.进风联络巷道，9.采区斜坡道，10.切割井，11.切割联络巷道，12.脉外装矿硐室，13.围岩，14.矿体。
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1-3所示，本发明的一种极厚大矿体大规模机械化无底柱分段崩落采矿方法，其特征在于包括下列步骤：
（1）矿体划分：
将矿体14直接划分为若干分段，采矿顺序自上而下分段回采，
（2）采矿工程布置：
各分段之间在空间上按菱形交错方式布置分段凿岩巷道3，所述的分段凿岩巷道3的间距为25m，分段高度为20m～28.5m，在各分段的矿体14上盘布置切割井10和切割联络巷11，垂直于分段凿岩巷道3间隔60ｍ～90ｍ布置脉内运输巷道4，距离脉内运输巷道10m～15m平行布置脉内装矿硐室5，其脉内装矿硐室5服务于4～6条分段凿岩巷道3的回采作业，在矿体脉外布置脉外运输巷道6，所述的脉外运输巷道6与脉内运输巷道4连通，距离脉外运输巷道10m～15m平行布置脉外装矿硐室12，在矿体下盘脉外布置进风天井7，其进风天井7通过进风联络巷道8与脉外运输巷道6连接，脉外运输巷道6与脉外装矿硐室联通，每4～6条分段凿岩巷道3配备一台出矿铲运机；
（3）爆破、出矿
在分段凿岩巷道3内采用预先集中凿岩方式布置上向扇形中深孔2，由上至下进行回采，每次回采用毫秒微差爆破2～3排炮孔，首采两个分段，每次爆破后只出落矿量的1/3，剩余矿石留在采空区中作为下分段回采的矿石垫层，上盘岩石会自然冒落，形成岩石覆盖层，当岩石覆盖层厚度大于2倍分段高度后，在下部矿体开采时可作为出净矿石的垫层；此时，在覆盖岩层下进行后退式回采，矿石由铲运机从分段凿岩巷道3运至脉内装矿硐室5，直接装入出矿铲运机，然后通过采区斜坡道9运输至主溜井，经过溜破系统之后，再由主井通过箕斗提升至地表。
实施例：大台沟铁矿床为隐伏的单一矿体，控制矿体延长3200m；矿体总体走向NW315°～325°，倾向南西，倾角85°±，近直立。矿体厚度巨大，平均水平厚度725.28m，属于极厚大板状陡倾斜矿体，本次开采范围为-966.5m～-858m之间的矿体。
由于大台沟铁矿矿体14倾角近直立、厚度极大、资源储量巨大，因此采用本发明的极厚大矿体大规模机械化无底柱分段崩落采矿方法，其结构参数为分段高度28.5m，各分段之间在空间上按菱形交错方式布置分段凿岩巷道3，分段凿岩巷道3间距25m，分段凿岩巷道3垂直于矿体14走向布置，图中标号1为矿石。
根据大台沟铁矿矿体的特点及其岩石力学特性，回采凿岩设备采用国外的AtlasCopcoSimbaW469或SandvikDL520，出矿设备选用SANDVIKLH514柴油铲运机，选取设备效率为70万t/台·a，沿矿体走向的4条分段凿岩巷道3划分为一个采区，并距离脉内运输巷道10m～15m平行布置脉内装矿硐室5，每个采区布置1台回采出矿铲运机。
由于矿体厚大，矿体内布置脉内运输巷道4，脉内运输巷道5的间距为90m。采场内不设溜井，采用经出矿铲运机进入采场，矿石由铲运机从分段凿岩巷道运至装矿硐室，直接装入井下卡车，然后通过采区斜坡道运输至主溜井，经过溜破系统之后，再由主井通过箕斗提升至地表。
采用本发明的采矿方法，其回采率为88%，损失率为12%，废石混入率为12%。
本发明具有投产早、投资少、基建工程量少、基建时间短、机械化程度高、生产规模大等特点，适合于我国深井厚大超厚大矿体开采。
上述实施例仅用于解释本发明，而不能解释为本发明的限制。
Claims (2)
1.一种极厚大矿体大规模机械化无底柱分段崩落采矿方法，其特征在于包括下列步骤：
（1）矿体划分：
将矿体直接划分为若干分段，采矿顺序自上而下分段回采；
（2）采矿工程布置：
各分段之间在空间上按菱形交错方式布置分段凿岩巷道，在各分段的矿体上盘布置切割井和切割联络巷，垂直于分段凿岩巷道间隔60ｍ～90ｍ布置脉内运输巷道，距离脉内运输巷道10m～15m平行布置脉内装矿硐室，脉内装矿硐室服务于4～6条分段凿岩巷道的回采作业，在矿体脉外布置脉外运输巷道，所述的脉外运输巷道与脉内运输巷道连通，距离脉外运输巷道10m～15m平行布置脉外装矿硐室，在矿体下盘脉外布置进风天井，其进风天井通过进风联络巷道与脉外运输巷道连接，脉外运输巷道与脉外装矿硐室联通，每4～6条分段凿岩巷道配备一台出矿铲运机；
（3）爆破、出矿
在分段凿岩巷道内采用预先集中凿岩方式布置上向扇形中深孔，自上而下进行回采，每次回采用毫秒微差爆破2～3排炮孔，首采两个分段，每次爆破后只出落矿量的1/3，剩余矿石留在采空区中作为下分段回采的矿石垫层，上盘岩石会自然冒落，形成岩石覆盖层，当岩石覆盖层厚度大于两倍分段高度后，在下部矿体开采时可作为出净矿石的垫层，此时，在覆盖岩层下进行后退式回采，矿石由铲运机从分段凿岩巷道运至装矿硐室，直接装入井下卡车，然后通过采区斜坡道运输至主溜井，经过溜破系统之后，再由主井通过箕斗提升至地表。
2.根据权利要求1所述的极厚大矿体大规模机械化无底柱分段崩落采矿方法，其特征在于所述的分段凿岩巷道的间距为25m，分段高度为20m～28.5m。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |