CN104695960B - 空气柱成井后退回采嗣后充填采矿法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿岩欠稳条件下厚大金属矿床的空气柱成井后退回采嗣后充填采矿法。在垂高上划分分段进行采准，沿碎体走向划分采场作为回采单元，每个采场用中深孔从上盘向下盘退采，多分段同时回采，控制采场顶板暴露面积。每开采一段，出矿完毕，将空气柱从上分段凿岩巷道放下，紧靠未爆矿体布置；充填养护后，后排1~2排炮孔分两次爆破成槽。采场宽度、每次回采长度、充填料配比及充填体强度等均通过矿岩力学参数试验、力学分析与数值模拟分析获得。本发明凿岩、爆破、出矿、支护全部采用无轨设备，具有开采安全性高，资源损失小，机械化程度高，劳动强度低，生产能力大，回采时间短等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种矿岩欠稳条件下厚大金属矿床的空气柱成井后退回采嗣后充填采矿法。该方法主要适用于倾角30～50°，水平厚度25m以上，上盘围岩稳固但矿体较破碎，且要求作业安全性高、生产能力大、效率高的厚大倾斜矿体机械化开采。
背景技术
目前对于上盘围岩稳固的极厚大破碎倾斜矿体的开采，国内外较普遍采用无底柱分段崩落法、分段空场嗣后充填法及进路式胶结充填采矿法，如专利CN101718196 A公开的“一种松软破碎矿体开采方法”采用无底柱分段崩落采矿方法，该方法虽工艺简单、安全性高、生产能力大，但缺点是贫化损失率大，对于高品位矿体开采是不允许的，且易造成地表塌陷；专利CN 103075156 A公开的“一种棋盘式矿房预护顶上向中深孔落矿分段充填采矿法”，该法将极厚大破碎矿体垂直走向划分回采单元减少上盘及顶板暴露面积，在分段凿岩平巷内采用锚杆加金属网预支护顶板，以中深孔进行回采，虽然该法机械化程度高、贫损率小，但每次充填养护后都要重新打切割井，费时费力严重影响了回采进度。专利CN101158287 A公开的“一种蜂巢结构胶结充填采矿法”采用一种变形的下向进路胶结充填法，将大断面六边形进路分上下两次爆破回采，上部爆破后提供自由面和补偿空间，提高爆破效率，虽然较传统进路法，该法利用蜂巢结构稳定性好、作业安全、生产能力大、充填效率高、贫损率低，但进路采矿法工序复杂，管理复杂。
对于上盘围岩稳固的极厚大破碎倾斜矿体，且要求生产能力大、安全性高、贫损率低的矿体开采，目前尚无有效的开采方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种空气柱成井后退回采嗣后充填采矿法，其为一种安全、高效、生产能力大、低贫损的上盘围岩稳固的厚大破碎倾斜矿体空气柱成井后退回采嗣后充填采矿法。
本发明的技术方案如下：
空气柱成井后退回采嗣后充填采矿法，其主要特征是：
①垂直矿体走向划分一步矿房采场和二步矿柱采场，矿房采场和矿柱采场交错布置，矿房和矿柱的宽度均为10~12m；
②在矿体高度上将整个中段矿房和矿柱分别分成若干个10~15m的分段，各分段间由斜坡道连接；
③每个采场从矿体上盘向下盘用中深孔退采，视采场顶板稳定情况，退采单元的长度8~10m；
④退采单元出矿完毕，紧靠未爆矿体布置空气柱；
⑤充填养护后，直接爆破成槽。
在垂高上划分分段进行采准工作，垂直走向每隔10~12m划分采场，退采单元长度10~12m；从矿体上盘向下盘退采，每退采一个单元，充填养护后再进行下一矿段的回采工作。
采用中深孔落矿铲运机出矿，每个采场自矿体上盘至下盘回采。
空气柱从上分段穿脉放下，紧靠未爆矿体布置在矿房或矿柱中央位置，断面尺寸2m×2m，充填料填实采空区后，空气柱底部应可承受住充填料带来的水头压力。
充填体凝固后，分两次爆破形成中深孔爆破自由面；第一次，靠近空气柱部分矿体利用撤走空气柱后形成的空腔作为自由面爆破成井；第二次，两侧矿体利用切割井作为自由面爆破成槽。
开采时对采区充填体变形、自立性等情况进行全程观测，根据现场情况，调整包括充填配比和采场跨度在内的参数。
本发明的积极效果在于：其一，利用空气柱在充填体内创造的空腔直接爆破成槽；其二，每个回采单元的顶板均是上盘稳固围岩，能实现极厚大破碎倾斜矿体的安全、高效与低贫损开采。其三、省去了施工天井环节，提高了工作效率，节省了开采成本。
本发明凿岩、爆破、出矿、支护全部采用无轨设备，具有开采安全性高，资源损失小，机械化程度高，劳动强度低，生产能力大，回采时间短等特点。
附图说明
图1为本发明采矿方法结构示意图。
图2为图1 的II—II 剖面图。
图3为图1 的III—III 剖面图。
图4为图1 的IV—IV 剖面图。
图5为回采单元分布形式及回采顺序图。
具体实施方式
本发明的方法如下：
（1） 、在垂高上将矿体划分分段进行采准，沿碎体走向划分采场作为回采单元，每个采场用中深孔从上盘向下盘退采，多分段同时回采，控制采场顶板暴露面积，每回采一个矿段单元，充填养护后再进行下一矿段的回采工作；
（2） 、采用中深孔落矿，铲运机出矿，自矿体上盘向下盘回采，为安全出矿，下盘回采单元因控顶距过高，可用遥控铲运机对崩落矿石进行回收；
（3）、空气柱从上分段穿脉放下，紧靠未爆矿体布置在矿房（或矿柱）中央位置，断面尺寸2m×2m，充填料填实采空区后，空气柱底部应可承受住充填料带来的水头压力；
（4）、充填体凝固后，孔分两次爆破成槽。第一次，靠近空气柱部分矿体利用撤走空气柱后形成的空腔作为自由面爆破成井；第二次，利用第一次爆破形成的切割井作为自由面爆破成槽；
（5）、开采时对采区充填体变形、自立性等情况进行全程观测，根据现场情况，调整充填配比和采场跨度等参数。
下面结合附图和实施例进一步说明本发明。
（1）、如图1至图5，在垂高上将矿体划分分段进行采准，沿碎体走向划分采场作为回采单元，每个采场用中深孔从上盘向下盘退采，分段高为10m，留5m顶柱6，矿房矿柱等尺寸布置，宽度均为8m，采场长度为矿体水平厚度。矿房（或矿柱）在垂直走向方向上划分成4~5个回采单元，每个回采单元长10m~12m，其详细分布形式和开采顺序见图5（图中①、②、③、④、⑤代表各回采单元的回采顺序）；
（2）、采准工程：用下盘脉外分段平巷7和集中出矿溜井8的无轨采准方式。脉外分段平巷7沿矿体走向布置在矿体下盘，各脉外分段平巷7通斜坡道相联；同时在中段运输平巷1旁边掘进溜矿井8，通过溜井联络道与脉外分段平巷7联通；在分段运输平巷内每隔12m向矿体掘进穿脉4至矿体上盘；
（3）、采场支护：采场支护地点为采场顶板、穿脉，回采时，支护方式采用Pluton-17锚杆台车支护顶板，局部比较破碎地段采用锚杆与金属网联合支护；
（4）、采场凿岩：中深孔无轨设备开采，使用Sandvik DL330-5中深孔凿岩台车在穿脉4内打上向中深孔，孔径60～65mm；拉槽中深孔凿岩参数为排距1.0～1.2m，孔底距2.0m，回采区中深孔凿岩参数为排距1.4m，孔底距2.0～2.4m；
（5）、采场爆破：爆破使用粉状铵梯炸药和非电毫秒差导爆管，采场全面拉开后进行分次爆破，为减小爆破振动，每次爆破2～3排，后退式开采。除回采单元①需凿岩爆破形成切割槽5外，其余切割槽通过两次爆破成型，第一次，靠近橡胶气柱3部分矿体利用撤走空气柱后形成的空腔作为自由面爆破成井；第二次，利用第一次爆破形成的切割井作为自由面爆破成槽；
（6）、采场出矿：出矿采用TORO-250BD 柴油铲运机和遥控铲运机联合出矿。如回采单元①和回采单元②的上盘三角部分，可用柴油铲运机出矿；当控顶距大于10m，为保障人员安全，采用遥控铲运机出矿，矿石经中段出矿横巷2，倒入放矿溜井；
（7） 、采场通风：新鲜风流由主斜坡道进入脉外分段平巷，通过穿脉进入采场，清洗工作面后，污风经采空区排到上分段穿脉，再经回风井，排至地表；
（8） 、采场充填：一个回采单元回采完后，在穿脉4内砌筑充填挡墙，从上分段穿脉放下空气柱并紧靠未爆矿体中央位置布置，充气后向采空区充入充填材料；最上分段充填需在顶柱6内掘进充填回风平巷10联通上中段运输平巷再进行充填。
采场宽度、退采单元长度、充填料配比及胶结充填体9强度等均通过矿岩力学参数试验、力学分析与数值模拟分析获得。
Claims (4)
1.空气柱成井后退回采嗣后充填采矿法，其主要特征是：
①垂直矿体走向划分一步矿房采场和二步矿柱采场，矿房采场和矿柱采场交错布置，矿房和矿柱的宽度均为10~12m；
②在矿体高度上将整个中段矿房和矿柱分别分成若干个10~15m的分段，各分段间由斜坡道连接；
③每个采场从矿体上盘向下盘用中深孔退采，视采场顶板稳定情况，退采单元的长度8~10m；
④退采单元出矿完毕，紧靠未爆矿体布置空气柱；
⑤充填养护后，直接爆破成槽；
充填体凝固后，分两次爆破形成中深孔爆破自由面；第一次，靠近空气柱部分矿体利用撤走空气柱后形成的空腔作为自由面爆破成井；第二次，两侧矿体利用切割井作为自由面爆破成槽。
2.根据权利要求1所述的空气柱成井后退回采嗣后充填采矿法，其特征在于：在垂高上划分分段进行采准工作，垂直走向每隔10~12m划分采场，退采单元长度10~12m；从矿体上盘向下盘退采，每退采一个单元，充填养护后再进行下一矿段的回采工作。
3.根据权利要求1所述的空气柱成井后退回采嗣后充填采矿法，其特征在于：采用中深孔落矿铲运机出矿，每个采场自矿体上盘至下盘回采。
4.根据权利要求1所述的空气柱成井后退回采嗣后充填采矿法，其特征在于：空气柱从上分段穿脉放下，紧靠未爆矿体布置在矿房或矿柱中央位置，断面尺寸2m×2m，充填料填实采空区后，空气柱底部应可承受住充填料带来的水头压力。
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| Date | Code | Title | Description |
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| 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 |