CN104847352A - 预护顶阶段矿房与上向分层联合充填采矿法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种预护顶阶段矿房与上向分层联合充填采矿法。沿矿体走向将中段矿体划分成盘区，在垂直方向上将中段又划分成数个分段，主要采用下盘脉外无轨采准方式；在盘区内间隔布置矿房和矿柱；矿房先进行回采，采用阶段空场嗣后胶结充填采矿法；矿房回采完毕后，再进行回采矿柱，矿柱采用上向水平分层充填采矿法。在阶段矿房回采前，在分段上盘支护巷内提前对上盘进行长锚索预支护；在顶柱下面的回风联络道内，对顶柱也要进行锚杆加金属网联合预支护。矿柱分层回采时，在靠近上盘F1主断裂水平距离3m时，停止采矿，留作本分层的上盘护顶矿，在下分层回采时，再进行全部回收上一层预留的上盘护顶矿，同时，预留出下分层的上盘护顶矿。上盘护顶矿的回采与预留依次循环进行。借助于本发明能够对较破碎厚大矿体实施安全、高效、低成本开采。

Description

预护顶阶段矿房与上向分层联合充填采矿法

技术领域

本发明属于采矿技术领域，涉及一种预护顶阶段矿房与上向分层联合充填采矿法，该方法主要适用于地下矿山较破碎厚大矿体的安全高效开采。

背景技术

目前，对地下矿山较破碎厚大矿体的开采一般选用盘区机械化上向分层充填采矿法。由于受分层采高较小、采场需大量支护、分层充填及采联压顶量较大的影响，制约了采矿综合生产能力的提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种预护顶阶段矿房与上向分层联合充填采矿法，能够对较破碎厚大矿体实施安全、高效、低成本开采。

本发明的技术方案如下：

 一种预护顶阶段矿房与上向分层联合充填采矿法，其特征在于包括以下步骤：

A、盘区沿走向布置；盘区内间隔布置矿房和矿柱；

B、沿矿体走向将中段矿体划分成盘区，在垂直方向上将中段又划分成数个分段，在盘区内间隔布置矿房和矿柱；矿房先进行回采，采用阶段空场嗣后胶结充填采矿法；矿房回采完毕后，再进行回采矿柱，矿柱采用上向水平分层充填采矿法；

C、采用脉内、脉外联合采准方式，在阶段矿房回采前，在分段上盘支护巷内提前对上盘进行长锚索预支护；在顶柱下面的回风联络道内，对顶柱也要进行锚杆加金属网联合预支护；矿柱分层回采时，在靠近上盘F1主断裂水平距离3m时，停止采矿，留作本分层的上盘护顶矿，在下分层回采时，再进行全部回收上一层预留的上盘护顶矿，同时，预留出下分层的上盘护顶矿；上盘护顶矿的回采与预留依次循环进行；

D、盘区矿房回采时，采用多分段平行作业；上下两个分段同时开采时，上分段超前下分段开采，超前距离不小于6m；矿房采用后退式回采；盘区矿柱回采采用前进式分层回采；

E、盘区矿房回采采用凿岩机中深孔凿岩，阶段落矿嗣后充填，总体采矿顺序为下行式；盘区矿柱回采采用上向分层充填法，采矿顺序为上行式；

F、只有盘区矿柱相邻侧的两个矿房全部回采完毕后，才能对该矿柱进行回采；

G、盘区矿房出矿时，一部分从分段凿岩平巷出矿，其余部分从盘区底部相邻矿柱的拉底巷道出矿；

H、盘区矿房采用全胶结充填；盘区矿柱分层充填时，除胶结面采用胶结充填外，剩余部分采用尾砂或废石联合充填。

所述步骤A中盘区沿走向布置，长度60m，矿体宽度40m以上，中段高度为45m，分段高度15m，顶柱厚度3m。

所述步骤G中盘区矿房出矿时，小部分从分段凿岩平巷出矿，大部分从盘区底部相邻矿柱的拉底巷道出矿。

所述步骤H中，矿房充填总高度为42m，首先要充填3m高灰砂比为l：8的胶结充填体，然后再充填38.5m高灰砂比为l：16的胶结充填体，最后充填0.5m厚灰砂比为l：8的胶结充填接顶，作为上一分段回采的底板；矿柱第一层充填要充填3m高灰砂比为l：8的胶结充填体，其它分层充填时，除胶结面采用0.4m厚灰砂比为l：8的胶结充填外，剩余部分1.6m采用尾砂或废石联合充填。

本发明的积极效果在于：

1、开采安全性高。盘区矿房凿岩作业在凿岩巷道内进行，出矿作业在盘区底部出矿进路或分段凿岩巷道出矿，无论凿岩作业及出矿作业均非常安全。

2、采场生产能力大。由于盘区矿房采用阶段空场嗣后胶结充填采矿法，利用YGZ-90中深孔钻机一次凿岩，分段平行落矿，采矿生产能力大。

3、回采率高，低贫损。盘区矿房采矿前，在分段上盘支护巷道内提前进行长锚索预支护，保证采场上盘主断裂安全，降低了贫化率；其次，盘区矿房为四周为原岩，采矿过程中未接触尾砂，避免了尾砂贫化及矿石损失。盘区矿柱在上向分层回采过程中，周边孔采用光面爆破控制技术，降低了尾砂贫化；对靠近上盘的回采，采用先预留3m厚的倒台阶护顶矿滞后一分层回采的方式，保证了上盘破碎带的安全，降低了废石贫化。

4、采准系数低。盘区矿房采用阶段空场嗣后胶结充填采矿法，采联不压顶，降低了采准工程量。

5、机械化程度高，无轨设备利用率高。由于盘区矿房凿岩量大、出矿量多，从而使凿岩及出矿作业均为连续作业，极大的提高了无轨设备的利用率。

6、充填作业效率高。盘区矿房回采完毕后，在出矿进路口及采联口砌筑封闭墙，即可对阶段矿房采空区进行一次充填。采空区长度为为矿体宽度40m以上，宽度为10m，高度为42m。取矿体平均宽度45m时，采空区体积为25650m³。矿房充填总高度为42m，充填时，首先要充填3m高灰砂比为l：8的胶结充填体，然后再充填38.5m高灰砂比为l：16的胶结充填体，最后充填0.5m厚灰砂比为l：8的胶结充填接顶，作为上一分段回采的底板。可连续进行充填作业，充填效率高。

7、部分废石可回填矿柱采场，节省坑内外运输及提升费用。

    附图说明

图1为本发明采场结构示意图；

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。

具体实施方式     

下面结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

本发明实施例包括以下步骤：

1、盘区沿走向布置，长度60m，一般为40m以上的水平厚大矿体，中段高度为45m，分段高度15m，顶柱厚度3m，不留底柱及间柱。盘区内间隔布置矿房和矿柱，矿房和矿柱宽度均为10m。

2、在矿体下盘布置无轨采准系统，参见图1、图2、图3和图4，

首先通过中段联络巷1施工中段运输巷2，然后在采场中部运输巷下盘施工装载巷3及中央溜矿井14，溜矿井倾角55°左右。垂直中段运输巷2向矿体下盘施工采场联络巷4。到达矿体下盘边界后，在盘区矿房内施工堑沟受矿巷7到达上盘并沿上盘施工上盘支护巷8，在盘区矿柱内施工拉底巷5，在拉底巷内，每隔6～8m掘出矿进路6连通堑沟受矿巷7。分别在堑沟受矿巷7、拉底巷5内施工回风天井24并使回风天井24与盘区上部回风联络道11贯通。在靠近顶柱下盘施工回风平巷10，使回风平巷10分别与回风联络道11、上中段运输巷9贯通。在垂直方向上每间隔15m，重复施工分段巷12、溜井联络道13、凿岩平巷15及上盘支护巷8。

3、对盘区矿房上盘及顶柱支护。

矿房上盘支护：为防止回采过程中上盘坍塌，在分段矿体回采前，必须在上盘支护巷道对上盘进行长锚索支护20。采用扇形长锚索支护方式，锚索长度10～12m，每排5～6根，排面间距2～3m。

顶柱支护：在分段回采前，为防止顶柱暴露面积过大，造成顶柱冒落，在回采前，必须在顶柱支护巷内对顶柱进行锚网联合支护21。锚杆采用用管缝式锚杆，杆长2.5 m，直径43mm，长期锚固力为30～40 KN。锚杆支护网度为1.5m×1.5 m，金属网采用直径8 mm铁丝，编织网格为100 mm×l00 mm，每张金属网大小为2.0 m×2.0 m。

4、对盘区矿柱上盘护顶矿的预留与回采。

矿柱分层回采时，分层采高2m，充填高度2m，控顶高度4m。靠近上盘F1主断裂水平距离3m时，只回采0.5m厚的上盘矿体，留下1.5m厚的上盘矿体作为本分层的上盘护顶矿，本分层充填结束时，充填面与上盘护顶矿的自由空间高度为0.5m。在下分层回采时，再进行全部回收上一层预留的1.5m厚上盘护顶矿22，同时，预留出下分层的1.5m厚上盘护顶矿23。上盘护顶矿的回采与预留依次循环进行。

5、凿岩。采切工程施工完毕后，首先回采矿房，采用YGZ-90凿岩机在凿岩巷道内钻凿上向扇形中深孔，孔径65mm，排距1.8 m，孔底距2.5 m，扇形炮孔16排面角90°。分段内炮孔16全部钻凿完毕后，再进行分次爆破。每次爆破2～3排。上下两个分段同时开采时，上分段超前下分段开采，超前距离不小于6m。

6、装药及爆破。主爆炸药为料状铵油炸药，采用BQF-100型装药器装药。利用非电毫秒导爆管、复式起爆系统进行起爆，起爆药包采用2#岩石炸药孔底起爆。为确保药包起爆，每个炮孔16装2发同段非电毫秒导爆管雷管。采场分段落矿前时，首先形成切割槽。爆破时以上盘回风天井、上盘支护巷为自由面，先沿采场全宽形成分段切割槽。然后以切割槽为自由面进行分次爆破，每次每分段爆破2排，从采场上盘向下盘后退式回采。

7、通风。爆破后，采场通风利用主扇系统进行系统通风排除炮烟。新鲜风流自中段运输平巷进入，经采场联络到达脉内，再经凿岩巷道、出矿进路到达矿堆17及回采工作面，冲洗矿堆17及工作面后，污风经回风联络巷进入上中段回风系统。

8、矿房出矿。采用ST-2D柴油铲运机出矿。矿房底部出矿时，铲运机经采场联络道、拉底巷、出矿进路或凿岩巷道铲装矿石，然后后退至采场联络道向坑内卡车装矿，坑内卡车转运至矿山系统主溜井。其他分段出矿时，铲运机在凿岩巷道内铲装矿石后，直接向分段盘区矿石溜井14卸矿，坑内卡车在矿石溜井底部装矿后运至矿石系统主溜井。对超过矿石合格块度的大块，有3种破碎方式：块度大于1m3的矿石由凿岩爆破工就地破碎；或集中到采场出矿进路后由凿岩爆破工破碎；小于1m3的矿石运到溜矿井，由液压碎石机破碎后进入溜井。

9、矿房充填。阶段矿房回采完毕后，在矿房出矿进路口及矿体下盘采场联络道口砌筑封闭挡墙，准备进行充填。

充填料浆在地表充填站制备完毕后，通过管道自流输送，经充填钻孔，石门巷、各服务井、到达中段巷、分段巷。然后从上分段主充填管路接充填管，经采场联络道，依次对下分段矿房进行充填。

为保证矿柱回采安全，矿房充填采用全胶结充填。矿房充填总高度为42m，首先要充填3m高灰砂比为l：8的胶结充填体18，然后再充填38.5m高灰砂比为l：16的胶结充填体18，最后充填0.5m厚灰砂比为l：8的胶结充填接顶，作为上一分段回采的底板。

10、矿柱回采。矿柱两侧矿房回采完毕后，即可对相邻矿柱进行回采。

矿柱回采时，首先用Boomer28l凿岩台车沿拉底巷从下盘向上盘进行劈帮压顶，形成断面规格为10m×4m（宽×高）的回采工作面，拉底层回采完毕后，进行人工假底充填，充填3m高灰砂比为l：8的胶结充填体18，留下1m自由空间。

后续分层回采时，首先对采场联络道进行压顶垫底，然后分层采高2m，控顶高度4m。落矿完毕后进行充填作业，充填高度2m，其中，先充填1.6m高的尾砂充填体19或部分废石，再充填0.4m高灰砂比为l：8的胶结充填体18，作为下分层回采工作面的底板。分段内矿体依次循环回采，直至矿柱回采完毕。

为保证采场顶板稳固及防止对充填体造成较大的破坏，在回采过程中，对周边眼采用光面爆破技术，同时对顶板断面形状实施微拱形，减少应力集中。采场顶板以锚杆支护为主，局部特别破碎地点用锚杆加金属网或者钢筋穿带进行支护。

对地下矿山中厚以下破碎矿体，通过采用中深孔分段落矿嗣后充填采矿技术，实现了矿体安全、高效、低成本开采。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种预护顶阶段矿房与上向分层联合充填采矿法，其特征在于包括以下步骤：

A、盘区沿走向布置；盘区内间隔布置矿房和矿柱；

B、沿矿体走向将中段矿体划分成盘区，在垂直方向上将中段又划分成数个分段，在盘区内间隔布置矿房和矿柱；矿房先进行回采，采用阶段空场嗣后胶结充填采矿法；矿房回采完毕后，再进行回采矿柱，矿柱采用上向水平分层充填采矿法；

C、采用脉内、脉外联合采准方式，在阶段矿房回采前，在分段上盘支护巷内提前对上盘进行长锚索预支护；在顶柱下面的回风联络道内，对顶柱也要进行锚杆加金属网联合预支护；矿柱分层回采时，在靠近上盘F1主断裂水平距离3m时，停止采矿，留作本分层的上盘护顶矿，在下分层回采时，再进行全部回收上一层预留的上盘护顶矿，同时，预留出下分层的上盘护顶矿；上盘护顶矿的回采与预留依次循环进行；

D、盘区矿房回采时，采用多分段平行作业；上下两个分段同时开采时，上分段超前下分段开采，超前距离不小于6m；矿房采用后退式回采；盘区矿柱回采采用前进式分层回采；

E、盘区矿房回采采用凿岩机中深孔凿岩，阶段落矿嗣后充填，总体采矿顺序为下行式；盘区矿柱回采采用上向分层充填法，采矿顺序为上行式；

F、只有盘区矿柱相邻侧的两个矿房全部回采完毕后，才能对该矿柱进行回采；

G、盘区矿房出矿时，一部分从分段凿岩平巷出矿，其余部分从盘区底部相邻矿柱的拉底巷道出矿；

H、盘区矿房采用全胶结充填；盘区矿柱分层充填时，除胶结面采用胶结充填外，剩余部分采用尾砂或废石联合充填。

2.根据权利要求1所述的预护顶阶段矿房与上向分层联合充填采矿法，其特征在于：所述步骤A中盘区沿走向布置，长度60m，矿体宽度40m以上，中段高度为45m，分段高度15m，顶柱厚度3m。

3.根据权利要求1所述的预护顶阶段矿房与上向分层联合充填采矿法，其特征在于：所述步骤G中盘区矿房出矿时，小部分从分段凿岩平巷出矿，大部分从盘区底部相邻矿柱的拉底巷道出矿。

4.根据权利要求1所述的一种预护顶阶段矿房与上向分层联合充填采矿法，其特征在于：所述步骤H中，矿房充填总高度为42m，首先要充填3m高灰砂比为l：8的胶结充填体，然后再充填38.5m高灰砂比为l：16的胶结充填体，最后充填0.5m厚灰砂比为l：8的胶结充填接顶，作为上一分段回采的底板；矿柱第一层充填要充填3m高灰砂比为l：8的胶结充填体，其它分层充填时，除胶结面采用0.4m厚灰砂比为l：8的胶结充填外，剩余部分1.6m采用尾砂或废石联合充填。