CN104929643A - 顶底空间重构上向式高分层中深孔落矿嗣后充填采矿法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种顶底空间重构上向式高分层中深孔落矿嗣后充填采矿法，采场预先切顶，使用锚网支护技术实施顶板空间环境预控重构，构筑高分层采场安全的顶板作业环境,实施深孔凿岩落矿，从阶段下部向上开采，预留底部结构空间的采空区胶结充填并对胶结充填表层硬化，重构底部空间结构，实现高分层深孔落矿顶底空间环境重构向上式充填采矿。该发明为倾斜、急倾斜中厚破碎矿体提供了一种高效、安全的连续开采方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种对采矿矿段中的顶底空间结构实现重构处置，采场高分层上向式的中深孔落矿嗣后充填采矿法，实现矿体安全、高效开采。主要适用于井下顶板和矿岩体破碎不稳固的倾斜、急倾斜中厚矿体的开采，尤其适用于高品位破碎急倾斜中厚矿体的回采。
背景技术
金属矿井下破碎矿体开采中，出矿设备及人员在暴露顶板下作业，由于矿岩较破碎，稳定性较差，回采过程中顶板易垮塌，给井下作业人员及设备的安全构成了极大的威胁。随着开采的推进，顶板暴露面积逐渐增大，开采过程中的爆破震动、顶板应力集中都会对破碎顶板的稳定性产生危害，使得顶板局部甚至大面积垮落，严重危害井下作业人员及设备的安全，同时，垮落区域矿石的回采难度增加，矿石的损失和贫化指标进一步恶化。因此，对这类破碎难采矿体的开采，必须处理好顶板稳定性的难题，确保井下高效、安全地生产。
目前，此类矿体的开采，一般采用小分层小跨度进路式或分层充填开采。这种方法为了控制顶板，降低了采场跨度，减小顶板暴露面积，有助于维持顶板稳定性。但这种方法采场尺寸较小，生产能力受限，且前期采准切割工程较大，同时生产的矿块较多，充填工艺复杂，大大降低了回采效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种施工成本低，工序简单，效率较高、控制难度小的顶底空间重构上向式高分层中深孔落矿嗣后充填采矿法。
为了解决上述技术问题，本发明提供的顶底空间重构上向式高分层中深孔落矿嗣后充填采矿法，采场预先切顶，使用锚网支护技术实施顶板空间环境预控重构，构筑高分层采场安全的顶板作业环境,实施中深孔凿岩落矿，从阶段下部向上开采，预留底部结构空间的采空区实施胶结充填并对胶结充填表层硬化，重构底部空间结构，实现高分层深孔落矿顶底空间环境重构向上式充填采矿。
具体的步骤是：阶段高度H为50-60m，沿走向划分采场，采场结构的分层高度H0取12-14m，沿走向宽度BO为6-8m，顶板空间重构控制高度h0为3-4m，锚网依崩矿步距分片连续布置，步距d0为3-4m， 锚网支护密度根据顶板稳固性要求确定；
矿体下盘布置分层运输巷道及阶段运输大巷，上盘布置回风巷道及回风天井，回风天井与矿体倾角一致，铲运机在底部拉底进路后退式出矿，第一分层中的拉底进路宽度B1控制为3-3.5m；
由切顶空间钻凿下向垂直中深孔，矿块边界采用预裂爆破，回采炮孔间距d1为1.5-2m，底部分层炮孔深度H1为9-12m，上部分层炮孔深度H2＝9m；
沿高度方向分层、走向方向分条带划分矿块，矿块上向式间隔回采，嗣后胶结充填，充填达到上一切顶巷道的底部，切顶空间重构为底部空间；充填管道沿天井进入该层顶部回风巷道，经相邻矿块顶板内的切顶巷道从采场中部向两端充填；
充填体顶部采用硬化处理，作为下一步回采分层作业面。
具体地，在同一分层上，矿块的开采采用间隔方式，由矿段两侧向中间回采，工艺安排如下：(1)矿段两侧矿块回采，出矿结束后即充填；根据采场产量要求，矿块间工序安排上可以有时间差，矿块准备回采工程；(2)采空区充填体强度达到要求后，间隔矿块后的矿块开始回采，同时，充填体矿块上层矿块进行采准切割工程；(3)第二步矿块回采完毕，充填封闭采空区，同时上层两矿块开始回采。依此类推，根据需要分配同时充填的采场个数、同时回采的采场个数。
本发明采用的顶底空间重构上向式高分层中深孔落矿嗣后充填采矿法，是一种预先主动顶底空间重构方法，为矿体回采构建一个安全稳固的作业空间环境，利用锚网支护及围岩的自承能力，以及充填体的强化刚性表层，减小因矿体回采暴露顶板造成破碎顶板的垮塌伤害，保障底部出矿人员及设备的安全，同时增大采场结构参数，有利于提高回采效率。这种方法的主要技术特点是：
第一，阶段高分层矿体内的顶底空间重构，在采场内的顶板采用锚网规则化的支护技术，胶结充填的顶部采用强化胶结面和利用上一分层的锚网顶板，重构顶底空间环境，提高矿山的顶底板安全稳定性。
第二，顶底空间重构实现高分层采场结构的划分，采用大型的凿岩出矿设备，提高单个采场的回采能力及出矿效率。
第三，充填不接顶，预留底部结构的空间尺寸，避免了传统充填接顶工艺上的困难，并实现了空间的协同利用。
第四，采用高分层、顶底空间重构技术，下层矿体的重构顶板可作为上层矿体回采出矿作业的顶，充填体强化重构作为出矿底部结构，阶段内分层较少，采准、切割工程相比同类采场较小，具有低切割比的优势。
第五，下向垂直中深孔，顶部钻凿下向炮孔，底部无残留矿体，炮孔间隔均匀，有利于控制崩矿效果。
本发明应用顶底板空间重构提高顶底板的空间结构稳定性，超前切顶并锚网支护重构顶板空间并对胶结充填表层强化，实现底部结构的空间重构，为机械设备和人员的作业提供安全空间，从而增大采场尺寸，提高采场回采效率，保障采场高效、安全生产。
综上所述，本发明是一种顶底空间重构上向式高分层中深孔落矿嗣后充填采矿法，预先处理不稳固的矿岩顶板重构顶板空间环境，采用垂直中深孔爆破，平底结构机械出矿，不留底部结构并嗣后胶结不接顶充填，强化胶结充填的顶部结构面，构筑下一步回采的底部出矿空间，在保障回采安全的情况下，尽可能地提高采场生产能力及回采效率。
附图说明
图1是预控顶锚网结构主视示意图。
图2是预控顶锚网结构侧视示意图。
图3是预控顶锚网布置图。
图4是采矿方法正视图。
图5是图4中Ⅰ—Ⅰ剖视图。
图6是图5中Ⅱ—Ⅱ剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
图1、图2、图3、图4、图5和图6中标注的序号分别代表：1.拉底巷道2.预控顶部空间3.锚杆4.竖向中深孔5.胶结硬化层6.胶结充填体7.待采矿块8.回采矿块9.锚网支护10.空区嗣后充填11.预控顶底空间12.底层拉底巷道13.阶段回风天井14.胶结充填体15.胶结硬化层16.预控顶底空间17.上盘脉外回风巷18.下盘分层运输巷19.下盘阶段运输大巷20.层间联络斜坡道21.石门。
参见图1、图2、图3、图4、图5和图6，顶底空间环境重构的上向式高分层中深孔落矿充填采矿法，采场预先切顶，使用锚网支护技术实施顶板空间环境预控重构，构筑高分层采场安全的顶板作业环境,实施中深孔凿岩落矿，从阶段下部向上开采，预留底部结构空间的采空区实施胶结充填并对胶结充填表层硬化，重构底部空间结构，实现高分层深孔落矿顶底空间环境重构向上式充填采矿。
具体的步骤是：阶段高度H为50-60m，沿走向划分采场，采场结构的分层高度H0取12-14m，沿走向宽度BO为6-8m，顶板空间重构控制高度h0为3-4m，锚网依崩矿步距分片连续布置，步距d0为3-4m，锚网支护密度根据顶板稳固性要求确定。
采用上述技术方案，矿体下盘布置分层运输巷道及阶段运输大巷，上盘布置回风巷道及回风天井，回风天井与矿体倾角一致，铲运机在底部拉底进路后退式出矿，第一分层中的拉底进路宽度B1控制为3-3.5m。
采用上述技术方案，由切顶空间钻凿下向垂直中深孔，矿块边界采用预裂爆破，回采炮孔间距d1为1.5-2m，底部分层炮孔深度H1为9-12m，上部分层炮孔深度H2＝9m。
沿高度方向分层、走向方向分条带划分矿块，矿块上向式间隔回采，嗣后胶结充填，充填达到上一切顶巷道的底部，切顶空间重构为底部空间；充填管道沿天井进入该层顶部回风巷道，经相邻矿块顶板内的切顶巷道从采场中部向两端充填；
充填体顶部采用硬化处理，作为下一步回采分层作业面。
在同一分层上，矿块的开采采用间隔方式，由矿段两侧向中间回采，工艺安排如下：(1)矿段两侧矿块回采，出矿结束后即充填；根据采场产量要求，矿块间工序安排上可以有时间差，矿块准备回采工程；(2)采空区充填体强度达到要求后，间隔矿块后的矿块开始回采，同时，充填体矿块上层矿块进行采准切割工程；(3)第二步矿块回采完毕，充填封闭采空区，同时上层两矿块开始回采。依此类推，根据需要分配同时充填的采场个数、同时回采的采场个数。
实施例1：
图1、图2和图3为预控顶及锚网支护结构示意图，分别说明了底层及上分层的拉底、切顶方式及锚网布置方式。如图1、图2和图3所示，下层预控顶作为上层出矿底部空间，预控顶高度取3米，跨度B0取6m-8m,底层充填体上部硬化后，作为上层矿体回采作业面；顶板锚网分片连续布置，分片步距与崩矿步距一致；炮孔由顶部下向钻凿垂直中深孔，孔距d1取1.5m-2m,边部采用预裂爆破分割矿块。
参见图4、图5和图6，阶段高度取50米，两阶段之间的矿体按照一定高度分层，分层高度H取12m-14m，沿走向方向，将矿体划分为若干矿块，矿块宽度B0取6m-8m。
如图4所示，在同一分层上，矿块的开采采用间隔方式，由矿段两侧向中间回采，工艺安排如下：(1)矿段两侧矿块①回采，出矿结束后即充填。根据采场产量要求，矿块间工序安排上可以有时间差，矿块②准备回采工程。(2)采空区①充填体强度达到要求后，间隔矿块后的矿块②开始回采，同时，充填体矿块上层矿块③进行采准切割工程。(3)第二步矿块回采完毕，充填封闭采空区，同时上层两矿块③开始回采。依此类推，根据需要分配同时充填的采场个数、同时回采的采场个数。
如图5和图6所示，分层运输巷道、阶段运输大巷布置在矿体下盘，分层运输巷道之间通过层间联络斜道连接，供设备及人员出入。由分层运输巷道向矿体厚度方向掘进进路，穿过矿体全厚，在上盘沿走向布置回风巷道，沿矿体倾角掘进回风天井，回风天井及回风巷道兼作充填管路。采场后退式崩矿，铲运机从采场将矿石运至分层运输巷道，将矿石卸至放矿溜井或者运矿汽车。
Claims (3)
1.一种顶底空间重构上向式高分层中深孔落矿嗣后充填采矿法，其特征是：采场预先切顶，使用锚网支护技术实施顶板空间环境预控重构，构筑高分层采场安全的顶板作业环境，实施中深孔凿岩落矿，从阶段下部向上开采，预留底部结构空间的采空区实施胶结充填并对胶结充填表层硬化，重构底部空间结构，实现高分层深孔落矿顶底空间环境重构向上式充填采矿。
2.根据权利要求1所述的顶底空间重构上向式高分层中深孔落矿嗣后充填采矿法，其特征是：具体的步骤是：阶段高度H为50-60m，沿走向划分采场，采场结构的分层高度H0取12-14m，沿走向宽度BO为6-8m，顶板空间重构控制高度h0为3-4m，锚网依崩矿步距分片连续布置，步距d0为3-4m，锚网支护密度根据顶板稳固性要求确定；
矿体下盘布置分层运输巷道及阶段运输大巷，上盘布置回风巷道及回风天井，回风天井与矿体倾角一致，铲运机在底部拉底进路后退式出矿，第一分层中的拉底进路宽度B1控制为3-3.5m；
由切顶空间钻凿下向垂直中深孔，矿块边界采用预裂爆破，回采炮孔间距d1为1.5-2m，底部分层炮孔深度H1为9-12m，上部分层炮孔深度H2＝9m；
沿高度方向分层、走向方向分条带划分矿块，矿块上向式间隔回采，嗣后胶结充填,充填达到上一切顶巷道的底部，切顶空间重构为底部空间；充填管道沿天井进入该层顶部回风巷道，经相邻矿块顶板内的切顶巷道从采场中部向两端充填；
充填体顶部采用硬化处理，作为下一步回采分层作业面。
3.根据权利要求2所述的顶底空间重构上向式高分层中深孔落矿嗣后充填采矿法，其特征是：在同一分层上，矿块的开采采用间隔方式，由矿段两侧向中间回采，工艺安排如下：(1)矿段两侧矿块回采，出矿结束后即充填；根据采场产量要求，矿块间工序安排上可以有时间差，矿块准备回采工程；(2)采空区充填体强度达到要求后，间隔矿块后的矿块开始回采，同时，充填体矿块上层矿块进行采准切割工程；(3)第二步矿块回采完毕，充填封闭采空区，同时上层两矿块开始回采。依此类推，根据需要分配同时充填的采场个数、同时回采的采场个数。
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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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150923 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |