CN105019904A - 基于采矿机的缓倾斜薄矿脉机械化连续开采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于采矿机的缓倾斜薄矿脉机械化连续开采方法，沿矿体走向布置中段胶带运输巷，每隔一定距离掘进伪倾斜上山，相邻回采单元布置连续间柱和顶柱或底柱；采准切割从下中段胶带运输巷开始，采矿机从回采单元边界位置穿过顶柱或底柱掘进左右伪倾斜上山至上中段胶带运输巷；回采从右侧上山的胶带运输巷位置开始，采矿机回采矿体至左侧上山，再空载沿左侧伪倾斜上山下行，至回采单元底部，从左侧上山位置回采矿体至右侧上山，然后空载从右侧上山上行至上胶带运输巷附近，如此逆时针方向循环，最后留下中央位置预留矿柱；矿石由铲运机装到皮带上运输到地表主要矿仓。本发明运移方便，作业安全性高，回采效率高，生产能力大。
Description
技术领域
本发明涉及一种采矿方法，特别是涉及一种基于采矿机的缓倾斜薄矿脉机械化连续开采方法。
背景技术
缓倾斜薄矿体是我国非煤矿山中主要矿脉类型，特别是在贵重金属金、银、锡、钨及化工磷、钾等矿床中占有较大比重。缓倾斜薄矿体常用点柱式空场法、全面法或长壁式崩落法开采，这些方法的普遍特点是采用钻爆法进行回采，存在着需要打眼爆破，工作面一次落矿量少，作业不连续，采场生产能力低，作业成本高等缺点，特别是难以实现机械化连续开采与无人采矿，严重地制约着矿业现代化的发展。随着我国矿业资源的不断开发与利用，深部开采成为必然。深井开采时岩层在高应力环境下发生卸载破坏，一种充分利用深部岩层高应力诱导致裂的开采理论应运而生，随之而来的是借助该诱导理论的非爆连续采矿机已经在太原煤科院、三一重工等厂家研发生产，本专利是基于采矿机的缓倾斜薄矿脉非爆连续开采方法。
开采过程中，充分利用采矿机机械破碎、切割、与冲击的特点，有效地控制矿体回采边界，克服了传统钻爆法对围岩爆破损伤严重、一次贫化损失大、矿岩边界控制难、采场平底工作繁重、支护困难的特点。另外，缓倾斜薄矿脉采用普通钻爆法开采，存在着爆破块度大，矿石运搬困难或二次破碎工程量大，作业不安全，工人劳动强度大，开采成本高等问题。采用基于采矿机的非爆连续开采方法与工艺，借助现代通讯、视频传输等技术，可实现矿山开采的无人化，它是矿业发展的未来与终极目标。因此，发明一种基于采矿机的缓倾斜薄矿脉机械化连续开采方法，填补了该类矿体采用采矿机安全、高效、经济连续开采的空白，解决了缓倾斜薄矿脉机采难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提出一种开采工序简单，易形成规整开采断面，机械设备运移方便，无须布置脉外采准和脉内切割工程，不需进行二次破碎工作，作业安全性高，投资生产见效快，回采效率高，生产能力大的基于采矿机的缓倾斜薄矿脉机械化连续开采方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供的基于采矿机的缓倾斜薄矿脉机械化连续开采方法，所有开拓及采准巷道均布置在矿脉内，沿矿体走向布置中段胶带运输巷，兼作通风巷道；沿中段胶带运输巷每隔一定距离掘进伪倾斜上山，形成平行四边形回采单元；在走向上，相邻回采单元布置条形连续间柱；在倾向上，相邻回采单元布置顶柱或底柱；采准切割从下中段胶带运输巷开始，采矿机从回采单元边界位置穿过顶柱或底柱掘进左右伪倾斜上山至上中段胶带运输巷；回采从右侧上山的胶带运输巷位置开始，采矿机紧靠矿体以水平进路方式回采矿体至左侧上山，然后采矿机空载沿左侧伪倾斜上山下行，至回采单元底部，从左侧上山位置沿底部设计边界以水平进路方式回采矿体至右侧上山，然后空载从右侧上山上行至上胶带运输巷附近，如此逆时针方向循环，直至回采单元内矿体回采完毕，最后留下中央位置预留矿柱；采矿机回采时落下的矿石由铲运机或其他机械铲装到回采单元下部的皮带上，通过皮带运输到地表主要矿仓。
具体步骤如下：
(1)、沿矿体走向，在斜高上每隔43～100m布置中段胶带运输巷，兼作通风巷道；沿中段胶带运输巷每隔100～200m距离掘进倾角为20～30°伪倾斜上山，形成平行四边形回采单元，回采单元长100～200m，垂直宽40～100m。在走向上，相邻回采单元布置条形连续间柱，垂直宽3～5m；在倾向上，相邻回采单元布置顶柱或底柱，宽3～5m；
(2)、采准切割从下中段胶带运输巷开始，采矿机从回采单元边界位置穿过顶柱或底柱掘进左右伪倾斜上山至上中段胶带运输巷；沿顶、底柱回采单元两端和中央位置掘进倾向为20～30°联络道，联通上下两采区；为保证采矿机连续作业，在连续间柱中央位置布置配电硐室；
(3)、采区采用从左至右，从上而下的回采顺序；回采从右侧上山的胶带运输巷位置开始，采矿机紧靠矿体水平进路方式回采矿体至左侧上山，然后采矿机空载沿左侧伪倾斜上山下行至回采单元底部，从左侧上山沿底部设计边界以水平进路方式回采矿体至右侧上山，然后空载从右侧上山上行至上胶带运输巷附近，逆时针方向循环，直至回采单元内矿体回采完毕，最后留下至中央位置预留矿柱，宽3～5m；水平进路长100～120m，宽5m；
(4)、采用铲运机配合胶带运输机联合出矿；铲运机在安全距离内紧跟采矿机边开采边出矿，矿石经联络道运至胶带运输巷道，由胶带运输机运至地表主要矿仓；采场开采结束后采用充填法处理采空区。
还包括步骤(5)、为确保作业安全，按实际矿床赋存条件适当调整回采单元大小；采场内留有顶柱或底柱，宽3m；在条件允许情况下，采用铲运机配大型卡车联合出矿方式；为确保采矿机安全连续作业，适当对不稳固矿段的回采进路和巷道进行锚杆支护。
采用上述技术方案的基于采矿机的缓倾斜薄矿脉机械化连续开采方法，主要适用于矿岩中等稳固、矿体倾角较平缓、矿体坚固性系数f＝6～10，厚度2～5m，且要求生产能力大、效率高、分布较规整的缓倾斜沉积型深部矿床开采。其有益效果是：
①回采工序少，生产工艺简便
基于采矿机的缓倾斜薄矿体的机械化连续开采，沿走向布置中段胶带运输巷，兼作通风巷道，以中段运输巷每隔一定距离掘进伪倾斜上山形成平行四边形回采单元，采矿机一经伪斜上山首次接触矿体，便直接进路方式切割开采，无需布置切割巷道，形成切割工程；采用铲运机配合胶带运输机脉内联合出矿，避免了溜矿井及出矿横巷等脉外工程布置；机采可省去常规钻爆法开采时凿岩、装药、爆破等工序，大大简化了整个开采工艺；机采切割后的矿石块度适中，无需再次爆破以减小大块率。
②生产能力高，投资见效快
采矿机沿矿体走向进路开采方式水平行走切割作业，空载上下，切割速率快，生产能力高。在脉内采准巷道形成后，即可开始采矿，不需布置任何脉外工程，省去普通钻爆法开采的多道工序，铲运机紧跟掘进机高效出矿，一经投入生产，便可获利。
采用铲运机配合胶带运输机联合出矿；铲运机在安全距离内紧跟采矿机边开采边出矿，矿石经联络道运至胶带运输巷道，由胶带运输机运至地表主要矿仓。充分考虑采矿机拐弯难与在有坡位置工作效率低的特点，采用逆时针方向循环回采，实现采矿机水平采矿、上下坡空载且不掉头的回采模式。
③作业安全性高，开采连续性强
采矿机按进路方式开采，工作面紧靠原岩，暴露面积小，作业安全性高；消除普通钻爆法开采时存在的爆破、通风等安全隐患，安全条件好；采场内采矿机往复循环开采，开采矿石可经胶带运输机运至地表矿仓，整个开采工艺相互独立，多个回采单元同时作业，可实现高强度连续作业。
④劳动强度小，生产成本低
基于采矿机的缓倾斜薄矿体机械化连续开采，整个生产过程均采用大型作业设备，机械化程度高，工人劳动强度低；机采省去钻爆法开采人工装药、爆破等工序，大大减小了工人劳动力；采矿机切割断面规整，不需大规模撬顶，支护工作简单便捷。该法不需布置脉外采准和脉内切割工程，大大减少掘进费用。且不需任何爆破器材和炸药，生产成本相对较低。
⑤适用性强，易实现无人采矿
基于采矿机的缓倾斜薄矿脉连续机械化开采方法可适用于普氏系数较低的一切缓倾斜薄矿脉的开采，应用范围广泛；该方法特别适用于诱导至裂破碎矿石，再辅以现代通讯、视频传输等技术，可实现矿山开采的无人化。
整个生产过程均在脉内完成，大幅度减少脉外采切工程；回采单元内布置的胶带运输巷先期作为矿石运输之用，矿石采完后撤走胶带，后期作为下部回采单元矿体回风之用，提高了巷道利用率，降低了开采成本。
综上所述，本发明是一种开采工序简单，易形成规整开采断面，机械设备运移方便，无须布置脉外采准和脉内切割工程，不需进行二次破碎工作，作业安全性高，投资生产见效快，回采效率高，生产能力大的基于采矿机的缓倾斜薄矿脉机械化连续开采方法。
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。
图中：1-下胶带运输巷道，2-联络道，3-采矿机，4-连续间柱，5-胶带运输机，6-配电硐室，7-中央位置预留矿柱，8-左人行设备上山，9-矿体，10-上胶带运输巷道，11-右人行设备上山，12-顶柱，13-顶板岩体。
具体实施方式
本发明提供的缓倾斜薄矿脉机械化连续开采方法，所有开拓及采准巷道均布置在矿脉内，类同于传统采矿方法的采准布置形式，沿矿体走向布置中段胶带运输巷，兼作通风巷道；沿中段胶带运输巷每隔一定距离掘进伪倾斜上山，形成平行四边形回采单元；在走向上，相邻回采单元布置条形连续间柱；在倾向上，相邻回采单元布置顶柱或底柱；采准切割从下中段胶带运输巷开始，采矿机从回采单元边界位置穿过顶柱或底柱掘进左右伪倾斜上山至上中段胶带运输巷；回采从右侧上山的胶带运输巷位置开始，采矿机紧靠矿体以水平进路方式回采矿体至左侧上山，然后采矿机空载沿左侧伪倾斜上山下行，至回采单元底部，从左侧上山位置沿底部设计边界以水平进路方式回采矿体至右侧上山，然后空载从右侧上山上行至上胶带运输巷附近，如此逆时针方向循环，直至回采单元内矿体回采完毕，最后留下中央位置预留矿柱；采矿机回采时落下的矿石由铲运机或其他机械铲装到回采单元下部的皮带上，通过皮带运输到地表主要矿仓；新鲜风流从下部运输胶带巷穿过左右两侧的伪倾斜上山到达工作面，污风经上胶带运输巷排至地表。
采用的具体步骤如下：
(1)、沿矿体走向，在斜高上每隔43～100m布置中段胶带运输巷，兼作通风巷道；沿中段胶带运输巷每隔100～200m距离掘进倾角为20～30°伪倾斜上山，形成平行四边形回采单元，回采单元长100～200m，垂直宽40～100m。在走向上，相邻回采单元布置条形连续间柱，垂直宽3～5m；在倾向上，相邻回采单元布置顶柱或底柱，宽3～5m；
(2)、采准切割从下中段胶带运输巷开始，采矿机从回采单元边界位置穿过顶柱或底柱掘进左右伪倾斜上山至上中段胶带运输巷；沿顶、底柱回采单元两端和中央位置掘进倾向为20～30°联络道，联通上下两采区；为保证采矿机连续作业，在连续间柱中央位置布置配电硐室；
(3)、采区采用从左至右，从上而下的回采顺序；回采从右侧上山的胶带运输巷位置开始，采矿机紧靠矿体水平进路方式回采矿体至左侧上山，然后采矿机空载沿左侧伪倾斜上山下行至回采单元底部，从左侧上山沿底部设计边界以水平进路方式回采矿体至右侧上山，然后空载从右侧上山上行至上胶带运输巷附近，逆时针方向循环，直至回采单元内矿体回采完毕，最后留下至中央位置预留矿柱，宽3～5m；水平进路长100～120m，宽5m；
(4)、采用铲运机配合胶带运输机联合出矿；铲运机在安全距离内紧跟采矿机边开采边出矿，矿石经联络道运至胶带运输巷道，由胶带运输机运至地表主要矿仓；采场开采结束后采用充填法处理采空区。
还包括步骤(5)、为确保作业安全，按实际矿床赋存条件适当调整回采单元大小；采场内留有顶柱或底柱，宽3m；在条件允许情况下，采用铲运机配大型卡车联合出矿方式；为确保采矿机安全连续作业，适当对不稳固矿段的回采进路和巷道进行锚杆支护。
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
参见图1和图2，其具体步骤如下：
(1)、矿体9上方为顶板岩体13，沿矿体9走向，在斜高上每隔45m布置中段胶带运输巷即下胶带运输巷道1和上胶带运输巷道10，兼作通风巷道。沿中段胶带运输巷每隔120m距离掘进倾角为25°的伪倾斜上山即左人行设备上山8和右人行设备上山11，形成平行四边形回采单元，回采单元长120m，垂直宽42m。在走向上，相邻回采单元布置有条形的连续间柱4，垂直宽3m；在倾向上，相邻回采单元布置顶柱12或底柱，宽3m。
(2)、采准切割从下胶带运输巷道1开始，采矿机3从回采单元边界位置穿过顶柱12或底柱掘进左人行设备上山8、右人行设备上山11至上胶带运输巷道10。沿顶柱12、底柱回采单元两端和中央位置掘进倾向为25°的联络道2，联通上下两采区。为保证采矿机3连续作业，在连续间柱4的中央位置布置配电硐室6。
(3)、采区采用从左至右，从上而下的回采顺序。回采从右人行设备上山11的上胶带运输巷道10位置开始，采矿机3紧靠矿体9以水平进路方式回采矿体至左人行设备上山8，然后采矿机3空载沿左人行设备上山8下行至回采单元底部，从左人行设备上山8沿底部设计边界以水平进路方式回采矿体9至右人行设备上山11，然后空载从右人行设备上山11上行至上胶带运输巷道10附近，如此逆时针方向循环，直至回采单元内矿体9回采完毕，最后留下至中央位置预留矿柱7，宽2m；水平进路长120m，宽5m。
(4)、采用铲运机配合胶带运输机5出矿；铲运机在安全距离内紧跟采矿机3边开采边出矿，矿石经联络道2运至下胶带运输巷道1，由胶带运输机5运至地表；采场开采结束后采用充填法处理采空区。
(5)、为确保作业安全，按实际矿床赋存条件适当调整回采单元大小；采场内留有顶柱或底柱，宽3m；在条件允许情况下，采用铲运机配大型卡车联合出矿方式；为确保采矿机安全连续作业，适当对不稳固矿段的回采进路和巷道进行锚杆支护。
Claims (3)
1.一种基于采矿机的缓倾斜薄矿脉机械化连续开采方法，其特征在于：所有开拓及采准巷道均布置在矿脉内，沿矿体走向布置中段胶带运输巷，兼作通风巷道；沿中段胶带运输巷每隔一定距离掘进伪倾斜上山，形成平行四边形回采单元；在走向上，相邻回采单元布置条形连续间柱；在倾向上，相邻回采单元布置顶柱或底柱；采准切割从下中段胶带运输巷开始，采矿机从回采单元边界位置穿过顶柱或底柱掘进左右伪倾斜上山至上中段胶带运输巷；回采从右侧上山的胶带运输巷位置开始，采矿机紧靠矿体以水平进路方式回采矿体至左侧上山，然后采矿机空载沿左侧伪倾斜上山下行，至回采单元底部，从左侧上山位置沿底部设计边界以水平进路方式回采矿体至右侧上山，然后空载从右侧上山上行至上胶带运输巷附近，如此逆时针方向循环，直至回采单元内矿体回采完毕，最后留下中央位置预留矿柱；采矿机回采时落下的矿石由铲运机或其他机械铲装到回采单元下部的皮带上，通过皮带运输到地表主要矿仓。
2.根据权利要求1所述的基于采矿机的缓倾斜薄矿脉机械化连续开采方法，其特征在于：具体步骤如下：
(1)、沿矿体走向，在斜高上每隔43～100m布置中段胶带运输巷，兼作通风巷道；沿中段胶带运输巷每隔100～200m距离掘进倾角为20～30°伪倾斜上山，形成平行四边形回采单元，回采单元长100～200m，垂直宽40～100m。在走向上，相邻回采单元布置条形连续间柱，垂直宽3～5m；在倾向上，相邻回采单元布置顶柱或底柱，宽3～5m；
(2)、采准切割从下中段胶带运输巷开始，采矿机从回采单元边界位置穿过顶柱或底柱掘进左右伪倾斜上山至上中段胶带运输巷；沿顶、底柱回采单元两端和中央位置掘进倾向为20～30°联络道，联通上下两采区；为保证采矿机连续作业，在连续间柱中央位置布置配电硐室；
(3)、采区采用从左至右，从上而下的回采顺序；回采从右侧上山的胶带运输巷位置开始，采矿机紧靠矿体水平进路方式回采矿体至左侧上山，然后采矿机空载沿左侧伪倾斜上山下行至回采单元底部，从左侧上山沿底部设计边界以水平进路方式回采矿体至右侧上山，然后空载从右侧上山上行至上胶带运输巷附近，逆时针方向循环，直至回采单元内矿体回采完毕，最后留下至中央位置预留矿柱，宽3～5m；水平进路长100～120m，宽5m；
(4)、采用铲运机配合胶带运输机联合出矿；铲运机在安全距离内紧跟采矿机边开采边出矿，矿石经联络道运至胶带运输巷道，由胶带运输机运至地表主要矿仓；采场开采结束后采用充填法处理采空区。
3.根据权利要求2所述的基于采矿机的缓倾斜薄矿脉机械化连续开采方法，其特征在于：还包括步骤(5)、为确保作业安全，按实际矿床赋存条件适当调整回采单元大小；采场内留有顶柱或底柱，宽3～5m；在条件允许情况下，采用铲运机配大型卡车联合出矿方式；为确保采矿机安全连续作业，适当对不稳固矿段的回采进路和巷道进行锚杆支护。
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