CN105626074A - 一种厚大矿体采矿方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种厚大矿体采矿方法,所述的厚大矿体是指矿体厚度为5米以上的矿体,采用厢式充填采矿技术,及沿切割方向分别在矿房两边和中间施工上下部通道,之后沿回采线方向向上部通道切顶,对顶板及帮壁锚网喷浆支护,在下部通道沿回采线方向向两侧降低并填充,具体包括如下步骤:上部切顶;下部分阶梯降底;分层、分段爆破;出渣装运;下部湿式充填;上部胶结接顶,即可完成厚大矿体采矿。通过采用分阶梯全层降底采矿技术,不仅增加自由面提高爆破效率,而且避免二次降底所造成的三材消耗,炸药消耗减少0.12Kg/t,雷管消耗减少0.11发/t,钢钎、钻头消耗降少0.02Kg/t。

Description

一种厚大矿体采矿方法
技术领域
本发明提供一种厚大矿体采矿方法,具体为磷矿地下开采方法。
背景技术
宜昌磷矿是全国五大磷矿基地之一,资源储量位居全国第二,有近50年的开采历史,以往开采的主要是矿区中部及南部区域的殷家坪、桃坪河、盐池河、樟村坪、店子坪等矿段,矿层为下磷层,厚度稳定均衡,基本在4米以下,采用一次性全层开采法。随着南部资源逐渐消耗,北部杉树垭、云台观、江家墩、孙家墩、挑水河能及兴神、保康等矿段逐渐得到开发。然而北部矿层以中磷层为主,矿层厚度变化较大,常有厚达6-12米以上的中厚矿层,以往的开采方法不再适用于这部分中厚矿的开采,这部分中厚矿体对采矿技术提出了新的要求,对中厚矿体的研究十分必要。
目前我国厚大矿体采矿主要运用的方法有房柱法,壁式崩落法,分层、分段充填法等。随着生产技术的发展,综合机械化技术装备、大采高支架的应用,厚度5米以上的煤矿开采技术难题已经得到解决,但对厚度大于5米的缓倾斜磷矿层开采,由于矿石硬度、赋存条件、围岩稳定性等与煤矿差异较大,目前尚无成熟、可借鉴的采矿方法。为此杉树垭磷矿对此类矿体的开采进行了专门技术研究。
发明内容
本发明针对缓倾斜中厚磷矿体在分层、分段充填开采过程中,对于降底高度达5米矿体,在施工过程中存在的安全隐患和工作效率较低问题。通过分阶梯全层降底技术,利用阶梯面,增加缓冲区方式防止浮石伤人,保障施工安全,实现全层降底避免二次作业,提高工作效率降低成本。具体工艺如下:
一种厚大矿体采矿方法,所述的厚大矿体是指矿体厚度为5米以上的矿体,采用厢式充填采矿技术,及沿切割方向分别在矿房两边和中间施工上下部通道,之后沿回采线方向向上部通道切顶,对顶板及帮壁锚网喷浆支护,在下部通道沿回采线方向向两侧降低并填充,具体包括如下步骤:
(1)上部切顶,其中上部切顶高度为1-4m;
(2)下部分阶梯降低,下部分阶梯降低是采用分阶段全层一次性降低施工,即,上分层阶梯平均高度为2m,下分层阶梯平均高度为3米,可有效防止片帮、浮石伤人,保障施工人员安全,全层施工避免二次降底效率提高30%;
(3)分层、分段爆破,分层、分段爆破是先起爆上分层雷管段位取毫秒段、后起爆下分层雷管段位取半秒段,同时联网,可有效保障爆破效果,减少三材消耗20%(分层、分段爆破中,施工平均宽度5m,平均高度5m,其中上分层高度2m,下分层高度3m,阶梯面宽度1m,先进行上分层凿岩施工,后进行下分层凿岩施工,炮眼间距a和排距b存在关系:b=(0.8-1.0)a,炮眼间距的选取根据炮眼深度L的不同存在关系:a=(0.5-1.0)L,起爆网络采用毫秒电雷管网络,连接方法为顺序连接法:从最接近临空面的一排开始,每一排作为一段,逐段向下延伸。由于阶梯形式的浅孔爆破增加了一个横向临空面,挟制性大大减小,更有利于爆破。)
(4)出渣装运;
下部湿式充填;(直接利用井下开拓掘进的废石,包含的直径为200-400mm的大块废石占质量分数为10%、直径为100-200mm的中块废石占质量分数为30%和直径为1-100mm的小块废石占质量分数为60%,通过坑内卡车将其运输至充填区车场,再将地表重介质选矿的尾砂和水泥在井下搅拌站进行搅拌后,用改装的井下专业混凝土输送车运至废石处,按C10混凝土配比(按照混凝土强度等级为C10的标准配置混凝土),通过装载机进行现场二次搅拌,然后从上部通道进行充填,辗压密实,至止充填高度顶板1.5-2m),下部湿式充填步骤中,采用矸料进行填充,矸料充填粒径为15cm-30cm,矸料填充高度为6m-8m,填充体距离顶板高度为1.5m-2m;
上部胶结接顶。(顶部胶接充填材料采用重质质选矿0-10mm尾矿和适当尾泥作为润滑剂,按C10混凝土配比(按照混凝土强度等级为C10的标准配置混凝土),支模后用混凝土输送泵输送浇筑接顶。接顶时,由于充填区顶板近水平,且充填纵向距离长,接顶质量较难控制。通过试验,采用分段胶结接顶,每段为6m,并在每段中间巷道顶部开掘一条锲形槽作为料浆泄流道(如果顶板有自然倾角时可利用自然高差泄流),从高处向低处流动堆积接顶;另外,为增强浆体的流动性,使其接触面积达到要求,输送泵在楔形槽处压力要达到≥0.05MPa,并且模板周围上部开始轻微渗漏为止,使接顶面积达到85%以上。)
通过采用分阶梯全层降底采矿技术,不仅增加自由面提高爆破效率,而且避免二次降底所造成的三材消耗,炸药消耗减少0.12Kg/t,雷管消耗减少0.11发/t,钢钎、钻头消耗降少0.02Kg/t。
通过采用分阶梯全层降底采矿技术,可利用分阶缓冲有效防止片帮、浮石伤人事故,保障作业人员施工安全。同时提高工作效率,有助于加快充填施工进度,可有效防止地表塌陷、山体滑坡等地质灾害,保证矿区内工作人员及附近居民的生命财产安全,使工业场地内各种生产生活设施免受破坏,保证企业安全生产。
附图说明
图1为分阶梯示意图;图1a为炮眼布置图,图1b为分阶梯示意图。
具体实施方式
杉树垭矿区西北部的401-2盘区矿层厚度达8m以上,矿层倾角在3-5°。近该区域顶板结构差,不允许后期地表出现塌陷,因此采用分层、分段充填法采矿。本技术采用分阶梯全层降底采矿技术主要解决分层、分段过程中二次降底难题,同时提高施工安全系数,有效保障作业人员生命财产。针对401-2盘区中厚磷矿体(平均采高8m),杉树垭矿在开采该盘区矿石的过程中,研究应用了厢式充填采矿技术,及沿切割方向分别在矿房两边和中间施工上下部通道,之后沿回采线方向上部通道切顶,对顶板及帮壁锚网喷浆支护,在下部通道沿回采线方向向两侧降底并充填。而在降底施工中因平均高度达5米,时常发生片帮、浮石伤人事故,同时降底过厚爆破效果差导致二次降底,三材消耗增加且影响后期施工。
本技术通过分阶梯增加自由面方式,可有效防止片帮、浮石伤人事故,同时提高爆破效果实现一次性降底,极大提高工作效率降低成本。
工艺流程简述
实施区域:401-2盘区,平均矿厚8米。
1、上部切顶(切顶高度3米);
2、下部分阶梯降底(高度5米,上分层阶梯高度2米、下分层阶梯高度3米,阶梯面宽度1米);
3、分层、分段爆破;
4、出渣装运;
5、下部湿式充填;
6、上部胶结接顶。
上述步骤中分阶梯全层一次性降底施工。上分层阶梯高度2米、下分层阶梯高度3米,阶梯面宽度1米,可有效防止片帮、浮石伤人,保障施工人员安全,全层施工避免二次降底效率提高30%。上下阶梯分层分段同批次起爆。先起爆上分层雷管段位取毫秒段、后起爆下分层雷管段位取半秒段,同时联网,可有效保障爆破效果,减少三材消耗20%。
主要经济指标
主要研究内容:研究缓倾斜中厚磷矿体在分层、分段充填开采过程中,对于降底高度达5米矿体,在施工过程中存在的安全隐患和工作效率较低问题。通过分阶梯全层降底技术,利用阶梯面,增加缓冲区方式防止浮石伤人,保障施工安全,实现全层降底避免二次作业,提高工作效率降低成本。
第一,通过分析、判断矿层及围岩稳定性,合理确定分层高度和阶梯面宽度。
第二,根据作业面宽度,阶梯高度及自由面变化情况,合理布置炮眼间距、排距及雷管段位选取,优化起爆顺序。
本实施例结合厢式充填采矿法施工特点,将下部通道沿回采线方向向两侧降底施工进行优化,采用本技术研究的分阶梯全层降底工艺,并首先在四采区401-2盘区进行厢式充填采矿法实验。
本技术已在杉树垭矿得到成功应用,经济效益和社会效益明显。

Claims (9)

1.一种厚大矿体采矿方法,所述的厚大矿体是指矿体厚度为5米以上的矿体,其特征在于,采用厢式充填采矿技术,及沿切割方向分别在矿房两边和中间施工上下部通道,之后沿回采线方向向上部通道切顶,对顶板及帮壁锚网喷浆支护,在下部通道沿回采线方向向两侧降低并填充,具体包括如下步骤:
(1)上部切顶;
(2)下部分阶梯降底;
(3)分层、分段爆破;
(4)出渣装运;
(5)下部湿式充填;利用井下开拓掘进的废石,通过坑内卡车将其运输至充填区车场,再将地表重介质选矿的尾砂和水泥在井下搅拌站进行搅拌后,用井下专业混凝土输送车运至废石处,按C10混凝土配比,通过装载机进行现场二次搅拌,然后从上部通道进行充填,辗压密实,至止充填高度顶板1.5-2m;
(6)上部胶结接顶,顶部胶接充填材料采用重质质选矿0-10mm尾矿和尾泥作为润滑剂,按C10混凝土配比,支模后用混凝土输送泵输送浇筑接顶,采用分段胶结方式进行接顶,每段为6m,并在每段中间巷道顶部开掘一条锲形槽作为料浆泄流道,从高处向低处流动堆积接顶,即可完成厚大矿体采矿。
2.权利要求1所述的厚大矿体采矿方法,其特征在于,上部切顶高度为1-4m。
3.权利要求1所述的厚大矿体采矿方法,其特征在于,下部分阶梯降低是采用分阶段全层一次性降低施工,即,上分层阶梯平均高度为2m,下分层阶梯平均高度为3米。
4.权利要求1所述的厚大矿体采矿方法,其特征在于,分层、分段爆破步骤中,施工平均宽度5m,平均高度5m,其中上分层高度2m,下分层高度3m,阶梯面宽度1m,先进行上分层凿岩施工,后进行下分层凿岩施工,炮眼间距a和排距b存在关系:b=(0.8—1.0)a,炮眼间距的选取根据炮眼深度L的不同存在关系:a=(0.5—1.0)L。
5.权利要求1所述的厚大矿体采矿方法,其特征在于,分层、分段爆破是先起爆上分层雷管段位取毫秒段、后起爆下分层雷管段位取半秒段,即,起爆网络采用毫秒电雷管网络,连接方法为顺序连接法:从最接近临空面的一排开始,每一排作为一段,逐段向下延伸,由于阶梯形式的浅孔爆破增加了一个横向临空面,挟制性大大减小,更有利于爆破。
6.权利要求1所述的厚大矿体采矿方法,其特征在于,下部湿式充填步骤中,采用矸料进行填充,矸料充填粒径为15cm-30cm,矸料填充高度为6m-8m,填充体距离顶板高度为1.5m-2m。
7.权利要求1所述的厚大矿体采矿方法,其特征在于,下部湿式充填步骤中,所述的废石为占整体质量10%的直径为200-400mm的废石、占整体质量30%的直径为100-200mm的废石、占整体质量60%的直径为1-100mm的废石的组合物。
8.权利要求1所述的厚大矿体采矿方法,其特征在于,上部胶结接顶步骤中,混凝土输送泵输送浇注接顶中,输送泵至每段中的楔形槽的压力大于等于0.05MPa,使接顶面积达到85%以上。
9.权利要求1所述的厚大矿体采矿方法,其特征在于,按C10混凝土配比,即按照混凝土强度等级为C10的标准配置混凝土。
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