CN105649631B - 一种缓倾斜薄矿体的机械化高效采矿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种缓倾斜薄矿体的机械化高效采矿方法，其采矿施工包括以下步骤：第一步：掘进一分段一分层凿岩巷道，第二步：下盘废石切割，第三步：形成侧崩立槽，第四步：施工扇形炮孔，第五步：侧向爆破形成拉底补偿空间，第六步：上部扇形孔爆破回采，第七步：一分段二分层联络巷道施工，第八步：按照第一步、第二步的步骤，同时掘进凿岩巷道和切割废石，第九步：重复第一步至第八步的步骤，继续下一个分段回采，直至完成四个分段回采；本采矿方法能弥补全面采矿法和上向水平分层充填采矿法的缺点，并且可以采用高效机械化作业以达到降低人工成本和劳动强度等效果，特别适用于稀有贵重金属或者价值高的缓倾斜薄矿体的开采。
Description
技术领域
本发明涉及稀有贵重矿产资源开采施工技术，尤其是一种缓倾斜薄矿体的机械化高效采矿方法。
背景技术
缓倾斜薄矿体一般是指倾角20°～35°之间，厚度大约在2～4m厚度的矿体，这种矿体在开采过程中存在以下几个方面的问题：①采掘工程量大，回采效率低，难以实现规模化生产；②矿体角度缓，铲装效率低，矿石搬运困难；③下盘废石混入率较高，上盘矿石容易损失，矿石贫化损失率较大。
大多数采矿工程实践表明：缓倾斜薄矿体一般采用全面采矿法和上向水平分层充填采矿法开采，全面采矿法属于空场采矿法，采矿过程贫化损失较大，作业效率低下，回采后采空区难以处理，地压管理难度较大，地压事故频发，譬如：采空区垮落、地表沉陷等；上向水平分层充填法采用气腿式凿岩机作业，人工劳动强度大，回采效率低，每分段三个分层回采过程中联络道施工压顶工程量较大，即采切比大，同时压顶废石转运量较大，上下盘矿石容易贫化，损失也较大；这两种采矿方法对开采价值高的矿体来说，经济损失往往会很大，不利于资源效益的回收。
发明内容
本发明的目的就是针对全面采矿法和上向水平分层充填采矿法在缓倾斜薄矿体的稀有贵重矿产资源开采上存在的缺陷，提供一种改进的机械化上向水平分层充填采矿方法，使其达到提高分段回采高度，降低采切比，掘进废石直接充填采空区以降低运输成本和减少贫化损失率，并采用高效机械化作业降低人工成本和劳动强度等效果。
本发明的具体方案是：一种缓倾斜薄矿体的机械化高效采矿方法，首先将矿体中段自下而上划分为一分段、二分段、三分段和四分段四个分段，并在矿体中段预留8m底柱，分段高度12m，矿体中段回踩高度3m；再进行采准布置，包括先在各分段开设分段平巷，再在底柱中开设运输巷道，并沿运输巷道分别向上开设采准斜坡道和矿石溜井，然后在矿块中间开设采场联络道，采场联络道将各矿块回采单元与各分段平巷连通；最后进行矿块的划分，各回采单元沿矿体走向布置，长度为60m，宽度为矿体厚度，高度为矿体中段高度，各矿块单元之间预留长度3～4m、宽度为矿体厚度的永久隔离矿柱，其采矿施工包括以下步骤：
第一步：掘进一分段一分层凿岩巷道：在矿体下盘掘进断面规格为宽2.5m×高3m的一分段一分层凿岩巷道，并且在凿岩巷道的掘进过程中，巷道顶部相切于矿体进行掘进；
第二步：下盘废石切割：以一分段一分层凿岩巷道为自由面切割矿体下盘废石，形成采矿作业补偿空间；
第三步：以一分段采场联络道道口为空间，向上挑顶矿体，逐步形成侧崩立槽，侧崩立槽的垂直高度为6m；
第四步：扇形炮孔施工：采用K41凿岩台车施工扇形炮孔；
第五步：侧向爆破形成拉底补偿空间：以下部扇形炮孔作为拉底层起爆，回采时，以侧崩立槽为自由面，前进式崩落，分若干次崩落矿石，回采中处理顶板浮石，回采完毕后，采用小型设备搬运矿石至矿石溜井，拉底层形成上部扇形炮孔崩落自由面和补偿空间；
第六步：上部扇形孔爆破回采：上部扇形炮孔爆破回采过程中，以侧崩立槽为自由面，前进式崩落，分若干次崩落矿石，局部需要支护的位置采用支护，并用小型设备将矿石搬运至矿石溜井，全部采矿完毕后，处理顶板浮石；
第七步：一分段二分层联络巷道施工：废石就地回填采空区，倾斜向上形成一分段二分层联络巷道，压顶多余废石回填相邻采场采空区，同时确保一分段二分层底板施工高度比一分段回采后顶板高度低1～1.5m；
第八步：按照第一步、第二步的步骤，同时掘进凿岩巷道和切割废石，并用废石就地回填采空区，其余全用尾砂将采空区充满，然后预留0.5m高用于胶结铺面，以确保下一分层工作平台强度；
第九步：重复第三步至第七步的步骤，进行一分段二分层矿石回采作业；
第十步：重复第一步至第九步的步骤，继续上一个分段回采；
按照上述步骤连续循环作业，直至回采至矿体顶柱，完成四个分段回采。
本发明中所述K41凿岩台车的凿岩孔径为60mm，并采用人工接杆，每杆长度为0.915m，所需接杆数量由扇形炮孔孔深确定。
本发明中每个分段回采两个分层，仅充填2次，回采高度约11m高，与一般工艺相比减少一个分层回采充填作业量，减少了作业强度，提高了作业效率。
本发明中所述底柱设置于运输巷道与一分段之间。
本发明中所述扇形炮孔的施工角度是根据实际爆破作业的需要进行试验来确定的。
本发明取得的有益效果：
1、本发明开凿了辅助的凿岩巷道，减少了分段分层回踩次数，由原来的一个分段需回采三个分层减少为两个分层，减少了作业工序和作业量，效率大幅度提高。
2、本发明的施工步骤能有效实现废石就地回填，降低了运输成本和贫化损失率。
本采矿方法能弥补全面采矿法和上向水平分层充填采矿法在缓倾斜薄矿体开采上的缺点，采用改进的机械化上向水平分层充填法工艺，能达到提高分段回采高度，降低采切比，掘进废石直接充填采空区以降低运输成本和减少贫化损失率，并且可以采用高效机械化作业以达到降低人工成本和劳动强度等效果。
附图说明
图1是缓倾斜薄矿体与矿块单元布置结构示意图；
图2是图1中Ⅰ-Ⅰ平剖结构示意图；
图3是本发明中一分段一分层凿岩巷道施工示意图；
图4是本发明中矿体下盘废石切割形成采矿作业补偿空间示意图；
图5是本发明中侧崩立槽结构示意图；
图6是本发明中一分段一分层扇形炮孔施工示意图；
图7是本发明中拉底补偿空间结构形成示意图；
图8是本发明中二次崩落回采示意图；
图9是本发明中一分段二分层联络巷道施工示意图；
图10是本发明中废石就地回填采空区示意图；
图11是本发明中二分段联络巷道施工示意图。
图中：1—永久隔离矿柱，2—采场联络道，3—矿体，4—分段平巷，5—矿石溜井，6—四分段，7—三分段，8—二分段，9—一分段，10—运输巷道，11—一分段一分层凿岩巷道，12—废石，13—侧崩立槽，14—扇形炮孔，15—拉底补偿空间，16—一分段二分层联络巷道，17—采空区，18—二分段联络巷道。
具体实施方式
参见图1和图2，本发明是一种缓倾斜薄矿体的机械化高效采矿方法，首先将矿3中段自下而上划分为一分段9、二分段8、三分段7和四分段6四个分段，并在矿体中段预留8m底柱，分段高度12m，矿体中段回踩高度3m；再进行采准布置，包括先在各分段开设分段平巷4，再在底柱中开设运输巷道10，并沿运输巷道分别向上开设采准斜坡道和矿石溜井5，然后在矿块中间开设采场联络道2，采场联络道将各矿块回采单元与各分段平巷连通；最后进行矿块的划分，各回采单元沿矿体走向布置，长度为60m，宽度为矿体厚度，高度为矿体中段高度，各矿块单元之间预留长度3～4m、宽度为矿体厚度的永久隔离矿柱1，其采矿施工包括以下步骤：
第一步：掘进一分段一分层凿岩巷道11：在矿体下盘掘进断面规格为宽2.5m×高3m的一分段一分层凿岩巷道，并且在凿岩巷道的掘进过程中，巷道顶部相切于矿体进行掘进，参见图3；
第二步：下盘废石12切割：以一分段一分层凿岩巷道为自由面切割矿体下盘废石，形成采矿作业补偿空间，参见图4；
第三步：以一分段采场联络道道口为空间，向上挑顶矿体，逐步形成侧崩立槽13，侧崩立槽的垂直高度为6m，参见图5；
第四步：扇形炮孔施工：采用K41凿岩台车施工扇形炮孔14，参见图6；
第五步：侧向爆破形成拉底补偿空间15：以下部扇形炮孔作为拉底层起爆，回采时，以侧崩立槽为自由面，前进式崩落，分若干次崩落矿石，回采中处理顶板浮石，回采完毕后，采用小型设备搬运矿石至矿石溜井，拉底层形成上部扇形炮孔崩落自由面和补偿空间，参见图7；
第六步：上部扇形孔爆破回采：参见图8，上部扇形炮孔爆破回采过程中，以侧崩立槽为自由面，前进式崩落，分若干次崩落矿石，局部需要支护的位置采用支护，并用小型设备将矿石搬运至矿石溜井，全部采矿完毕后，处理顶板浮石；
第七步：一分段二分层联络巷道16施工：废石就地回填采空区17，倾斜向上形成一分段二分层联络巷道，压顶多余废石回填相邻采场采空区，同时确保一分段二分层底板施工高度比一分段回采后顶板高度低1～1.5m，参见图9；
第八步：按照第一步、第二步的步骤，同时掘进凿岩巷道和切割废石，并用废石就地回填采空区，其余全用尾砂将采空区充满，然后预留0.5m高用于胶结铺面，以确保下一分层工作平台强度，参见图10；
第九步：重复第三步至第七步的步骤，进行一分段二分层矿石回采作业，参见图11；
第十步：重复第一步至第九步的步骤，继续上一个分段回采；
按照上述步骤连续循环作业，直至回采至矿体顶柱，完成四个分段回采。
本实施例中所述K41凿岩台车的凿岩孔径为60mm，并采用人工接杆，每杆长度为0.915m，所需接杆数量由扇形炮孔孔深确定。
本实施例中每个分段回采两个分层，仅充填2次，回采高度约11m高，与一般工艺相比减少一个分层回采充填作业量，减少了作业强度，提高了作业效率。
本实施例中所述底柱设置于运输巷道与一分段之间。
本实施例中所述扇形炮孔的施工角度是根据实际爆破作业的需要进行试验来确定的。
本发明取得的有益效果：
1、本发明开凿了辅助的凿岩巷道，减少了分段分层回踩次数，由原来的一个分段需回采三个分层减少为两个分层，减少了作业工序和作业量，效率大幅度提高。
2、本发明的施工步骤能有效实现废石就地回填，降低了运输成本和贫化损失率。
本采矿方法能弥补全面采矿法和上向水平分层充填采矿法在缓倾斜薄矿体开采上的缺点，采用改进的机械化上向水平分层充填法工艺，能达到提高分段回采高度，降低采切比，掘进废石直接充填采空区以降低运输成本和减少贫化损失率，并且可以采用高效机械化作业以达到降低人工成本和劳动强度等效果。
Claims (3)
1.一种缓倾斜薄矿体的机械化高效采矿方法，首先将矿体中段自下而上划分为一分段、二分段、三分段和四分段四个分段，并在矿体中段预留8m底柱，分段高度12m，矿体中段回采高度3m；再进行采准布置，包括先在各分段开设分段平巷，再在底柱中开设运输巷道，并沿运输巷道分别向上开设采准斜坡道和矿石溜井，然后在矿块中间开设采场联络道，采场联络道将各矿块回采单元与各分段平巷连通；最后进行矿块的划分，各回采单元沿矿体走向布置，长度为60m，宽度为矿体厚度，高度为矿体中段高度，各矿块单元之间预留长度3～4m、宽度为矿体厚度的永久隔离矿柱，其特征在于：其采矿施工包括以下步骤：
第一步：掘进一分段一分层凿岩巷道：在矿体下盘掘进断面规格为宽2.5m×高3m的一分段一分层凿岩巷道，并且在凿岩巷道的掘进过程中，巷道顶部相切于矿体进行掘进；
第二步：下盘废石切割：以一分段一分层凿岩巷道为自由面切割矿体下盘废石，形成采矿作业补偿空间；
第三步：以一分段采场联络道道口为空间，向上挑顶矿体，逐步形成侧崩立槽，侧崩立槽的垂直高度为6m；
第四步：扇形炮孔施工：采用K41凿岩台车施工扇形炮孔；
第五步：侧向爆破形成拉底补偿空间：以下部扇形炮孔作为拉底层起爆，回采时，以侧崩立槽为自由面，前进式崩落，分若干次崩落矿石，回采中处理顶板浮石，回采完毕后，采用小型设备搬运矿石至矿石溜井，拉底层形成上部扇形炮孔崩落自由面和补偿空间；
第六步：上部扇形孔爆破回采：上部扇形炮孔爆破回采过程中，以侧崩立槽为自由面，前进式崩落，分若干次崩落矿石，局部需要支护的位置采用支护，并用小型设备将矿石搬运至矿石溜井，全部采矿完毕后，处理顶板浮石；
第七步：一分段二分层联络巷道施工：废石就地回填采空区，倾斜向上形成一分段二分层联络巷道，压顶多余废石回填相邻采场采空区，同时确保一分段二分层底板施工高度比一分段回采后顶板高度低1～1.5m；
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第十步：重复第一步至第九步的步骤，继续上一个分段回采；
按照上述步骤连续循环作业，直至回采至矿体顶柱，完成四个分段回采。
2.根据权利要求1所述的一种缓倾斜薄矿体的机械化高效采矿方法，其特征在于：所述K41凿岩台车的凿岩孔径为60mm，并采用人工接杆，每杆长度为0.915m，所需接杆数量由扇形炮孔孔深确定。
3.根据权利要求1所述的一种缓倾斜薄矿体的机械化高效采矿方法，其特征在于：每个分段回采两个分层，充填2次，回采高度为11m高。
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