CN105736009B - 用于急倾斜薄矿体的留矿堆浸嗣后充填采矿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于急倾斜薄矿体的留矿堆浸嗣后充填采矿方法。其技术方案是：采准结束后，在矿房底部进行切割拉底，掘进充填井(9)后在拉底空间底部铺设混凝土人工防渗假底，然后筑造人工防渗假巷(8)，在矿房内自下而上地分层回采待采矿体(10)。每次爆破落矿后，放出该次爆破落矿体积20~30%的矿石，由地下提升和运输系统运至地表，在地表筑堆溶浸。回采筑堆结束后，矿房内布置的喷洒器(6)将溶浸液喷淋在矿石堆(7)上，下渗的溶浸液通过出矿巷道(12)和出矿巷道联络道(3)汇集于集液平巷(14)。堆浸采矿结束后，先用废石(23)充填采场空区，然后对采场进行充填接顶。本发明具有集液效率高、采场接顶效果好和开采成本低的特点。
Description
技术领域
本发明属于急倾斜薄矿体的采矿方法领域。具体涉及一种用于急倾斜薄矿体的留矿堆浸嗣后充填采矿方法。
技术背景
对于地下急倾斜薄矿体的开采，传统上常用的采矿方法为空场法或充填法。空场法开采会在地下留下较多的采空区，形成潜在的安全隐患，威胁到矿区地表设施和人员的安全，不符合国家建设资源节约型环境友好型社会的战略要求，将逐步被淘汰。现阶段，充填法越来越受到重视，也是国家较为提倡的采矿方法。然而，充填法需要对采空区进行充填处理，开采成本较大。随着人工成本的较快上涨以及矿石价格的持续走低，传统充填法开采面临的成本压力将越来越大。
随着科学技术的飞速发展，溶浸采矿法作为一种新型采矿技术得到较大发展，已广泛应用于铜、铀、金、银、离子型稀土等矿床的开采。溶浸采矿法开采成本较低，有学者提出了将溶浸采矿法与留矿采矿法结相合用以开采地下矿体的思路(谢建兵，朱和玲，张新光．矿房留矿堆浸采矿方法研究与应用[J]．有色金属(矿山部分)，2009，61(2)：4-6．)，但由于溶浸液下渗规律的无序性，采用采场溜井收集溶浸后的富液的效果较差；同时，当采用敞开式堆浸方式时，该方法通过强制崩落顶柱来处理采场剩余空区，由于采场内的矿石堆结构较为松散，崩落顶柱后矿石堆的沉降可能会引起地表的变形破坏。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种集液效率高、采场接顶效果好和开采成本低的用于急倾斜薄矿体的留矿堆浸嗣后充填采矿方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案的具体步骤是：
1)采准切割
开拓工程结束后，由阶段运输巷道向待采矿房掘进穿脉巷道，由穿脉巷道沿矿体走向掘进出矿巷道联络道。再由出矿巷道联络道分别向矿房两侧的间柱掘进通风行人天井联络道，然后由出矿巷道联络道向矿房等间距地掘进出矿巷道。通风行人天井布置于间柱中，在通风行人天井的两侧沿垂直方向等高度地向矿房掘进采场联络道，采场联络道间的高度为4~5m，通风行人天井的底部与行人天井联络道连通。
采准结束后，在矿房底部进行切割拉底，形成高度为2~2.5m和宽度为矿体厚度的拉底空间。在拉底空间底部向下水平的顶柱等间距地掘进充填井，每个充填井的间距为10~11m，然后在拉底空间的底部铺设混凝土人工防渗假底，混凝土人工防渗假底的坡度为0.6~1%。在混凝土人工防渗假底上筑造一条人工防渗假巷，人工防渗假巷分别与各充填井连通，人工防渗假巷的两端与采场联络道连通。
2)回采筑堆
采准切割结束后，在矿房内自下而上地分层回采待采矿体，分层高度为3~4m。回采时采用浅孔凿岩机打水平炮孔进行爆破落矿，水平炮孔交错排列。每次爆破落矿后，放出该次爆落矿石体积20~30%的矿石，经出矿巷道运至矿石溜井，再由地下提升和运输系统运至地表，在地表筑堆溶浸。
回采时保留顶柱，顶柱的厚度为3~4m。当矿石堆与顶柱的距离为2~3m时，停止爆破。
3)堆浸采矿
回采筑堆结束后，在出矿巷道和出矿巷道联络道的底板铺设PVC防渗软板，在出矿巷道联络道与穿脉巷道的连接处砌筑隔墙。布液管通过充填井沿矿房长度方向布置在矿房内，布液管上均匀地设有喷洒器，喷洒器间的距离为6~8m。溶浸液通过喷洒器喷淋在爆落的矿石堆上，溶浸下渗的溶浸液通过出矿巷道和出矿巷道联络道汇集于集液井底部的集液平巷，集液平巷中的溶浸液通过布置在集液井联络道中的采集管道回收。
出矿巷道、出矿巷道联络道和集液平巷的坡度为0.6~0.8%。
4)充填接顶
堆浸采矿结束后，拆除布液设施。将采场采出的废石经地下提升和运输系统运至出矿巷道联络道，通过人工防渗假巷和充填井充填至采场空区，然后用接顶料对采场进行充填接顶。
所述集液平巷的底板和侧壁均铺设有PVC防渗软板。
所述的接顶料为地表溶浸后的细颗粒矿渣、混凝土砂浆和胶凝剂的混合物，接顶料通过充填井对采场进行充填接顶。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
①集液效率高
本发明采用浅孔凿岩机进行浅孔爆破落矿，矿石破碎块度合理，溶浸液浸出效果好。回采筑堆结束后，出矿巷道和出矿巷道联络道上均铺设有PVC防渗软板，溶浸液下渗到采场底部后可直接汇集于集液井底部的集液平巷，溶浸液流向确定，损失耗散少，故集液效率高。
②采场接顶效果好
本发明在拉底空间底部向下水平的顶柱等间距地掘进充填井，采场采出的废石可通过充填井均匀地回填至采场空区；同时，接顶料中所含的胶凝剂可使采场内回填的废石和采场内溶浸后的矿渣相互胶结密实，接顶后沉降量小，故采场接顶效果好。
③开采成本低
本发明爆破落矿后将每次爆落的矿石体积的70~80%的矿石保留在采场内进行堆浸开采，极大地减少了地下提升和运输系统的工作量；充填接顶时，首先将采场采出的废石回填至采场空区，减少了接顶料的使用量，降低了充填成本，故开采成本低。
因此，本发明具有集液效率高、采场接顶效果好和开采成本低的特点，适用于地下急倾斜薄矿体的开采。
附图说明
图1为本发明的一种采矿方法结构示意图；
图2为图1中的A-A向的剖面示意图；
图3为图1中的B-B向的剖面示意图；
图4为图1中的C-C向的剖面示意图；
图5为图1中的采场充填接顶后的效果示意图；
图6为图5中的I-I向的剖面示意图；
图7为本发明的采场底部溶浸液汇流示意图。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述，并非对其保护范围的限制。
实施例1
一种用于急倾斜薄矿体的留矿堆浸嗣后充填采矿方法。本实施例所述的急倾斜薄矿体为我国某地下硅酸铜矿床，矿体走向长度为100~140m，倾角为70~75°，平均厚度为4m，埋藏距地表250m。矿体下盘为石英岩，上盘为闪长岩，矿体和围岩均较为稳固，矿岩普氏系数f=6~10。
本实施例所述采矿法的具体步骤如下：
1)采准切割
开拓工程结束后，如图1~图4所示，由阶段运输巷道(1)向待采矿房掘进穿脉巷道(2)，由穿脉巷道(2)沿矿体走向掘进出矿巷道联络道(3)。再由出矿巷道联络道(3)分别向矿房两侧的间柱(18)掘进通风行人天井联络道(15)，然后由出矿巷道联络道(3)向矿房等间距地掘进出矿巷道(12)。通风行人天井(16)布置于间柱(18)中，在通风行人天井(16)的两侧沿垂直方向等高度地向矿房掘进采场联络道(17)，采场联络道(17)间的高度为4~5m，通风行人天井(16)的底部与行人天井联络道(15)连通。
采准结束后，如图1~图4所示，在矿房底部进行切割拉底，形成高度为2~2.5m和宽度为矿体厚度的拉底空间。在拉底空间底部向下水平的顶柱(4)等间距地掘进充填井(9)，每个充填井(9)的间距为10~11m，然后在拉底空间的底部铺设混凝土人工防渗假底，混凝土人工防渗假底的坡度为0.6~1%。在混凝土人工防渗假底上筑造一条人工防渗假巷(8)，人工防渗假巷(8)分别与各充填井(9)连通，人工防渗假巷(8)的两端与采场联络道(17)连通。
2)回采筑堆
采准切割结束后，如图1和图2所示，在矿房内自下而上地分层回采待采矿体(10)，分层高度为3~4m。回采时采用浅孔凿岩机打水平炮孔(19)进行爆破落矿，水平炮孔(19)交错排列。每次爆破落矿后，放出该次爆落矿石体积20~30%的矿石，经出矿巷道(12)运至矿石溜井(11)，再由地下提升和运输系统运至地表，在地表筑堆溶浸。
回采时保留顶柱(4)，顶柱(4)的厚度为3~4m。当矿石堆(7)与顶柱(4)的距离为2~3m时，停止爆破。
3)堆浸采矿
回采筑堆结束后，如图1~图4所示，在出矿巷道(12)和出矿巷道联络道(3)的底板铺设PVC防渗软板，在出矿巷道联络道(3)与穿脉巷道(2)的连接处砌筑隔墙(21)。布液管(5)通过充填井(9)沿矿房长度方向布置在矿房内，布液管(5)上均匀地设有喷洒器(6)，喷洒器(6)间的距离为6~8m。溶浸液通过喷洒器(6)喷淋在爆落的矿石堆(7)上，溶浸下渗的溶浸液通过出矿巷道(12)和出矿巷道联络道(3)汇集于集液井(13)底部的集液平巷(14)，集液平巷(14)中的溶浸液通过布置在集液井联络道(20)中的采集管道回收。
出矿巷道(12)、出矿巷道联络道(3)和集液平巷(14)的坡度为0.6~0.8%。
4)充填接顶
堆浸采矿结束后，拆除布液设施。如图5和图6所示，将采场采出的废石(23)经地下提升和运输系统运至出矿巷道联络道(3)，通过人工防渗假巷(8)和充填井(9)充填至采场空区，然后用接顶料(22)对采场进行充填接顶。
所述集液平巷(14)的底板和侧壁均铺设有PVC防渗软板。
所述的接顶料(22)为地表溶浸后的细颗粒矿渣、混凝土砂浆和胶凝剂的混合物，接顶料(22)通过充填井(9)对采场进行充填接顶。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下有益效果：
①集液效率高
本具体实施方式采用浅孔凿岩机进行浅孔爆破落矿，矿石破碎块度合理，溶浸液浸出效果好。回采筑堆结束后，出矿巷道(12)和出矿巷道联络道(3)上均铺设有PVC防渗软板。如图7所示，溶浸液下渗到采场底部后可直接汇集于集液井(13)底部的集液平巷(14)，溶浸液流向确定，损失耗散少，故集液效率高。
②采场接顶效果好
本具体实施方式在拉底空间底部向下水平的顶柱(4)等间距地掘进充填井(9)，采场采出的废石(23)可通过充填井(9)均匀地回填至采场空区；同时，接顶料(22)中所含的胶凝剂可使采场内回填的废石(23)和采场内溶浸后的矿渣相互胶结密实，充填后沉降量小，故采场接顶效果好。
③开采成本低
本具体实施方式爆破落矿后将每次爆落的矿石体积的70~80%的矿石保留在采场内进行堆浸开采，极大地减少了地下提升和运输系统的工作量；充填接顶时，首先将采场采出的废石回填至采场空区，减少了接顶料的使用量，降低了充填成本，故开采成本低。
因此，本具体实施方式具有集液效率高、采场接顶效果好和开采成本低的特点，适用于地下急倾斜薄矿体的开采。
Claims (3)
1.一种用于急倾斜薄矿体的留矿堆浸嗣后充填采矿方法，其特征在于所述采矿方法的具体步骤是：
1)采准切割
开拓工程结束后，由阶段运输巷道(1)向待采矿房掘进穿脉巷道(2)，由穿脉巷道(2)沿矿体走向掘进出矿巷道联络道(3)；再由出矿巷道联络道(3)分别向矿房两侧的间柱(18)掘进通风行人天井联络道(15)，然后由出矿巷道联络道(3)向矿房等间距地掘进出矿巷道(12)；通风行人天井(16)布置于间柱(18)中，在通风行人天井(16)的两侧沿垂直方向等高度地向矿房掘进采场联络道(17)，采场联络道(17)间的高度为4～5m，通风行人天井(16)的底部与行人天井联络道(15)连通；
采准结束后，在矿房底部进行切割拉底，形成高度为2～2.5m和宽度为矿体厚度的拉底空间；在拉底空间底部向下水平的顶柱(4)等间距地掘进充填井(9)，每个充填井(9)的间距为10～11m，然后在拉底空间的底部铺设混凝土人工防渗假底，混凝土人工防渗假底的坡度为0.6～1％；在混凝土人工防渗假底上筑造一条人工防渗假巷(8)，人工防渗假巷(8)分别与各充填井(9)连通，人工防渗假巷(8)的两端与采场联络道(17)连通；
2)回采筑堆
采准切割结束后，在矿房内自下而上地分层回采待采矿体(10)，分层高度为3～4m；回采时采用浅孔凿岩机打水平炮孔(19)进行爆破落矿，水平炮孔(19)交错排列；每次爆破落矿后，放出该次爆落矿石体积20～30％的矿石，经出矿巷道(12)运至矿石溜井(11)，再由地下提升和运输系统运至地表，在地表筑堆溶浸；
回采时保留顶柱(4)，顶柱(4)的厚度为3～4m；当矿石堆(7)与顶柱(4)的距离为2～3m时，停止爆破；
3)堆浸采矿
回采筑堆结束后，在出矿巷道(12)和出矿巷道联络道(3)的底板铺设PVC防渗软板，在出矿巷道联络道(3)与穿脉巷道(2)的连接处砌筑隔墙(21)；布液管(5)通过充填井(9)沿矿房长度方向布置在矿房内，布液管(5)上均匀地设有喷洒器(6)，喷洒器(6)间的距离为6～8m；溶浸液通过喷洒器(6)喷淋在爆落的矿石堆(7)上，溶浸下渗的溶浸液通过出矿巷道(12)和出矿巷道联络道(3)汇集于集液井(13)底部的集液平巷(14)，集液平巷(14)中的溶浸液通过布置在集液井联络道(20)中的采集管道回收；
出矿巷道(12)、出矿巷道联络道(3)和集液平巷(14)的坡度为0.6～0.8％；
4)充填接顶
堆浸采矿结束后，拆除布液设施；将采场采出的废石(23)经地下提升和运输系统运至出矿巷道联络道(3)，通过人工防渗假巷(8)和充填井(9)充填至采场空区，然后用接顶料(22)对采场进行充填接顶。
2.根据权利要求1所述的用于急倾斜薄矿体的留矿堆浸嗣后充填采矿方法，其特征在于所述集液平巷(14)的底板和侧壁均铺设有PVC防渗软板。
3.根据权利要求1所述的用于急倾斜薄矿体的留矿堆浸嗣后充填采矿方法，其特征在于所述的接顶料(22)为地表溶浸后的细颗粒矿渣、混凝土砂浆和胶凝剂的混合物，接顶料(22)通过充填井(9)对采场进行充填接顶。
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