CN106223955B - 一种菱形梯段胶结充填采矿法 - Google Patents
一种菱形梯段胶结充填采矿法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于采矿方法技术领域，具体涉及一种菱形梯段胶结充填采矿法，该方法将矿块沿垂直方向划分为5个分段，每个菱形采场设一条集中出矿巷道和一条充填平巷，可在不同的分段水平进行掘进、凿岩、爆破工作；采场每次爆破推进，当空区达到临界状态时，即开始充填；如矿体厚度不足以形成菱形回采状态，则将中间两条凿岩巷道规整为一条凿岩巷道，呈半菱形状采场上向梯段式回采，本发明相对于传统的充填采矿方法，能形成“∧”形顶板，这种顶板类型能够起到应力拱、应力隔绝和应力控制作用，可有效的解除某些赋存条件复杂的矿体中水平应力大于垂直应力的不利影响；同时可实现强掘、强采、强充，可空分发挥机械设备能力及使用效率，增大矿块生产能力。
Description
技术领域
本发明属于采矿方法技术领域，具体涉及一种菱形梯段胶结充填采矿法。
背景技术
传统的采矿方法设计和施工是根据经验来进行的，当开挖活动是在小范围内和接近地表的深度进行的时候，这时矿区地应力状态往往是垂直应力大于水平应力，经验类比得出的采矿方法往往是有效的。但随着开挖规模的不断扩大造成应力的转移和集中、深部应力场的变化、矿体赋存地质条件复杂时，这时开采区域的地应力状态往往是水平应力大于垂直应力，这对矿体的开采及巷道的稳定十分不利；此时，经验类比法得出的采矿方法已越来越失去作用；因此，在掌握了具体工程区域的地应力条件的前提下，创新采矿方法，从而保证围岩稳定性的前提下，最大限度的增加矿石产量，提高矿山经济效益，十分必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可在水平应力大于垂直应力的倾斜中厚以上矿体采矿作业中推广应用的菱形梯段胶结充填采矿法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种菱形梯段胶结充填采矿法，该方法按照下述步骤进行：
1）回采矿块沿走向布置，采用脉外采准系统；矿块沿垂直方向每隔12m高将整个矿块划分为5个分段，每个菱形回采高度24m，最大回采宽度14m；每个菱形采场设一条集中出矿平巷4、出矿横巷5和一条充填平巷3，可在不同的分段水平进行掘进、凿岩、爆破工作；采场每次爆破推进5-6m，当空区达到临界状态时，即开始充填；如矿体厚度不足以形成菱形回采状态，则将中间两条凿岩巷道2规整为一条凿岩巷道2，呈半菱形状采场上向梯段式回采；
2）采准工作时，利用斜坡道作为采区上下分段的主要通道，分段巷道为分段横巷1，分段横巷1通过布置在矿体下盘的联络道连通斜坡道；凿岩巷道2沿矿体走向布置，每个分段的凿岩巷道2的位置、数量及长度，分别根据采矿工艺，矿体宽度和走向长度确定；在每个菱形采场底部均布置一条上盘或下盘出矿平巷4和出矿横巷5，出矿平巷4主要用于连通各个出矿横巷5与分段横巷1；在矿块两端下盘和矿块中部上盘位置各布置一条溜井6，此三条溜井6可根据采场不同回采、充填时期，而作为矿石井、废石井和排水井，并可交替使用；切割工作时，每个采场均设一条切割天井，切割天井布置在采场中央或一条侧，切割天井布置在采场中央时，矿块从中间向两端后退式回采，切割天井布置在采场一条侧时，矿块从一条端向另一条端后退式回采；回采时，切割槽为菱形状；
3）回采工艺：a、回采顺序：矿体以一个菱形接一个菱形梯段式上向回采；分段横巷1顶部的矿柱，待各分段全部回收后再由下而上分段回采；b、中深孔7落矿，采场每次爆破推进2-3排中深孔7，上下分段保持垂直工作面或上分段超前下分段1-2排中深孔7，以保证上分段爆破作业的安全；c、采场新鲜风流由中段大巷进入各分段横巷1进入采场；污风经溜井6向上进入上部中段回风巷；d、出矿：崩落矿石9借自重落到采场底部，用铲运机经底部出矿横巷5、出矿平巷4运至溜井6；
4）采场充填采用从上分段充填的工艺；菱形采场下半部分采空区可用低强度胶结充填，上半部分采空区较高强度的胶结充填，充填到上一条分段回采平巷的顶板时，必须采用高强度充填。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明相对于传统的充填采矿方法，本发明能够形成“∧”形顶板，这种顶板类型能够起到应力拱、应力隔绝和应力控制作用，可以有效的解除某些赋存条件复杂的矿体中水平应力大于垂直应力的不利影响；同时本采矿方法可以实现强掘、强采、强充，可以空分发挥机械设备能力及使用效率，增大矿块生产能力。
附图说明
图1为本发明沿矿体走向方向的剖面图；
图2为图1中垂直矿体走向方向的剖面图；
图中：1.分段横巷；2.凿岩巷道；3.充填平巷；4.出矿平巷；5.出矿横巷；6.溜井；7.中深孔；8.充填体；9.崩落矿石。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1-2所示，一种菱形梯段胶结充填采矿法，该方法按照下述步骤进行：
1）回采矿块沿走向布置，采用脉外采准系统；矿块沿垂直方向每隔12m高将整个矿块划分为5个分段，每个菱形回采高度24m，最大回采宽度14m；每个菱形采场设一条集中出矿平巷4、出矿横巷5和一条充填平巷3，可在不同的分段水平进行掘进、凿岩、爆破工作；采场每次爆破推进5-6m，当空区达到临界状态时，即开始充填；如矿体厚度不足以形成菱形回采状态，则将中间两条凿岩巷道2规整为一条凿岩巷道2，呈半菱形状采场上向梯段式回采；
2）采准工作时，利用斜坡道作为采区上下分段的主要通道，分段巷道为分段横巷1，分段横巷1通过布置在矿体下盘的联络道连通斜坡道；凿岩巷道2沿矿体走向布置，每个分段的凿岩巷道2的位置、数量及长度，分别根据采矿工艺，矿体宽度和走向长度确定；在每个菱形采场底部均布置一条上盘或下盘出矿平巷4和出矿横巷5，出矿平巷4主要用于连通各个出矿横巷5与分段横巷1；在矿块两端下盘和矿块中部上盘位置各布置一条溜井6，此三条溜井6可根据采场不同回采、充填时期，而作为矿石井、废石井和排水井，并可交替使用；切割工作时，每个采场均设一条切割天井，切割天井布置在采场中央或一条侧，切割天井布置在采场中央时，矿块从中间向两端后退式回采，切割天井布置在采场一条侧时，矿块从一条端向另一条端后退式回采；回采时，切割槽为菱形状；
3）回采工艺：a、回采顺序：矿体以一个菱形接一个菱形梯段式上向回采；分段横巷1顶部的矿柱，待各分段全部回收后再由下而上分段回采；b、中深孔7落矿，采场每次爆破推进2-3排中深孔7，上下分段保持垂直工作面或上分段超前下分段1-2排中深孔7，以保证上分段爆破作业的安全；c、采场新鲜风流由中段大巷进入各分段横巷1进入采场；污风经溜井6向上进入上部中段回风巷；d、出矿：崩落矿石9借自重落到采场底部，用铲运机经底部出矿横巷5、出矿平巷4运至溜井6；
4）采场充填采用从上分段充填的工艺；菱形采场下半部分采空区可用低强度胶结充填，上半部分采空区较高强度的胶结充填，充填到上一条分段回采平巷的顶板时，必须采用高强度充填。
实施例1
某铅锌多金属矿地质条件复杂，矿岩条件差，地压活动频繁，先后试验了无底柱分段崩落法、巷道式充填采矿法等多种方法，均未起到良好的效果。为此，矿山在五中段（1620~1644m水平）600~700线试验了本发明所述的采矿法。试验区域矿体赋存于石英角斑凝灰岩中，矿体厚度8~24m，该地段地压活动频繁，原岩应力测量表明，该地段水平应力为垂直应力的2.43倍，水平应力大于水平应力大于垂直应力，这对矿体的开采及巷道的稳定十分不利。试验区块的具体实施方式为：
1）回采矿块沿走向布置，采用脉外采准系统；矿块沿垂直方向每隔12m高将整个矿块划分为5个分段，每个菱形回采高度24m，最大回采宽度14m；每个菱形采场设一条集中出矿巷道和一条充填平巷3，可在不同的分段水平进行掘进、凿岩、爆破工作；采场每次爆破推进5~6m，当空区达到临界状态时，即开始充填；如矿体厚度不足以形成菱形回采状态，则将中间两条凿岩巷道规整为一条凿岩巷道，呈半菱形状采场上向梯段式回采。
2）采准工作时，利用斜坡道作为采区上下分段的主要通道，斜坡道断面尺寸为3.7×3.65m；分段巷道包括分段平巷和分段横巷1，用于连通斜坡道与采场，分段平巷布置在矿体下盘，分段巷道断面为3×2.7m；凿岩巷道2沿矿体走向布置，每个分段的凿岩巷道2的位置、数量及每条凿岩巷道2的长度，分别根据采矿工艺，矿体宽度和走向长度确定，凿岩巷道2断面为3×3m；在每个菱形采场底部均布置一条上盘或下盘出矿平巷4和出矿横巷5，出矿平巷4主要用于连通各个出矿横巷5与分段横巷1，断面为2.5×2.5m；在矿块两端下盘和矿块中部上盘位置各布置一条溜井6，此三条溜井6可根据采场不同回采、充填时期，而作为矿石井、废石井和排水井，并可交替使用，各类巷道在矿岩条件较好时，可采用喷锚网支护；在矿岩接触带及应力集中区，必须采用喷锚网临时支护与浇筑砼砌碹永久支护；采场的切割工作包括切割天井和切割横巷，每个采场均设一条切割天井，切割天井布置在采场中央或一条侧，切割天井布置在采场中央时，矿块从中间向两端后退式回采，切割天井布置在采场一条侧时，矿块从一条端向另一条端后退式回采，每段切割天井长24m，断面2×2m；回采时，利用切割横巷（断面3×3m）和切割天井拉开一个菱形状切割槽。
3）回采工艺：a、回采顺序：通过数值模拟计算分析确定：矿体以一个菱形接一个菱形梯段式上向回采；分段横巷1顶部的矿柱，待各分段全部回收后再由下而上分段回采；b、分段落矿采用YG-90型凿岩机，凿上向扇形中深孔7，中深孔7直径65mm，最小抵抗线1.4~1.6m。采场每次爆破推进5~6m（2~3排中深孔7，上下分段保持垂直工作面或上分段超前下分段1~2排中深孔7，以保证上分段爆破作业的安全；c、采场新鲜风流由中段运输大巷经斜坡道、联络巷道进入各分段平巷，在经分段横巷1进入采场；污风经溜井6向上进入上部中段回风巷；d、出矿：崩落矿石9借自重落到采场底部受矿巷道，用铲运机经底部出矿短穿和出矿道运至溜井6，矿石经溜井6放至1604m水平，经振动放矿机放入2m3矿车。
4）采场充填采用木挡墙封口，滤水软管滤水，从上分段充填的工艺；菱形采场下半部分采空区可用低强度胶结充填，灰砂比1:15~1:20；上半部分采空区较高强度的胶结充填，灰砂比1:8~1:4；充填到上一条分段回采平巷的顶板时，必须采用高强度充填，灰砂比1:4。
Claims (1)
1.一种菱形梯段胶结充填采矿法，其特征在于：该方法按照下述步骤进行：
1)回采矿块沿走向布置，采用脉外采准系统；矿块沿垂直方向每隔12m高将整个矿块划分为5个分段，每个菱形回采高度24m，最大回采宽度14m；每个菱形采场设一条集中出矿平巷（4）、出矿横巷（5）和一条充填平巷（3），可在不同的分段水平进行掘进、凿岩、爆破工作；采场每次爆破推进5-6m，当空区达到临界状态时，即开始充填；如矿体厚度不足以形成菱形回采状态，则将中间两条凿岩巷道（2）规整为一条凿岩巷道（2），呈半菱形状采场上向梯段式回采；
2)采准工作时，利用斜坡道作为采区上下分段的主要通道，分段巷道为分段横巷（1），分段横巷（1）通过布置在矿体下盘的联络道连通斜坡道；凿岩巷道（2）沿矿体走向布置，每个分段的凿岩巷道（2）的位置、数量及长度，分别根据采矿工艺，矿体宽度和走向长度确定；在每个菱形采场底部均布置一条上盘或下盘出矿平巷（4）和出矿横巷（5），出矿平巷（4）主要用于连通各个出矿横巷（5）与分段横巷（1）；在矿块两端下盘和矿块中部上盘位置各布置一条溜井（6），此三条溜井（6）可根据采场不同回采、充填时期，而作为矿石井、废石井和排水井，并可交替使用；切割工作时，每个采场均设一条切割天井，切割天井布置在采场中央或一条侧，切割天井布置在采场中央时，矿块从中间向两端后退式回采，切割天井布置在采场一条侧时，矿块从一条端向另一条端后退式回采；回采时，切割槽为菱形状；
3)回采工艺：a、回采顺序：矿体以一个菱形接一个菱形梯段式上向回采；分段横巷（1）顶部的矿柱，待各分段全部回收后再由下而上分段回采；b、中深孔（7）落矿，采场每次爆破推进2-3排中深孔（7），上下分段保持垂直工作面或上分段超前下分段1-2排中深孔（7），以保证上分段爆破作业的安全；c、采场新鲜风流由中段大巷进入各分段横巷（1）进入采场；污风经溜井（6）向上进入上部中段回风巷；d、出矿：崩落矿石（9）借自重落到采场底部，用铲运机经底部出矿横巷（5）、出矿平巷（4）运至溜井（6）；
4)采场充填采用从上分段充填的工艺；菱形采场下半部分采空区可用低强度胶结充填，上半部分采空区较高强度的胶结充填，充填到上一条分段回采平巷的顶板时，必须采用高强度充填。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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