CN106285677A - 超前上向进路扩帮回采分区充填间柱开采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种超前上向进路扩帮回采分区充填间柱开采方法，涉及地下矿山开采技术领域，为解决上向分层充填法回采充填矿房的间柱时空顶高度大及充填体接顶不充分的问题而设计。该方法将矿体划分为矿房和矿柱，一步骤回采所述矿房并充填，二步骤回采所述矿柱并充填，间柱回采自下而上分层落矿，每一分层均在其超前进路内扩帮回采，并为下一分层的回采形成超前进路。超前进路能够使本分层的充填充分接顶，有效降低空顶高度。
Description
技术领域
本发明涉及地下矿山开采技术领域，尤其是涉及一种超前上向进路扩帮回采分区充填间柱开采方法。
背景技术
针对充填矿房的间柱，可以采用空场法、充填法和崩落法三类方法回采。空场法回采充填矿房的间柱主要包括留矿法、分段凿岩阶段矿房法、VCR法；根据矿岩稳固性和地压大小，充填法回采充填矿房的间柱可以分为上向分层充填法、下向分层充填法和分段充填法。矿房用水砂或废石充填时才用崩落法回采间柱，其主要包括分层崩落法、无底柱分段崩落法和有底柱分段崩落法。采用空场法回采间柱的基本条件是：矿岩稳固、矿体赋存稳定、形态规整、矿体的倾角适宜而且矿房充填体强度大，若矿岩性质和矿床赋存条件不能保证在低贫化下获得高回收率，则不宜采用。而充填法回采充填矿房的间柱时，又容易出现充填体质量差而且接顶不充分，致使间柱采场出现应力集中显著的现象，开采安全条件差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超前上向进路扩帮回采分区充填间柱开采方法，以解决上向分层充填法回采充填矿房的间柱时空顶高度大及充填体接顶不充分的现有技术难题。
本发明是一种超前上向进路扩帮回采分区充填间柱开采方法，将矿体划分为矿房和矿柱，首先，回采所述矿房并充填；然后，回采所述矿柱并充填；间柱的回采自下而上分层落矿，每一分层均在其超前进路内扩帮回采，并为下一分层的回采开拓相应的超前进路。
进一步的，在回采空间内，采用凿岩机凿水平平行浅眼，所述水平平行浅眼平行于进路中心线，以进路为自由面爆破，并在进路上方压顶形成所述超前进路。
进一步的，在进路内凿水平平行眼，以回采空间为自由面和补偿空间爆破落矿，在进路内挑顶形成所述超前进路。
进一步的，每个分层回采后均充填至上一分层的所述超前进路的底板标高位置。
进一步的，分层回采后充填，分层充填体的上部为胶结面，视矿山开采技术指标要求及对充填工艺熟练程度采用分层一次充填或分区多次充填。
进一步的，顶柱先于间柱开采，顶柱的底部保留0.5～2m的护顶矿层。
进一步的，间柱采场的两翼均架设有双格天井，其中，一格为顺路溜矿井，另一格为顺路人行脱水井。
进一步的，所述间柱的采准工程包括如下步骤：
(一)在所述间柱的底部，自中段运输巷掘进出矿巷；在所述间柱的中间位置处，自上中段的运输水平掘进上中段回风巷，且所述上中段回风巷与所述超前进路平行；
(二)自所述出矿巷掘进充填通风井，所述充填通风井连通所述上中段回风巷；
(三)以所述出矿巷为自由面和作业空间形成拉底层，回采完毕后，在所述拉底层内构筑钢筋混凝土假底并架设人工出矿巷。
进一步的，新鲜风流由所述中段运输巷、所述出矿巷和顺路人行脱水井进入至采场工作面，污风经所述充填通风井排送至所述上中段回风巷。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
间柱回采自下而上分层落矿，每一分层(最顶层除外)回采后均在中部向上超采形成下一回采过程的超前进路，超前进路能够使本分层的充填充分接顶，有效降低空顶高度。除此之外，超前进路还可用于通风，或作为下一分层回采时的作业空间和自由面，能够缓解因独头作业造成的通风困难的问题，提高回采作业的安全性，提高采矿的工效，同时降低采矿成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的超前上向进路扩帮回采分区充填间柱开采方法的一种实施例的剖面主视图(图5的A-A剖面图)；
图2为图1所示的实施例中超前进路扩帮回采水平的俯视图(图1的B-B剖面图)；
图3是图1所示的实施例中中间柱采场全分段扩帮回采后的俯视图(图1的C-C剖面图)；
图4是图1所示的实施例中底部结构水平的俯视图(图1的D-D剖面图)；
图5是图1所示的实施例中间柱采场回采的侧视图(图1的E-E剖面图)。
附图标记：
1-顶底柱 2-间柱 3-胶结充填体
4-钢筋混凝土假底 5-中段运输巷 6-上中段回风巷
7-出矿巷 8-低强度胶结充填体 9-双格天井
10-充填通风井 11-超前进路
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1为本发明提供的超前上向进路扩帮回采分区充填间柱开采方法的一种实施例的剖面主视图(图5的A-A剖面图)；图2为图1所示的实施例中超前进路扩帮回采水平的俯视图(图1的B-B剖面图)；图3是图1所示的实施例中中间柱采场全分段扩帮回采后的俯视图(图1的C-C剖面图)；图4是图1所示的实施例中底部结构水平的俯视图(图1的D-D剖面图)；图5是图1所示的实施例中间柱采场回采的侧视图(图1的E-E剖面图)。
本实施例提供一种超前上向进路扩帮回采分区充填间柱开采方法，将矿体划分为矿房和矿柱，首先，回采矿房并充填；然后，回采矿柱并充填；间柱2回采自下而上分层落矿，每一分层均在其超前进路11内扩帮回采，并为下一分层的回采开拓相应的超前进路11。
根据盘区或采场间柱2的不同形式，间柱采场可分为沿矿体走向和垂直矿体走向两种布置方式。垂直矿体走向布置时，采场长度为矿体厚度，宽为间柱2的宽度；沿采场走向布置时，采场长度与一步骤采场相同，采场宽为间柱2的宽度。间柱2的高度与阶段高度一致，一般为40～60m，分层高2.5～3.0m。为简化回采步骤，降低矿石贫化与损失，间柱2回采不留底柱，可以构筑人工出矿巷7。
将矿体划分为矿房和矿柱，首先，对矿房回采并充填，如图2所示，矿房采用胶结充填体3进行充填；然后回采矿柱并充填。矿柱包括顶柱、底柱和间柱2，间柱2回采自下而上分层落矿，每一分层(最顶层除外)回采后均在中部向上超采形成超前进路11，超前进路11不但有利于本分层的充填充分接顶、降低空顶高度，还可以作为下一回采过程的作业空间和自由面。除此之外，该超前进路11还可用于通风，能够缓解因独头作业造成的通风困难的问题，提高了回采作业的安全性，也较大的提高了采矿的工效，同时降低了采矿成本。较之分层充填采矿法或进路充填采矿法，创造性地设计了超前进路11，改善了回采效率、通风、充填接顶等一系列问题。
本实施例提供的超前上向进路扩帮回采分区充填间柱开采方法适合于“三下”及风景名胜区内高价值矿床充填法开采后盘区或采场间柱回采，尤其当围岩稳固性条件差时，可有效控制地表沉降及岩移，大大提升回采安全程度，显著降低回采的贫损指标，实现间柱2的安全经济开采。此外，本实施例提供的超前上向进路扩帮回采分区充填间柱开采方法也适用于矿房的回采，具体过程，与间柱2的回采方法相似，此处不再进行重复说明。
在上述实施例的基础上，具体地，在回采空间内，采用凿岩机凿水平平行浅眼，水平平行浅眼平行于进路中心线，以进路为自由面爆破，并在进路上方压顶形成超前进路11。
如图2所示，超前进路11为下方的分层回采时开拓的超前进路，为本分层回采的进路。
间柱2回采自下而上分层落矿，每个作业循环的第一分层在超前进路11内扩帮回采，第二分层则是站在第一分层的矿堆上采用压顶的方式回采形成下一作业循环的超前进路11。具体的落矿方式为：
在回采空间内采用气腿式凿岩机凿平行于进路中心线的水平平行浅眼，即炮孔平行于进路的中心线，以进路为自由面爆破，并在进路上方压顶形成超前进路11，压顶的炮孔仍平行于进路中心线。
在回采空间内凿平行于进路中心线的水平平行浅眼，以进路为自由面爆破、落矿，并在进路上方压顶形成超前进路11，完成本分层的落矿并形成下一分层回采的超前进路11。
在上述实施例的基础上，具体地，在进路内凿水平平行眼，以回采空间为自由面和补偿空间爆破落矿，在进路内挑顶形成超前进路11。
间柱2回采自下而上分层落矿，每个作业循环的第一分层在超前进路11内扩帮回采，第二分层则站在矿堆上采用浅眼挑顶回采，形成下一作业循环的超前进路11。具体的落矿方式为：
在进路内凿水平平行眼，炮孔与进路的中心线成一定交角，以回采空间为自由面和补偿空间爆破落矿，在进路内挑顶形成超前进路11。既完成了本分层的落矿，又形成了下一分层回采的超前进路11。
采用气腿式钻机凿浅眼落矿，炮孔孔径Ф38～42mm。当采用水平平行眼落矿时，孔深2.0～3.0m，分层回采高度2.5～3.0m，空顶高度2.5～3.0m，当矿体较稳固时，最大空顶高度可达5.0～6.0m，充填后仅剩下进路回采作业空间。2号岩石炸药药卷爆破，毫秒微差导爆管雷管起爆，崩落的矿石用电耙出矿或人工出矿至顺路溜矿井。
在上述实施例的基础上，具体地，每个分层回采后均充填至上一分层的超前进路11的底板标高位置。
如图2和图3所示，间柱2回采自下而上分层落矿，每个作业循环的第一分层在超前进路11内扩帮回采，站在矿堆上采用浅孔挑顶或压顶，形成下一作业循环的超前进路11。因为超前进路11的存在使得本分层的充填能够充分接顶，有利于降低空顶高度。
分层回采后充填至上一分层的超前进路11的底板标高位置，充填充分接顶，降低了空顶高度，有利于上方的分层的回采工作的安全进行。
在上述实施例的基础上，具体地，分层回采后充填，分层充填体的上部为胶结面。
采空区的充填可以采用胶结充填，也可以采用非胶结充填。
间柱采场充填采用分级尾砂充填，因分层回采的技术要求，间柱2回采后充填采用胶结充填形成胶面层，既便于在分层充填面上进行回采作业，又能够减少甚至避免矿石中混入充填填料而导致矿石的贫化率升高的情况出现。
分层充填体的上部为胶面层，胶面层即达到了减少甚至避免矿石中混入充填填料目的，胶面层以下可以为胶结充填，也可以为非胶结充填。
在上述实施例的基础上，具体地，分层回采后，胶结充填。具体地，可以采用灰砂比范围为1:12～1:15的低强度胶结充填体8进行充填。充填料在地表充填站制备后，经管道输送至间柱采场的采空区进行充填。视矿山开采技术指标要求及对充填工艺熟练程度采用分层一次充填或分区多次充填，充填高度为超前进路11的底板标高位置，充填前加高顺路溜矿井和顺路人行脱水井至设计高度。充填后经过2～3天的滤水时间即开始下一分层的回采。
回采后，胶结充填，在满足便于在分层充填面上进行回采作业，又能够减少甚至避免因矿石中混入充填填料而导致矿石的贫化率升高的情况出现，同时又能够简化工艺、提高工作效率。
在上述实施例的基础上，具体地，顶柱先于间柱2开采，顶柱的底部保留0.5～2.0m的护顶矿层。
如图5所示，顶底柱1为上中段的底柱，下中段的顶柱。
充填体的强度低，在顶柱先于间柱2开采时，若间柱2直接采至顶柱开采后形成的充填体，则容易出现顶柱充填体垮落的情况，采至顶柱的底部充填体时留0.5～2.0m的护顶矿层，增加采场顶板的强度，有利于回采工作的安全进行，也有利于控制矿石的贫化率。
作为一种具体可实施方式，采至顶柱的底部充填体时留1～2m的护顶矿层，增大护顶矿层的最小厚度，以使回采工作的安全进行更有保障。
此外，分层在扩帮回采时，根据两侧充填体的情况，可以留厚度为1m左右的矿壁，以防止两帮的岩层垮落。
在上述实施例的基础上，具体地，间柱采场的两翼均架设有双格天井9，其中，一格为顺路溜矿井，另一格为顺路人行脱水井。
随着回采的进行从拉底层开始向上架设双格天井9，即顺路溜矿井和顺路人行脱水井，双格天井9的上端与充填通风井10连通，下端则通过出矿巷7与中段运输巷5连通。
如图2-图4所示，在间柱2采场的两侧各顺路架设一个双格天井9，一格为顺路溜矿井，一格为顺路人行脱水井，方便矿石的运出及人员进去采场。
在上述实施例的基础上，具体地，间柱2的采准工程包括如下步骤：
(一)在间柱2的底部，自中段运输巷5掘进出矿巷7；在间柱2的中间位置处，自上中段的运输水平掘进上中段回风巷6，且上中段回风巷6与超前进路11平行；
(二)自出矿巷7掘进充填通风井10，充填通风井10联通上中段回风巷6；
(三)以出矿巷7为自由面和作业空间形成拉底层，回采完毕后，在拉底层内构筑钢筋混凝土假底4并架设人工出矿巷。
间柱2先于底柱开采时，拉底层回采完毕后构筑钢筋混凝土假底4，能够防止因充填体的强度低，造成拉底层垮落，废石等混入矿石从而造成矿石的贫化率增大的情况出现。
通过采准工程掘进回采所必要的井巷工程，为矿体的开采做好了准备工作。
若脉外有可供利用的探矿穿脉、天井及副穿，可以利用原有探矿工程，而无需增加新的工程量。
在上述实施例的基础上，具体地，新鲜风流由中段运输巷5、出矿巷7和顺路人行脱水井进入至采场工作面，污风经充填通风井10排送至上中段回风巷6。
新鲜风流进入采场，同时排出污风，有利于保持工作面的通风顺畅，达到稀释有害气体、保障回采工作安全进行的目的。
在上述实施例的基础上，具体地，为保证间柱2回采安全，回采过程中应加强顶板管理，及时充填，并采取应力、应变、位移等观测手段，对回采过程中间柱2顶板压力显现进行监测，掌握规律，做出安全预报，同时在试验过程中探索合理的爆破参数和爆破工艺，以减少爆破作业对矿体和充填体的破坏。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种超前上向进路扩帮回采分区充填间柱开采方法，将矿体划分为矿房和矿柱，首先，回采所述矿房并充填；然后，回采所述矿柱并充填；其特征在于，间柱(2)的回采自下而上分层落矿，每一分层均在其超前进路(11)内扩帮回采，并为下一分层的回采开拓相应的超前进路(11)。
2.根据权利要求1所述的超前上向进路扩帮回采分区充填间柱开采方法，其特征在于，在回采空间内，采用凿岩机凿水平平行浅眼，所述水平平行浅眼平行于进路中心线，以进路为自由面爆破，并在进路上方压顶形成所述超前进路(11)。
3.根据权利要求1所述的超前上向进路扩帮回采分区充填间柱开采方法，其特征在于，在进路内凿水平平行眼，以回采空间为自由面和补偿空间爆破落矿，在进路内挑顶形成所述超前进路(11)。
4.根据权利要求1-3任一项所述的超前上向进路扩帮回采分区充填间柱开采方法，其特征在于，每个分层回采后均充填至上一分层的所述超前进路(11)的底板标高位置。
5.根据权利要求1-3任一项所述的超前上向进路扩帮回采分区充填间柱开采方法，其特征在于，分层回采后充填，分层充填体的上部为胶结面。
6.根据权利要求1-3任一项所述的超前上向进路扩帮回采分区充填间柱开采方法，其特征在于，分层回采后，胶结充填。
7.根据权利要求1-3任一项所述的超前上向进路扩帮回采分区充填间柱开采方法，其特征在于，顶柱先于间柱开采，顶柱的底部保留0.5～2m的护顶矿层。
8.根据权利要求1-3任一项所述的超前上向进路扩帮回采分区充填间柱开采方法，其特征在于，间柱采场的两翼均架设有双格天井(9)，其中，一格为顺路溜矿井，另一格为顺路人行脱水井。
9.根据权利要求8所述的超前上向进路扩帮回采分区充填间柱开采方法，其特征在于，所述间柱(2)的采准工程包括如下步骤：
(一)在所述间柱(2)的底部，自中段运输巷(5)掘进出矿巷(7)；在所述间柱(2)的中间位置处，自上中段的运输水平掘进上中段回风巷(6)，且所述上中段回风巷(6)与所述超前进路(11)平行；
(二)自所述出矿巷(7)掘进充填通风井(10)，所述充填通风井(10)连通所述上中段回风巷(6)；
(三)以所述出矿巷(7)为自由面和作业空间形成拉底层，回采完毕后，在所述拉底层内构筑钢筋混凝土假底(4)并架设人工出矿巷。
10.根据权利要求9所述的超前上向进路扩帮回采分区充填间柱开采方法，其特征在于，新鲜风流由所述中段运输巷(5)、所述出矿巷(7)和顺路人行脱水井进入至采场工作面，污风经所述充填通风井(10)排送至所述上中段回风巷(6)。
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