CN106640075A - 基于组合棋盘式底部结构的缓倾斜矿脉连续采矿法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开基于组合棋盘式底部结构的缓倾斜矿脉连续采矿法，其包括以下步骤：1)将倾角为20‑35°的矿体沿其倾向划分为中段，中段的上端和下端分别预留斜顶柱，沿矿体的走向划分交替布置的矿房和矿柱，实行先采矿房后采矿柱的回采顺序；2)在矿体的下方建立棋盘式出矿结构，在各矿房和矿柱的底部形成V形堑沟；3)在各V形堑沟的底部沿其水平布置多个间隔设置的短溜井，短溜井的上部连接V形堑沟，短溜井的下部连接棋盘式出矿结构的受矿巷道；4)对矿房进行回采；5)在矿房采空区的胶结体保护下，对矿柱进行回采。本发明具有盘区采场生产能力大，出矿时间短开采安全性高，资源损失小，出矿结构合理等显著优点。
Description
技术领域
本发明涉及采矿技术领域，尤其涉及一种基于组合棋盘式底部结构的缓倾斜矿脉连续采矿法。
背景技术
缓倾斜中厚矿体，尤其是20-35°矿体倾角的缓倾斜中厚矿体的高效率开采是一个世界采矿技术难题。一方面，该类矿体倾角缓，崩落矿石不能借助自重在底部完全放出，需采用机械运搬或人工扒运；另一方面，此类矿体倾角不适用于无轨自行设备直接爬坡直接进入采场，也不能通过伪倾角布置实现无轨自行设备的直接使用；同时采场空顶较高，顶板管理困难，给生产带来重大安全隐患。
对于此类矿体的回采，根据国内缓倾斜中厚矿体矿山的统计，房柱采矿法占50％，其余的主要为分层充填法和电耙留矿法；国外这类矿体则主要采用房柱法，其比例达6l％，另外采用充填法的占23％；其余的主要用爆力运矿采矿法。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种安全性高、资源分化损失小、采场工效高、机械化程度高、劳动强度小的基于组合棋盘式底部结构的缓倾斜矿脉连续采矿法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于组合棋盘式底部结构的缓倾斜矿脉连续采矿法，所述采矿法包括以下步骤：
1)将倾角为20-35°的矿体沿其倾向划分为中段，中段的上端和下端分别预留斜顶柱，沿矿体的走向划分交替布置的矿房和矿柱，实行先采矿房后采矿柱的回采顺序；
2)在矿体的下方建立棋盘式出矿结构，该棋盘式出矿结构包括多条横向间隔设置的受矿巷道、多条竖向间隔设置的出矿进路和一条阶段运输巷道，各出矿进路的一端分别与阶段运输巷道连接；同时在各矿房和矿柱的底部中央掘进上山巷道，在上山巷道内布置扇形孔，采用浅孔或中深孔凿岩机钻凿炮孔；其中，在各矿房和矿柱的底部布置切割天井，并以切割天井为自由面，对上山巷道进行压顶，最终形成V形堑沟；
3)在各V形堑沟的底部沿其水平布置多个间隔设置的短溜井，短溜井的上部连接V形堑沟，短溜井的下部连接棋盘式出矿结构的受矿巷道；
4)对矿房进行回采，崩落的矿石依靠重力作用集矿于V形堑沟内，并通过短溜井搬运至受矿巷道；采用无轨高效率出矿，铲运机在出矿进路中进行出矿，将受矿巷道中的矿石经阶段运输巷道搬运出采场，完成矿房的出矿过程，矿房回采完毕后，采空区采用胶结体充填并接顶；
5)在矿房采空区的胶结体保护下，对矿柱进行回采，崩落的矿石依靠重力作用集矿于V形堑沟内，并通过短溜井搬运至受矿巷道；采用无轨高效率出矿，铲运机在出矿进路中进行出矿，将受矿巷道中的矿石经阶段运输巷道搬运出采场，完成矿柱的出矿过程，矿柱回采完毕后，采空区采用胶结体充填并接顶。
所述矿体的中段高度为30m，斜顶柱的厚度为5-10米，矿房宽8-10m，矿柱宽10-15m。
所述V形堑沟底部沿其水平投影布置有2-3个短溜井，相邻两个短溜井之间的距离为6-8米，各短溜井的尺寸为2×2米。
所述矿柱和矿房每隔5-8个构成一个盘区。
步骤4)中，矿房回采完毕后，采空区先用灰砂比为1:4-1:8的高配比胶结体充填5-10m，然后用灰砂比为1:8-1:20的低配比胶结体继续充填并接顶。
步骤5)中，矿柱回采完毕后，采空区先用灰砂比为1:4-1:8的高配比胶结体充填5-10m，然后用灰砂比为1:8-1:20的低配比胶结体继续充填并接顶。
本发明采用以上技术方案，具有以下有益效果：采用基于组合棋盘式底部结构的缓倾斜矿脉连续采矿法具有盘区采场生产能力大，出矿时间短开采安全性高，资源损失小，出矿结构合理等显著优点。
（1）盘区采场生产能力大、出矿时间短
一方面，本发明每5-8个矿房矿柱采场构成一个盘区，矿房宽8-10m，矿柱宽10-15m；在开采过程中可以实现同时展布多个工作面，而不相互干扰；另一方面，底部的棋盘式出矿结构采用无轨自行设备出矿，强采强出，大大缩短了采场回采时间。采矿实验效果显示，盘区平均生产能为为319t/d，最大统计盘区生产能力达到461t/d。
（2）开采安全性高
本发明针对缓倾斜中厚矿体，特别是20-35°缓倾斜中厚矿体，矿房采准系统布置于矿体下盘，有利于获得更高的安全作业条件。整个回采过程，工人不直接暴露于空区的顶板下，不进入空区，具备安全的生产作业条件。
（3）资源损失小
一步骤回采矿房，二步骤回采矿柱，同时采用不同配比的尾砂胶结体进行充填，实现低贫损回采。
（4）出矿结构简单
本发明针对缓倾斜中厚矿体，特别是20-35°缓倾斜中厚矿体，通过改变盘区的矿房、矿柱的采场宽度，以及合理的中段高度，实现在采场下盘采用短溜井连接上部V形堑沟和棋盘式出矿结构，出矿结构简单，而且出矿效率高。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；
图1为本发明采矿方法的结构示意图；
图2为图1中B-B的剖视图；
图3为棋盘式出矿结构的示意图；
图4为矿体底部的视图。
具体实施方式
如图1-4之一所示，本发明一种基于组合棋盘式底部结构的缓倾斜矿脉连续采矿法，采矿法包括以下步骤：
1)将倾角为20-35°的矿体1沿其倾向划分为中段，中段的上端和下端分别预留斜顶柱2，沿矿体1的走向划分交替布置的矿房4和矿柱3，实行先采矿房4后采矿柱3的回采顺序，矿柱3和矿房4每隔5-8个构成一个盘区，构成一个盘区，其中矿体1的中段高度H为30m，斜顶柱2的厚度为5-10米，矿房4宽8-10m，矿柱3宽10-15m；
2)在矿体1的下方建立棋盘式出矿结构6，该棋盘式出矿结构6包括多条横向间隔设置的受矿巷道61、多条竖向间隔设置的出矿进路62和一条阶段运输巷道63，各出矿进路62的一端分别与阶段运输巷道63连接；同时在各矿房4和矿柱3的底部中央掘进上山巷道，在上山巷道内布置扇形孔，采用浅孔或中深孔凿岩机钻凿炮孔；其中，在各矿房4和矿柱3的底部布置切割天井，并以切割天井为自由面，对上山巷道进行压顶，最终形成V形堑沟5；
3)在各V形堑沟5的底部沿其水平布置多个间隔设置的短溜井7，短溜井7的上部连接V形堑沟5，短溜井7的下部连接棋盘式出矿结构6的受矿巷道61；具体的，V形堑沟5底部沿其水平投影布置有2-3个短溜井7，相邻两个短溜井7之间的距离为6-8米，各短溜井7的尺寸为2×2米。
4)对矿房4进行回采，崩落的矿石依靠重力作用集矿于V形堑沟5内，并通过短溜井7搬运至受矿巷道61；采用无轨高效率出矿，铲运机在出矿进路62中进行出矿，将受矿巷道61中的矿石经阶段运输巷道63搬运出采场，完成矿房4的出矿过程，矿房4回采完毕后，采空区采用胶结体充填并接顶；
5)在矿房4采空区的胶结体保护下，对矿柱3进行回采，崩落的矿石依靠重力作用集矿于V形堑沟5内，并通过短溜井7搬运至受矿巷道61；采用无轨高效率出矿，铲运机在出矿进路62中进行出矿，将受矿巷道61中的矿石经阶段运输巷道63搬运出采场，完成矿柱3的出矿过程，矿柱3回采完毕后，采空区采用胶结体充填并接顶。
步骤4)中，矿房4回采完毕后，采空区先用灰砂比为1:4-1:8的高配比胶结体充填5-10m，然后用灰砂比为1:8-1:20的低配比胶结体继续充填并接顶。
步骤5)中，矿柱3回采完毕后，采空区先用灰砂比为1:4-1:8的高配比胶结体充填5-10m，然后用灰砂比为1:8-1:20的低配比胶结体继续充填并接顶。
具体应用实例如下，武平紫金矿体为构造裂隙或破碎带控制的矿体，矿体总体走向北西，倾向南西或北东。矿体顶底板围岩主要为中细粒花岗岩，抗压强度值一般为60.8～95.9MPa，岩石RQD值一般大于95%，矿体顶、底板岩石较完整，稳固，在采矿工程中，主要的工程地质问题为采空区顶板冒落。65线矿体实验矿块在赋存标高在-115m水平到-40m水平紫金山复式岩体中，此I-1号矿体在61线到70线之间（约225米），矿体倾角为25°-30°，厚度8-15m，走向长175m。选择-100～-70m作为首采实验中段实施本发明的采矿法。
其主要技术经济指标为：
(1) 采切比：45.11m3/kt，合计8.52标准m/kt。
(2) 凿岩台班效率：30~40m/台·班。
(3) 出矿效率：80~100t/台·班。
(4) 盘区采场综合效率：200~450t/d。
(5) 采矿工班效率：20~35t/工·班。
(6) 开采过程损失率：7.6%。
(7) 开采过程贫化率：6.5%。
(8) 采矿直接成本：37.5元/t。
Claims (6)
1.一种基于组合棋盘式底部结构的缓倾斜矿脉连续采矿法，其特征在于：所述采矿法包括以下步骤：
1)将倾角为20-35°的矿体沿其倾向划分为中段，中段的上端和下端分别预留斜顶柱，沿矿体的走向划分交替布置的矿房和矿柱，实行先采矿房后采矿柱的回采顺序；
2)在矿体的下方建立棋盘式出矿结构，该棋盘式出矿结构包括多条横向间隔设置的受矿巷道、多条竖向间隔设置的出矿进路和一条阶段运输巷道，各出矿进路的一端分别与阶段运输巷道连接；同时在各矿房和矿柱的底部中央掘进上山巷道，在上山巷道内布置扇形孔，采用浅孔或中深孔凿岩机钻凿炮孔；其中，在各矿房和矿柱的底部布置切割天井，并以切割天井为自由面，对上山巷道进行压顶，最终形成V形堑沟；
3)在各V形堑沟的底部沿其水平布置多个间隔设置的短溜井，短溜井的上部连接V形堑沟，短溜井的下部连接棋盘式出矿结构的受矿巷道；
4)对矿房进行回采，崩落的矿石依靠重力作用集矿于V形堑沟内，并通过短溜井搬运至受矿巷道；采用无轨高效率出矿，铲运机在出矿进路中进行出矿，将受矿巷道中的矿石经阶段运输巷道搬运出采场，完成矿房的出矿过程，矿房回采完毕后，采空区采用胶结体充填并接顶；
5)在矿房采空区的胶结体保护下，对矿柱进行回采，崩落的矿石依靠重力作用集矿于V形堑沟内，并通过短溜井搬运至受矿巷道；采用无轨高效率出矿，铲运机在出矿进路中进行出矿，将受矿巷道中的矿石经阶段运输巷道搬运出采场，完成矿柱的出矿过程，矿柱回采完毕后，采空区采用胶结体充填并接顶。
2.根据权利要求1所述的基于组合棋盘式底部结构的缓倾斜矿脉连续采矿法，其特征在于：所述矿体的中段高度为30m，斜顶柱的厚度为5-10米，矿房宽8-10m，矿柱宽10-15m。
3.根据权利要求1所述的基于组合棋盘式底部结构的缓倾斜矿脉连续采矿法，其特征在于：所述V形堑沟底部沿其水平投影布置有2-3个短溜井，相邻两个短溜井之间的距离为6-8米，各短溜井的尺寸为2×2米。
4.根据权利要求1所述的基于组合棋盘式底部结构的缓倾斜矿脉连续采矿法，其特征在于：所述矿柱和矿房每隔5-8个构成一个盘区。
5.根据权利要求1所述的基于组合棋盘式底部结构的缓倾斜矿脉连续采矿法，其特征在于：步骤4)中，矿房回采完毕后，采空区先用灰砂比为1:4-1:8的高配比胶结体充填5-10m，然后用灰砂比为1:8-1:20的低配比胶结体继续充填并接顶。
6.根据权利要求1所述的基于组合棋盘式底部结构的缓倾斜矿脉连续采矿法，其特征在于：步骤5)中，矿柱回采完毕后，采空区先用灰砂比为1:4-1:8的高配比胶结体充填5-10m，然后用灰砂比为1:8-1:20的低配比胶结体继续充填并接顶。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
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Inventor after: Lou Xiaoming Inventor after: Liu Qingling Inventor after: Wang Zhenchang Inventor before: Liu Qingling Inventor before: Wang Zhenchang Inventor before: Lou Xiaoming |
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20180914 Termination date: 20211109 |