CN107605486B - 一种适用于深部金属矿山的采矿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于深部金属矿山的采矿方法，包括(1)矿床开拓形成开拓系统；(2)爆破形成覆盖层；(3)开凿矿石回采进路；(4)平面放矿当覆盖层的厚度随放矿下移到设定值时，停止放矿；(5)对覆盖层上方岩体进行支护，同时向覆盖层两侧岩石扩展采空区并进行永久支护，形成保护区域；(6)安装传感器；(7)在保护区域内边缘设置多个排土机，并在保护区域上部布置可移动充填管路；(8)对下方回采进路进行正常放矿回采，当覆盖层距离保护区域顶部超过安全值下限时，铺设废石和/或尾矿；当覆盖层距离保护区域顶部恢复到安全值上限时，停止废石或尾矿的铺设；(9)矿山回采结束后，将保护区域全部充填。
Description
技术领域
本发明属于地下矿山开采领域，具体涉及一种适用于深部金属矿山的采矿方法。
背景技术
崩落法开采是一种高效的金属矿山地下开采的方法，它的开采工艺简单，回采强度大，特别适合急倾斜铁矿石、锰矿石等储量大，价值低于贵重金属的矿山地下开采。
目前，我国地下开采的铁矿山中有超过70％采用的崩落法开采。但崩落法开采会引起地表塌陷，破坏地下水系，带来一系列的环境问题。随着我国对矿产资源的不断需求，金属矿山正在逐步向深部开采进行，近几年已经接连发现了多座埋深在1200－2000米的大型铁矿。未来，随着勘探的不断进行，将会有越来越多的深部金属矿床被发现。对于这类大埋深的金属矿山，如果采用充填法进行开采，由于充填线路长、矿石价值低等因素，矿山企业难以承受高昂的充填成本。而深部开采所带来的高应力也不允许采用空场法进行这类矿山的开采，如果采用传统的崩落法进行开采，将会造成大面积的地表塌陷，带来一系列的环境问题。目前还没有一种很好的方法能够解决上述问题。
发明内容
发明目的：本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明公开了本发明提出了一种适用于深部金属矿山的采矿方法，该方法利用崩落法开采深部矿体，通过开辟地表保护层，并向保护层充填尾矿和废石的方法保护地表不产生塌陷，解决了崩落法开采地表塌陷的问题。
技术方案：一种适用于深部金属矿山的采矿方法，包括以下步骤：
(1)矿床开拓形成开拓系统；
(2)在矿体上覆岩层开凿巷道，进行爆破形成覆盖层；
(3)在矿体上按设定好的进路间距开凿矿石回采进路；
(4)采用平面放矿的方式进行放矿，同时观察覆盖层下移情况，当覆盖层的厚度随放矿下移到设定值时，停止放矿，进入步骤(5)；
(5)用永久支护方式对覆盖层上方岩体进行支护，同时向覆盖层两侧岩石扩展采空区，并进行永久支护，形成保护区域，保护区域设有平巷，平巷与开拓系统连通；
(6)安装传感器
(61)在保护区域的周边侧壁钻凿倾斜入岩体的岩体变形探测钻孔，岩体变形探测钻孔的深度为15～30米，在岩体变形探测钻孔内安装岩体变形传感器，用来监测保护区域下方周边岩体的变形情况；
(62)在保护区域的顶部安装非接触式位移传感器，用于监测覆盖层距离保护区域顶部的距离；
(7)在保护区域内边缘设置多个排土机，并在保护区域上部布置可移动充填管路；
(8)对下方回采进路进行正常放矿回采，同时实时监测覆盖层距离保护区域顶部的距离，当覆盖层距离保护区域顶部超过安全值下限时，启动排土机，将废石均匀的铺设到覆盖层的上方和/或启动充填系统，将尾矿均匀的铺设到覆盖层的上方；当覆盖层距离保护区域顶部恢复到安全值上限时，停止废石或尾矿向覆盖层铺设；
(9)当矿山的回采工作结束后，将保护区域进行全部充填。
进一步地，步骤(8)中在向保护区域铺设废石、尾矿过程中，当岩体变形传感器测定的岩体变形值超过岩体变形预设值时，停止回采，采用打锚杆或锚索的支护方式支护保护区域，待岩体变形值在岩体变形预设值内时，继续回采。
更进一步地，岩体变形预设值为1～10cm。
进一步地，步骤(1)包括以下步骤：
(11)先依次进行竖井、斜坡道开拓；
(12)在各开采水平顺序掘进井底车场、石门和阶段运输巷道形成开拓系统。
进一步地，步骤(3)中的设定好的进路间距为5～30米。
进一步地，步骤(4)中的覆盖层的厚度的设定阈值为2～2.5m。
进一步地，非接触式位移传感器为超声波位移传感器或激光位移传感器。
进一步地，步骤(8)中覆盖层距离保护区域顶部的安全值下限为2.5～3.5米。
进一步地，步骤(8)中覆盖层距离保护区域顶部的安全值上限为1.5米～2.5米。
进一步地，步骤(8)中废石包括掘进过程产生中的废石。
有益效果：本发明公开的一种适用于深部金属矿山的采矿方法具有以下有益效果：
1、采用本采矿方法进行深部金属矿床开采时，既能够利用崩落法进行高效开采，又能够控制地表不产生塌陷，不破坏地表建筑和植被；
2、回采和充填覆盖层的工作互不干扰，不会影响正常的矿石开采；
3、对覆盖层上方充填材料没有过多的要求，掘进的废石、尾矿等均可，不需要胶结材料，既降低了充填成本，又减少了废石和尾矿砂占用的土地，可以进一步降低企业的经营成本，提高生产效率。
附图说明
图1为本发明公开的一种适用于深部金属矿山的采矿方法的流程图；
图2为本发明公开的一种适用于深部金属矿山的采矿方法的开采状态图；
其中：
1-地面 2-控制站
3-斜坡道 4-保护区域
5-非接触式位移传感器 6-可移动充填管路
7-排土机 8-平巷
9-竖井 10-覆盖层
11-岩体变形传感器 12-回采进路
具体实施方式：
下面对本发明的具体实施方式详细说明。
具体实施例1
如图1和2所示，一种适用于深部金属矿山的采矿方法，包括以下步骤：
(1)矿床开拓形成开拓系统；
(2)在矿体上覆岩层开凿巷道，进行爆破形成覆盖层；
(3)在矿体上按设定好的进路间距开凿矿石回采进路；
(4)采用平面放矿的方式进行放矿，同时观察覆盖层下移情况，当覆盖层的厚度随放矿下移到设定值时，停止放矿，进入步骤(5)；
(5)用永久支护方式对覆盖层上方岩体进行支护，同时向覆盖层两侧岩石扩展采空区，并进行永久支护，形成保护区域，保护区域设有平巷，平巷与开拓系统连通；
(6)安装传感器
(61)在保护区域的周边侧壁钻凿倾斜入岩体的岩体变形探测钻孔，岩体变形探测钻孔的深度为15米，在岩体变形探测钻孔内安装岩体变形传感器，用来监测保护区域下方周边岩体的变形情况；
(62)在保护区域的顶部安装非接触式位移传感器，用于监测覆盖层距离保护区域顶部的距离；
(7)在保护区域内边缘设置多个排土机，并在保护区域上部布置可移动充填管路；
(8)对下方回采进路进行正常放矿回采，同时实时监测覆盖层距离保护区域顶部的距离，当覆盖层距离保护区域顶部超过安全值下限时，启动排土机，将废石均匀的铺设到覆盖层的上方和/或启动充填系统(包括布设在地面的控制站及可移动充填管道)，将尾矿均匀的铺设到覆盖层的上方；当覆盖层距离保护区域顶部恢复到安全值上限时，停止废石或尾矿向覆盖层铺设；
(9)当矿山的回采工作结束后，将保护区域进行全部充填。
进一步地，步骤(8)中在向保护区域铺设废石、尾矿过程中，当岩体变形传感器测定的岩体变形值超过岩体变形预设值时，停止回采，采用打锚杆的支护方式支护保护区域，待岩体变形值在岩体变形预设值内时，继续回采。
更进一步地，岩体变形预设值为1cm。
进一步地，步骤(1)包括以下步骤：
(11)先依次进行竖井、斜坡道开拓；
(12)在各开采水平顺序掘进井底车场、石门和阶段运输巷道形成开拓系统。
进一步地，步骤(3)中的设定好的进路间距为5米。
进一步地，步骤(4)中的覆盖层的厚度的设定阈值为2m。
进一步地，非接触式位移传感器为超声波位移传感器。
进一步地，步骤(8)中覆盖层距离保护区域顶部的安全值下限为2.5米。
进一步地，步骤(8)中覆盖层距离保护区域顶部的安全值上限为1.5米。
进一步地，步骤(8)中的废石包括掘进过程产生中的废石。
具体实施例2
与具体实施例1大致相同，区别仅仅在于：
步骤(61)中岩体变形探测钻孔的深度为30米；
步骤(8)中岩体变形预设值为10cm；
步骤(3)中的设定好的进路间距为30米；
步骤(4)中的覆盖层的厚度的设定阈值为2.5m；
非接触式位移传感器为激光位移传感器；
步骤(8)中覆盖层距离保护区域顶部的安全值下限为3.5米；
步骤(8)中覆盖层距离保护区域顶部的安全值上限为2.5米。
步骤(8)中在向保护区域铺设废石、尾矿过程中，当岩体变形传感器测定的岩体变形值超过岩体变形预设值时，停止回采，采用锚索的支护方式支护保护区域，待岩体变形值在岩体变形预设值内时，继续回采。
具体实施例3
与具体实施例1大致相同，区别仅仅在于：
步骤(61)中岩体变形探测钻孔的深度为25米；
步骤(8)中岩体变形预设值为5cm；
步骤(3)中的设定好的进路间距为15米；
步骤(4)中的覆盖层的厚度的设定阈值为2.3m；
非接触式位移传感器为激光位移传感器；
步骤(8)中覆盖层距离保护区域顶部的安全值下限为3米；
步骤(8)中覆盖层距离保护区域顶部的安全值上限为2米。
上面对本发明的实施方式做了详细说明。但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (10)
1.一种适用于深部金属矿山的采矿方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)矿床开拓形成开拓系统；
(2)在矿体上覆岩层开凿巷道，进行爆破形成覆盖层；
(3)在矿体上按设定好的进路间距开凿矿石回采进路；
(4)采用平面放矿的方式进行放矿，同时观察覆盖层下移情况，当覆盖层的厚度随放矿下移到设定阈值时，停止放矿，进入步骤(5)；
(5)用永久支护方式对覆盖层上方岩体进行支护，同时向覆盖层两侧岩石扩展采空区，并进行永久支护，形成保护区域，保护区域设有平巷，平巷与开拓系统连通；
(6)安装传感器
(61)在保护区域的周边侧壁钻凿倾斜入岩体的岩体变形探测钻孔，岩体变形探测钻孔的深度为15～30米，在岩体变形探测钻孔内安装岩体变形传感器，用来监测保护区域下方周边岩体的变形情况；
(62)在保护区域的顶部安装非接触式位移传感器，用于监测覆盖层距离保护区域顶部的距离；
(7)在保护区域内边缘设置多个排土机，并在保护区域上部布置可移动充填管路；
(8)对下方回采进路进行正常放矿回采，同时实时监测覆盖层距离保护区域顶部的距离，当覆盖层距离保护区域顶部超过安全值下限时，启动排土机，将废石均匀的铺设到覆盖层的上方和/或启动充填系统，将尾矿均匀的铺设到覆盖层的上方；当覆盖层距离保护区域顶部恢复到安全值上限内时，停止废石或尾矿的铺设；
(9)当矿山回采工作结束后，将保护区域全部充填。
2.根据权利要求1所述的一种适用于深部金属矿山的采矿方法，其特征在于，步骤(8)中在向保护区域铺设废石、尾矿过程中，当岩体变形传感器测定的岩体变形值超过岩体变形预设值时，停止回采，采用打锚杆或锚索的支护方式支护保护区域，待岩体变形值在岩体变形预设值内时，继续回采。
3.根据权利要求2所述的一种适用于深部金属矿山的采矿方法，其特征在于，岩体变形预设值为1～10cm。
4.根据权利要求1所述的一种适用于深部金属矿山的采矿方法，其特征在于，步骤(1)包括以下步骤：
(11)先依次进行竖井、斜坡道开拓；
(12)在各开采水平顺序掘进井底车场、石门和阶段运输巷道形成开拓系统。
5.根据权利要求1所述的一种适用于深部金属矿山的采矿方法，其特征在于，步骤(3)中的设定好的进路间距为5～30米。
6.根据权利要求1所述的一种适用于深部金属矿山的采矿方法，其特征在于，步骤(4)中的覆盖层的厚度的设定阈值为2～2.5m。
7.根据权利要求1所述的一种适用于深部金属矿山的采矿方法，其特征在于，非接触式位移传感器为超声波位移传感器或激光位移传感器。
8.根据权利要求1所述的一种适用于深部金属矿山的采矿方法，其特征在于，步骤(8)中覆盖层距离保护区域顶部的安全值下限为2.5～3.5米。
9.根据权利要求1所述的一种适用于深部金属矿山的采矿方法，其特征在于，步骤(8)中覆盖层距离保护区域顶部的安全值上限为1.5米～2.5米。
10.根据权利要求1所述的一种适用于深部金属矿山的采矿方法，其特征在于，步骤(8)中废石包括掘进过程产生中的废石。
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