CN107939402B - 一种回采矿岩中等以上稳固的急倾斜厚矿体的采矿方法 - Google Patents
一种回采矿岩中等以上稳固的急倾斜厚矿体的采矿方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种回采矿岩中等以上稳固的急倾斜厚矿体的采矿方法；在矿房内沿矿体厚度方向布置一个倒阶梯状开采面，自下而上推进开采，靠上盘的开采面超前靠下盘开采面一定高度，利用靠上盘开采面的超前开采高度提供作业空间，在作业空间向上打浅孔及向下盘方向打水平平行中深孔爆破落矿，在作业空间用锚杆锚固上盘局部不稳固岩石，采下的矿石一部分暂时留在矿房内作为保护底柱及上盘的缓冲层、提供向上作业的站立平台以及临时支承上盘岩石，矿房开采完成后再大量出矿；本发明的采矿方法，有利于降低急倾斜厚矿体开采的废石混入、提高资源的回收利用率，矿石块度较均匀，采准工程量少，凿岩、爆破施工组织简单。
Description
技术领域
本发明属于非煤地下采矿技术领域，具体地说，涉及一种回采矿岩中等以上稳固的急倾斜厚矿体的采矿方法。
背景技术
在非煤地下矿山，常采用阶段矿房法或分段矿房法来回采矿岩中等以上稳固的急倾斜厚矿体，在矿房中部开垂直切割槽，以切割槽为自由面实施上向扇形中深孔爆破落矿。这些采矿方法存在的主要问题有：采用扇形中深孔爆破落矿，钻凿炮孔时很难精准控制各炮孔的孔底位置及孔底距，爆破时易出现较大的损失率及废石混入，矿石的块度也很不均匀、大块率高；扇形炮孔各孔的长度、方位角等变化较大，使凿岩爆破施工组织变得较为复杂，凿岩爆破质量难以得到保证、效率较低，进而影响到矿山经济效益；开采过程中，上盘局部不稳固围岩受爆破震动等的影响而坍塌入矿石中，导致出矿品位严重降低；阶段矿房法或分段矿房法需要掘进较多的凿岩巷道或硐室，因而采准工程量较大，采矿成本较高。
有鉴于此特提出本发明。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种经济而高效、资源回收率较高、贫化率较低的采矿方法。通过优化工作面布置、落矿工艺及回采顺序，优化采准工程布置，设计顶板局部不稳固岩体加固工艺等，最终达到降低急倾斜厚矿体开采的废石混入率、提高资源的回收利用率，简化凿岩、爆破施工组织，降低矿石大块率及二次破碎成本。本发明提供的采矿方法，适用于矿体及围岩中等以上稳固的急倾斜厚矿体开采。
本发明通过以下技术手段实现：
一种回采矿岩中等以上稳固的急倾斜厚矿体的采矿方法，矿块沿矿体走向布置，以矿块为单位进行回采，采场内将矿块划分为矿房与矿柱，先采矿房后采矿柱；矿房回采时，沿厚度方向设置一个倒阶梯状开采面，自下而上推进开采，靠上盘的开采面超前靠下盘开采面一定高度，利用靠上盘开采面的超前开采高度提供作业空间，在作业空间内加固上盘局部不稳固岩体、凿岩、爆破等作业，采下的矿石一部分暂时留在矿房内作为保护底柱及上盘的缓冲层、提供向上继续作业的站立平台以及临时支承上盘岩石，矿房开采完成后再大量出矿。
本发明中，采场中段高50m-60m，矿块走向长50m-80m，采场中间柱宽8m-10m，采场顶柱高4m-6m。
本发明中，采场天井布置在间柱内靠矿体上盘方向，从采场天井向两侧矿房掘矿房联络道，矿房联络巷的垂直高差5m-6m。
本发明中，采场底部采用受矿堑沟式底部结构，电耙道沿矿体走向布置，沿走向耙矿，通过放矿口向穿脉巷道内矿车装矿。
本发明中，矿房内设置的倒阶梯状开采面上共有两个开采面，其中靠上盘的开采面采用上向浅孔爆破落矿，其采幅宽度2.5m-3.0m，靠上盘开采面超前靠下盘开采面3.0-3.5m；靠下盘开采面矿体采用水平平行中深孔爆破落矿；倒阶梯开采面上的两个开采面爆破时一起爆破、分段微差起爆，先起爆靠上盘开采面中部的掏槽眼，再向两边逐排起爆各排浅孔，最后再逐排自下而上起爆靠下盘梯段的水平平行中深孔。
本发明中，在超前开采的靠上盘开采面下方的工作面中，采用锚杆锚固上盘局部不稳固岩石。
本发明中，矿体倾角大于55°，矿体厚度大于10m。
一种回采矿岩中等以上稳固的急倾斜厚矿体的采矿方法，包括以下步骤：
S1：矿块设置：沿矿体走向布置矿块，中段高50m-60m，矿块走向长50m-80m，采场间柱宽8m-10m，采场顶柱高4m-6m，底柱高5m，矿房宽为矿体厚；先采矿房，后回收矿柱；矿房内设置一个倒阶梯开采面，其上的两个开采面均自下而上同时推进开采，底部设置了两条电耙道及三条受矿堑沟的底部结构；
S2：采准与切割：自矿体下盘中段运输平巷每隔50m向矿体掘穿脉平巷至矿体并穿过矿体至上盘矿岩接触面；自穿脉平巷的端部向上掘采场天井至上部回风水平，与上部回风水平的穿脉平巷贯通；自采场天井向两侧矿房掘矿房联络道；在采场底部，自穿脉平巷向上掘联络小井至电耙水平，再沿矿体走向掘电耙道，自电耙道沿走向每隔6.0m-6.5m向两侧掘斗穿，再沿走向掘受矿斩沟，在每两条堑沟中间所夹桃形矿柱的上方拉底形成切割层；
S3：倒阶梯开采面回采：在切割层中，在靠矿体上盘方向向上打掏槽眼及浅孔，先将矿体靠上盘方向开采掉高为3m、宽为2.8m的一条，使采场开采工作面形成倒阶梯状；爆破下来的矿石暂时留存于矿块中，保证靠上盘开采面下方有2.5m高的作业空间作为作业面，若作业面高度不足，则可通过采场底部的电耙道，将受矿堑沟内的矿石耙去一部分；在作业面中，检查上盘岩石的稳定性，采用锚杆将局部不稳固松动岩石锚固；然后再向上打掏槽眼及浅孔、向靠下盘矿体打水平平行中深孔；爆破时，浅孔与中深孔一起分段微差爆破，先起爆掏槽眼，再向两边逐排起爆各排浅孔，最后再逐排自下而上起爆靠下盘矿体内的水平平行中深孔；
S4：采场出矿：每次爆破后，通过采场底部电耙道将受矿堑沟内矿石耙出一部分，保证上部工作面作业高度在2.5m；当矿房内矿石全部落矿完成，采场再大量出矿，尽量通过电耙道将采下矿石全部耙出；
S5：矿柱回收：间柱回收：在间柱内各矿房联络巷中，向间柱打上向扇形中深孔，扇面垂直矿体走向，以两侧空区为爆破指向，逐排微差爆落间柱；顶柱与上中段底柱回收：在上中段电耙道中向上方桃形矿柱8打浅孔爆落上中段底柱；利用回风水平的穿脉平巷向两侧顶柱打水平平行中深孔，向下逐排爆落顶柱；间柱与顶柱及上中段底柱应集中打眼，一起分段微差爆破回收，先逐排起爆间柱内的炮孔，后起爆顶柱及上中段底柱内的炮孔。
本发明中，将矿体沿走向划分为矿块，以矿块为单位进行回采，将矿块划分为矿房与矿柱，先采矿房后采矿柱；矿房回采时，沿厚度方向设置一个倒阶梯状开采面，倒阶梯状开采面上共有两个开采面，靠上盘的开采面超前靠下盘开采面3.0m-3.5m高度，采幅宽2.5m-3.0m，两开采面均自下而上推进同时开采，采下的矿石一部分通过采场底部放出，其余部分留在矿房内作为保护底柱的缓冲层、提供向上作业的站立平台以及支承上盘岩石，每次出矿后保证靠上盘开采面下方有高度2.5m的作业空间，该作业空间的长度与矿房长度相同，宽度为2.5-3.0m，作业人员利用该作业空间完成上盘局部不稳固岩体的加固工作、向上方矿体钻凿浅孔以及向下盘矿体钻凿水平平行深孔作业、爆破、装药、联线作业，因此该方法不需要再掘进凿岩巷道、凿岩硐室等工程，相比分段矿房法或阶段矿房法，大量缩减了采准工程量。
本发明中，在靠上盘开采面下方的作业空间内，采用锚杆将上盘局部不稳固岩石锚固在其深部稳固基层中，可有效避免在爆破震动等的作用下这些不稳固岩石坍塌并混入矿石中，从而导致出矿品位降低。
本发明中，在靠上盘开采面下方的作业空间内集中凿岩、集中爆破，靠上盘开采面落矿时采用上向浅孔爆破落矿，浅孔落矿的优点是爆破震动小，对上盘的破坏作用小，可有效避免上盘局部不稳固岩块坍塌入采场，进而导致出矿品位降低；另外，浅孔凿岩时，边部浅孔平行于矿岩分界线钻凿，易于精准控制矿体与岩石的分界面，以最大限度地提高矿产资源回收率、降低废石混入率；靠下盘矿体采用水平平行中深孔爆破落矿，在靠上盘开采面下方的作业空间内向下盘方向钻凿水平平行深孔，平行深孔相比分段矿房法或阶段矿房法所使用的扇形深孔其最大的优点是：各平行炮孔的长度、方位角较一致，孔间距一致，使凿岩工作得到简化；平行炮孔便于精准控制矿体下盘的矿岩边界，有利于提高矿产资源回收、降低废石混入率；平行炮孔的孔间距较均匀，使得爆破后的矿石大块率明显降低，矿石块度均匀，减少了二次破碎费用；倒阶梯开采面上的两个开采面爆破时一次爆破、分段微差起爆，先起爆靠上盘开采面中部的掏槽眼，再向两边逐排起爆各排浅孔，最后再逐排自下而上起爆靠下盘梯段的水平平行中深孔；集中凿岩、集中爆破可简化施工组织，提高作业效率，进而降低开采成本；
本发明中，靠下盘梯段落矿时，其中深孔爆破指向向下方空区，由于开采面下方以及靠空区靠上盘方向均留设有未放出的矿石，残留矿石作为爆破冲击的缓冲层，可有效的减少矿石冲击底部结构及上盘，保证了底部结构及上盘的稳定性；由于靠上盘梯段超前开采3.0m-3.5m高度，在爆破靠下盘梯段的中深孔时，爆破震动及冲击波被靠上盘梯段超前开采形成的空区阻隔，进而可减少爆破震动及冲击波对上盘岩体的破坏作用。
本发明中，为了保证采场工作面有两个安全出口，将采场天井布置在间柱内靠矿体上盘方向，从采场天井向两侧矿房掘矿房联络道，联络巷的垂直高差5m-6m。
本发明中，采场底部采用受矿堑沟式底部结构，电耙道沿矿体走向布置，沿走向耙矿，通过放矿口向穿脉巷道内矿车装矿，这种底部结构不设溜井，可降低底部结构高度，减少底柱占用资源量。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
本发明将矿体沿厚度方向采用倒阶梯开采面进行开采，利用靠上盘开采面超前开采高度提供作业空间，采用锚杆加固上盘岩石以减少废石混入，采用浅孔爆破减少爆破震动对上盘的破坏且有利于控制上盘矿岩分界线以减少损失及贫化，采用水平平行中深孔开采靠下盘矿体，可简化凿岩、爆破施工组织，降低大块率及二次破碎成本。该方法较现有技术相比，具有采矿损失率、贫化率低，施工组织简单，矿石块度均匀，采准工程少，采矿成本低的优点。
本发明适用于开采矿体及围岩中等以上稳固的急倾斜厚矿体。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
附图作为本申请的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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附图。在附图中：
图1为本发明采场正视图；
图2为本发明采场Ⅰ-Ⅰ横剖面图；
图3为本发明采场Ⅱ-Ⅱ横剖面图；
图4为本发明采场Ⅲ-Ⅲ水平剖面图；
图5为本发明采场Ⅳ-Ⅳ水平剖面图；
图6为本发明采场Ⅴ-Ⅴ水平剖面图。
图中：1-中段运输平巷；2-穿脉平巷；3-采场天井；4-矿房联络巷；5-联络小井；6-电耙巷道；7-放矿口；8-桃形矿柱；9-受矿斩沟；10-拉底层；11-斗穿；12-掏槽眼；13-上向平行浅孔；14-水平中深孔；15-松动岩石；16-锚杆；17-顶柱；18-回风巷道；19-作业面；20-采下矿石；21-密闭墙；22-绞车；23-钢绳；24-耙子；25-间柱；26-采空区；27-靠上盘开采面；28-靠下盘开采面。
需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
如图1至图6所示，本实施例所述的一种开采矿体及围岩中等以上稳固的急倾斜厚矿体的采矿方法，矿体倾角75°，厚度25m，上盘岩石局部破碎，最大允许暴露面积200m2。采用本发明提供的采矿方法进行开采，其主要工艺如下：
矿块设置：沿矿体走向布置矿块，中段高50m-60m，矿块走向长50m-80m，采场间柱宽8m-10m，采场顶柱高4m-6m，底柱高5m，矿房宽为矿体厚；先采矿房，后回收矿柱；矿房内设置一个倒阶梯开采面，其上的两个开采面均自下而上同时推进开采，底部设置了两条电耙道及三条受矿堑沟的底部结构；
采准与切割：自矿体下盘中段运输平巷1每隔50m向矿体掘穿脉平巷2至矿体并穿过矿体至上盘矿岩接触面；自穿脉平巷2的端部向上掘采场天井3至上部回风水平，与上部回风水平的穿脉平巷贯通；自采场天井3向两侧矿房掘矿房联络道4；在采场底部，自穿脉平巷2向上掘联络小井5至电耙水平，再沿矿体走向掘电耙道6，自电耙道沿走向每隔6.0m-6.5m向两侧掘斗穿11，再沿走向掘受矿斩沟9，在每两条堑沟中间所夹桃形矿柱8的上方拉底形成切割层10。
倒阶梯开采面回采：在切割层10中，在靠矿体上盘方向向上打掏槽眼12及浅孔13，先将矿体靠上盘方向开采掉高为3m、宽为2.8m的一条，使采场开采工作面形成倒阶梯状。爆破下来的矿石20暂时留存于矿块中，保证靠上盘开采面下方有2.5m高的作业空间作为作业面19，若作业面19高度不足，则可通过采场底部的电耙道6，将受矿堑沟9内的矿石耙去一部分。在作业面19中，检查上盘岩石的稳定性，采用锚杆16将局部不稳固松动岩石15锚固；然后再向上打掏槽眼12及浅孔13、向靠下盘矿体打水平平行中深孔14。爆破时，浅孔与中深孔一起分段微差爆破，先起爆掏槽眼12，再向两边逐排起爆各排浅孔13，最后再逐排自下而上起爆靠下盘矿体内的水平平行中深孔14。
采场出矿：每次爆破后，通过采场底部电耙道6将受矿堑沟9内矿石耙出一部分，保证上部工作面作业高度在2.5m。当矿房内矿石全部落矿完成，采场再大量出矿，尽量通过电耙道6将采下矿石20全部耙出。
矿柱回收：间柱回收：在间柱25内各矿房联络巷4中，向间柱25打上向扇形中深孔，扇面垂直矿体走向，以两侧空区26为爆破指向，逐排微差爆落间柱；顶柱与上中段底柱回收：在上中段电耙道6中向上方桃形矿柱8打浅孔爆落上中段底柱；利用回风水平的穿脉平巷2向两侧顶柱17打水平平行中深孔，向下逐排爆落顶柱。间柱25与顶柱17及上中段底柱应集中打眼，一起分段微差爆破回收，先逐排起爆间柱内的炮孔，后起爆顶柱及上中段底柱内的炮孔。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。
Claims (1)
1.一种回采矿岩中等以上稳固的急倾斜厚矿体的采矿方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：矿块设置：沿矿体走向布置矿块，中段高50m-60m，矿块走向长50m-80m，采场间柱宽8m-10m，采场顶柱高4m-6m，底柱高5m，矿房宽为矿体厚；先采矿房，后回收矿柱；矿房内设置一个倒阶梯开采面，其上的两个开采面均自下而上同时推进开采，底部设置了两条电耙道及三条受矿堑沟的底部结构；
S2：采准与切割：自矿体下盘中段运输平巷每隔50m向矿体掘穿脉平巷至矿体并穿过矿体至上盘矿岩接触面；自穿脉平巷的端部向上掘采场天井至上部回风水平，与上部回风水平的穿脉平巷贯通；自采场天井向两侧矿房掘矿房联络道；在采场底部，自穿脉平巷向上掘联络小井至电耙水平，再沿矿体走向掘电耙道，自电耙道沿走向每隔6.0m-6.5m向两侧掘斗穿，再沿走向掘受矿斩沟，在每两条堑沟中间所夹桃形矿柱的上方拉底形成切割层；
S3：倒阶梯开采面回采：在切割层中，在靠矿体上盘方向向上打掏槽眼及浅孔，先将矿体靠上盘方向开采掉高为3m、宽为2.8m的一条，使采场开采工作面形成倒阶梯状；爆破下来的矿石暂时留存于矿块中，保证靠上盘开采面下方有2.5m高的作业空间作为作业面，若作业面高度不足，则可通过采场底部的电耙道，将受矿堑沟内的矿石耙去一部分；在作业面中，检查上盘岩石的稳定性，采用锚杆将局部不稳固松动岩石锚固；然后再向上打掏槽眼及浅孔、向靠下盘矿体打水平平行中深孔；爆破时，浅孔与中深孔一起分段微差爆破，先起爆掏槽眼，再向两边逐排起爆各排浅孔，最后再逐排自下而上起爆靠下盘矿体内的水平平行中深孔；
S4：采场出矿：每次爆破后，通过采场底部电耙道将受矿堑沟内矿石耙出一部分，保证上部工作面作业高度在2.5m；当矿房内矿石全部落矿完成，采场再大量出矿，尽量通过电耙道将采下矿石全部耙出；
S5：矿柱回收：间柱回收：在间柱内各矿房联络巷中，向间柱打上向扇形中深孔，扇面垂直矿体走向，以两侧空区为爆破指向，逐排微差爆落间柱；顶柱与上中段底柱回收：在上中段电耙道中向上方桃形矿柱打浅孔爆落上中段底柱；利用回风水平的穿脉平巷向两侧顶柱打水平平行中深孔，向下逐排爆落顶柱；间柱与顶柱及上中段底柱应集中打眼，一起分段微差爆破回收，先逐排起爆间柱内的炮孔，后起爆顶柱及上中段底柱内的炮孔。
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