CN108049870B - 上盘含不稳岩层的急倾斜中厚矿体的诱导冒落采矿方法 - Google Patents

上盘含不稳岩层的急倾斜中厚矿体的诱导冒落采矿方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于采矿工程技术领域,具体涉及一种上盘含不稳岩层的急倾斜中厚矿体的诱导冒落采矿方法。通过利用采动压力破碎矿石,延长上盘不稳围岩的冒落时间,改善矿石回采环境,降低矿石损失贫化与提高生产效率。本发明特别适合于上盘围岩稳定性差、矿石比较坚硬但节理裂隙发育、下盘围岩中等稳固的急倾斜中厚到厚矿体。

Description

上盘含不稳岩层的急倾斜中厚矿体的诱导冒落采矿方法
技术领域
本发明属于采矿工程技术领域,具体涉及一种上盘含不稳岩层的急倾斜中厚矿体的诱导冒落采矿方法。
背景技术
在金属矿床地下崩落法开采中,急倾斜中厚矿体开采到一定深度后,采动地压随采深的增大而迅速增大,沿脉采准工程容易遭受地压破坏,工作安全条件变差,生产效率降低,特别是当上盘含不稳岩层时,上盘围岩片落使废石过早混入矿石中,常常造成过早贫化,并使下盘侧矿石不能充分放出,造成矿石损失贫化增大。受此影响,一般上盘含不稳岩层的急倾斜中厚矿体,采场地压与矿石损失贫化控制都比较困难,成为现今难采矿体之一。
目前,急倾斜中厚矿体广泛采用沿脉回采的无底柱分段崩落法,对于上盘含有不稳岩体,回采过程中片落的废石过早混入矿石中,矿石贫化大,生产效率低。为此,需要研发一种高度适应采动地压特性的采矿方法。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供一种上盘含不稳岩层的急倾斜中厚矿体的诱导冒落采矿方法,目的是通过利用采动压力破碎矿石,延长上盘不稳围岩的冒落时间,改善矿石回采环境,降低矿石损失贫化与提高生产效率。
实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行:
(1)采前准备:在阶段运输水平开拓工程的穿脉巷道的矿体中掘进堑沟巷道,在穿脉巷道的矿体外掘进出矿巷道,从出矿巷道朝向堑沟巷道垂直掘进出矿横穿,同时从从斜坡道掘进各采矿分段的联络道,联络道掘进过矿体后,在矿体中掘进各分段的凿岩巷道;
(2)回采作业:回采时只回采下盘侧一定范围内的矿体,在上盘侧与顶部留下一定厚度的矿石层使之自然冒落,上盘侧留下矿石层的厚度按如下经验公式计算:式中:a为下盘侧回采区的空场长度,m;b为下盘侧回采区的空场高度,m;H为采场的埋深,m;γ为上覆岩层容重,t/m3;μ为矿石的泊松比;α为矿体的倾角,°;E为矿石的弹性模量,MPa;k为与上盘围岩硬度、矿体稳定性、矿体厚度、上部采空区赋存状态以及量纲转换有关的系数,一般k=0.2~0.3;顶柱厚度为上盘预留矿石层厚度的1.3~1.5倍,根据上盘侧预留矿石层和顶柱厚度确定采场的爆破回采范围;
在各采矿分段同时施工回采炮孔,堑沟巷道中也布置回采炮孔,从上到下逐采矿分段或同时爆破凿岩巷道,每次爆破2~3排炮孔,堑沟巷道一次回采1~2排炮孔,每次回采的同时,放出上部凿岩巷道崩落的矿石,每次出矿到端部口微露空区为止,确保采空区冒落安全;
在回采过程中,始终下采矿分段回采爆破滞后上采矿分段的距离大于等于2~3个爆破排距,以保障爆破施工安全,下采矿分段出矿或爆破为上采矿分段崩落矿石提供松动条件,按松动范围,至少满足上采矿分段侧向挤压爆破条件确定下采矿分段回采的最大滞后距离,直到形成阶梯状回采工作面后,为提高开采效率,各采矿分段同时爆破回采;
随着采空区增大,矿体暴露面积加大,上盘预留矿石层与顶柱缺少支撑,矿体开始冒落,形成冒落矿石,在放出冒落矿石后,上中段出矿巷道与出矿横穿已经开采结束,上中段下来的废石也随着矿体一起冒落下来;
(3)出矿工作:在堑沟巷道上部炮孔开始爆破回采后,堑沟巷道与上部采空部位形成受矿堑沟,上中段部所有分段回采的矿石全部落下来进入堑沟巷道,通过铲运设备从出矿横穿、出矿巷道运输出去。
其中,所述的各采矿分段高度为12~18m,优选15m。
所述的出矿横穿间距8~12m。
与现有技术相比,本发明的特点和有益效果是:
本发明是一种急倾斜矿体诱导冒落采矿法,包括沿脉布置回采巷道,采用中深孔或深孔凿岩、侧向挤压爆破,只回采下盘侧一定范围的矿体,上盘侧与顶部留下一定厚度的矿石层使之自然冒落,上盘侧留下矿石层的厚度按照经验公式计算;本发明在上盘留下矿石层的厚度,对这种采矿法的生产效率与回采指标影响重大,如果所留矿石层厚度过大,不能在最下一分段回采后全部快速冒落下来,不仅影响矿石回采率,而且将影响采场生产的正常进行;反之,如果所留矿石层厚度过小,在最下一分段回采之前就片落,则起不到迟滞上盘围岩冒落的效果,也将严重影响矿石的损失贫化。最佳状态是,所留矿石层滞后最下一分段回采工作面8~10m的距离全部自然冒落,为此,需要用经验公式确定上盘所留矿石层的合理厚度。此外,顶柱的厚度须保持其在上盘矿石层冒落之前保持稳定状态,以使覆盖层废石降落在所有冒落的矿石层之上,以避免在冒落过程中发生矿岩掺杂。顶柱的厚度需要由生产试验确定,一般为上盘侧矿石层厚度的1.3~1.5倍。
本发明是将每一回采分段的沿脉采准工程均布置在靠近下盘的矿体内,使之远离上盘比较破碎的围岩;在回采过程中,留下顶柱和上盘临时矿柱来隔离破碎围岩与覆盖层废石;采用分段凿岩阶段出矿方式,在最下一个分段设置底部结构,回收采场内冒落下来的矿石。这种方法的采场上部3~4个空场落矿分段同时回采,下一个分段滞后上一个分段1~2个步距的回采距离,以保证安全。这些分段崩落空场内的矿石主要从最下一个分段沿脉进路(堑沟巷道)回采时放出,在最下一个分段沿脉进路出矿时,采用进路端部口不出空的方式控制放矿,以防止冒落气浪的冲击;
总结起来,本发明的技术方案先空场下端部出矿,后覆岩下底部结构放矿;上盘所留矿柱厚度按经验公式定量计算;与常规的沿脉无底柱分段崩落进路都布置在矿体的中间位置不同,本发明方法各条回采进路都布置在靠近下盘较稳固的矿体里,远离上盘破碎围岩,提高了巷道的稳定性;本发明先掘进与回采堑沟巷道,后掘进出矿横穿,避免堑沟巷道回采时的爆破震动对出矿横穿出矿口的破坏,有利于冒落矿石的放出;本发明上部向空场崩落的矿石,从最下分段的沿脉巷道的端部放出,随后冒落的上盘侧矿石从出矿横穿放出,这样有一多半的矿石在空场下放出,只有小部分矿石在覆岩下放出,能够减少矿石下盘损失与废石混入率,由此可降低矿石损失贫化,同时由于上盘矿石层和顶柱矿量被诱导冒落,节省了凿岩爆破费用,增大了出矿强度,可实现高效开采。
本发明这种诱导冒落采矿方法特别适合于上盘围岩稳定性差、矿石比较坚硬但节理裂隙发育、下盘围岩中等稳固的急倾斜中厚到厚矿体。
附图说明
图1是本发明的上盘含不稳岩层的急倾斜中厚矿体的诱导冒落采矿方法示意图之一;
图2是本发明的上盘含不稳岩层的急倾斜中厚矿体的诱导冒落采矿方法示意图之二;
图3是本发明的上盘含不稳岩层的急倾斜中厚矿体的诱导冒落采矿方法示意图之三;
其中:图2是图1的II-II截面图,图3是图2的III-III截面图;
图中:1-出矿巷道;2-堑沟巷道;3-出矿横穿;4-采区斜坡道;5-联络道;6-凿岩巷道;7-炮孔;8-上中段出矿巷道;9-上中段出矿横穿;10-上盘预留矿石层;11-顶柱;12-覆岩层废石;13-冒落矿石。
具体实施方式
实施例
如图1~图3所示,本实施例中上盘含不稳岩层的急倾斜中厚矿体的诱导冒落采矿方法按照以下步骤进行:
(1)采前准备:在阶段运输水平开拓工程的穿脉巷道的矿体中掘进堑沟巷道2,在穿脉巷道的矿体外掘进出矿巷道1,在堑沟巷道2掘进后,从出矿巷道1朝向堑沟巷道2垂直掘进出矿横穿3,出矿横穿3间距一般8~12m;同时从斜坡道4掘进各分段的联络道5,联络道5掘进过矿体后,在矿体中掘进各采矿分段的凿岩巷道6,各采矿分段高度为12~18m,一般取15m左右;
(2)回采作业:回采时只回采下盘侧一定范围内的矿体,在上盘侧与顶部留下一定厚度的矿石层使之自然冒落,上盘侧留下矿石层10的厚度按如下经验公式计算:式中:a为下盘侧回采区的空场长度,m;b为下盘侧回采区的空场高度,m;H为采场的埋深,m;γ为上覆岩层容重,t/m3;μ为矿石的泊松比;α为矿体的倾角,°;E为矿石的弹性模量,MPa;k为与上盘围岩硬度、矿体稳定性、矿体厚度、上部采空区赋存状态以及量纲转换有关的系数,一般k=0.2~0.3;顶柱11厚度为上盘预留矿石10层厚度的1.3~1.5倍,根据上盘侧预留矿石层10和顶柱11厚度确定采场的爆破回采范围;
在各采矿分段同时施工回采炮孔7,堑沟巷道2中也布置回采炮孔7,从上到下逐采矿分段或同时爆破凿岩巷道6,每次爆破2~3排炮孔,堑沟巷道2一次回采1~2排炮孔,每次回采的同时,放出上部凿岩巷道崩落的矿石,每次出矿到端部口微露空区为止,确保采空区冒落安全;
在回采过程中,始终下采矿分段回采爆破滞后上采矿分段的距离大于等于2~3个爆破排距,以保障爆破施工安全,下采矿分段出矿或爆破为上采矿分段崩落矿石提供松动条件,按松动范围,至少满足上采矿分段侧向挤压爆破条件确定下采矿分段回采的最大滞后距离,直到形成阶梯状回采工作面后,为提高开采效率,各分段同时爆破回采;
随着采空区增大,矿体暴露面积加大,上盘预留矿石层10与顶柱11缺少支撑,矿体开始冒落,形成冒落矿石13,在放出冒落矿石13后,上中段出矿巷道8与出矿横穿9已经开采结束,上中段下来的废石12也随着矿体一起冒落下来;
(3)出矿工作:在堑沟巷道2上部炮孔开始爆破回采后,堑沟巷道与上部采空部位形成受矿堑沟,上中段部所有分段回采的矿石全部落下来进入堑沟巷道2,通过铲运设备从出矿横穿3、出矿巷道1运输出去。

Claims (3)

1.一种上盘含不稳岩层的急倾斜中厚矿体的诱导冒落采矿方法,其特征在于按照以下步骤进行:
(1)采前准备:在阶段运输水平开拓工程的穿脉巷道的矿体中掘进堑沟巷道,在穿脉巷道的矿体外掘进出矿巷道,从出矿巷道朝向堑沟巷道垂直掘进出矿横穿,同时从斜坡道掘进各采矿分段的联络道,联络道掘进过矿体后,在矿体中掘进各分段的凿岩巷道;
(2)回采作业:回采时只回采下盘侧一定范围内的矿体,在上盘侧与顶部留下一定厚度的矿石层使之自然冒落,上盘侧留下矿石层的厚度按如下经验公式计算:式中:a为下盘侧回采区的空场长度,m;b为下盘侧回采区的空场高度,m;H为采场的埋深,m;下为上覆岩层容重,t/m3;μ为矿石的泊松比;α为矿体的倾角,°;E为矿石的弹性模量,MPa;k为与上盘围岩硬度、矿体稳定性、矿体厚度、上部采空区赋存状态以及量纲转换有关的系数,k=0.2~0.3;顶柱厚度为上盘预留矿石层厚度的1.3~1.5倍,根据上盘侧预留矿石层和顶柱厚度确定采场的爆破回采范围;
在各采矿分段同时施工回采炮孔,堑沟巷道中也布置回采炮孔,从上到下逐采矿分段或同时爆破凿岩巷道,每次爆破2~3排炮孔,堑沟巷道一次回采1~2排炮孔,每次回采的同时,放出上部凿岩巷道崩落的矿石,每次出矿到端部口微露空区为止,确保采空区冒落安全;
在回采过程中,始终下采矿分段回采爆破滞后上采矿分段的距离大于等于2~3个爆破排距,以保障爆破施工安全,下采矿分段出矿或爆破为上采矿分段崩落矿石提供松动条件,按松动范围,至少满足上采矿分段侧向挤压爆破条件确定下采矿分段回采的最大滞后距离,直到形成阶梯状回采工作面后,为提高开采效率,各采矿分段同时爆破回采;
随着采空区增大,矿体暴露面积加大,上盘预留矿石层与顶柱缺少支撑,矿体开始冒落,形成冒落矿石,在放出冒落矿石后,上中段出矿巷道与出矿横穿已经开采结束,上中段下来的废石也随着矿体一起冒落下来;
(3)出矿工作:在堑沟巷道上部炮孔开始爆破回采后,堑沟巷道与上部采空部位形成受矿堑沟,上中段部所有分段回采的矿石全部落下来进入堑沟巷道,通过铲运设备从出矿横穿、出矿巷道运输出去。
2.根据权利要求1所述的一种上盘含不稳岩层的急倾斜中厚矿体的诱导冒落采矿方法,其特征在于所述的各采矿分段高度为12~18m。
3.根据权利要求1所述的一种上盘含不稳岩层的急倾斜中厚矿体的诱导冒落采矿方法,其特征在于所述的出矿横穿间距8~12m。
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