CN108266188A - 基于脉内采准无需切割工程伪倾斜布置的棋盘式开采方法 - Google Patents
基于脉内采准无需切割工程伪倾斜布置的棋盘式开采方法 Download PDFInfo
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Abstract
基于脉内采准无需切割工程伪倾斜布置的棋盘式开采方法，开采时沿矿体伪倾斜方向掘进两组平行的脉内上山联通上下中段运输巷道，将矿体分割成棋盘式分布的菱形矿块，每个菱形矿块为一独立的回采单元，菱形矿块之间采用间隔回采，每个菱形矿块开采结束后，将开拓掘进废石充填到采空区，并架设移动式可拆卸挡板封闭空区进行充填，待充填体初凝后拆卸挡板移至新开空区，如此循环作业至整个中段开采结束。本发明回采过程中无废石产出，采充简便，作业灵活，生产能力大。
Description
技术领域
本发明涉及一种采矿方法，特别是涉及一种基于脉内采准无需切割工程伪倾斜布置的棋盘式开采方法。
背景技术
在我国非煤地采矿山中，不论何种赋存条件的矿脉，现有的钻爆法开采普遍存在以下的技术难点：
①缓倾斜及以上倾角矿体开采时，受矿体倾角的限制，大型采掘设备搬运困难，不易作业，导致机械化水平程度低、工人劳动强度大；
②对于分支复合、膨胀收缩等产状较复杂矿体的开采，大面积凿岩爆破难以准确掌握矿岩边界，矿石贫损严重；
③为了提高采掘及运输的机械化水平，布置大量脉外开拓及采准工程，产出废石多，采矿成本高；
④为确保空区充填前作业的安全性，现有开采方法常预留矿柱或采用隔一采一的方法进行回采。预留矿柱造成矿石损失严重；隔一采一一方面使可同时开采矿块数量减少，降低采场生产能力，另一方面矿柱的回采很大程度上受两侧充填体的影响，贫化较大；
⑤现有开采方法划分盘区生产，矿块布置数量有限，在一定程度上限制了开采作用的连续性，降低了生产能力。
针对上述问题，目前亟需一种采充简便、废石采出量低、采场布置数量多、不需布置切割工程、采准工程量小、设备运移作业灵活、可探采结合、能适应各种矿体角度、作业安全性好、开采效率高、生产能力大的开采方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提出一种采充简便、废石采出量低、采场布置数量多、不需布置切割工程、采准工程量小、设备运移作业灵活、可探采结合、能适应各种矿体角度、作业安全性好、开采效率高、生产能力大的基于脉内采准无需切割工程伪倾斜布置的棋盘式开采方法。
为了解决上述技术问题，本发明开采时不沿矿体走向划分盘区，采用移动式可拆卸挡板作为临时充填挡墙，有效地解决传统方法矿块布置数量不足，采充作业不连续的问题。通过布置伪倾斜脉内上山，改变设备作业及运移接触平面，由缓倾斜或倾斜变为似水平，不仅可使大型采掘设备容易进入采场，也使得作业方便，极大地提高机械化作业水平。并且交错布置的脉内伪倾斜上山在掘进过程中可有效掌握矿岩边界，实现探采结合，避免因矿岩边界不清而产生贫损。因此，本发明提供的一种无盘区划分脉内采准伪倾斜布置开采方法，可解决传统采矿方法存在的脉外开拓工程量大，采出废石多、采场布置数量少，生产能力低、设备运搬作业困难，机械化程度低等问题，以填补该类矿体安全、连续、高效无害开采的空白。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于脉内采准无需切割工程伪倾斜布置的棋盘式开采方法，开采时沿矿体伪倾斜方向掘进两组平行的脉内上山联通上下中段运输巷道，将矿体分割成棋盘式分布的菱形矿块，每个菱形矿块为一独立回采单元，菱形矿块之间采用间隔回采，每个菱形矿块开采结束后，将开拓掘进废石充填到采空区，并架设移动式可拆卸挡板封闭空区进行充填，待充填体初凝后拆卸挡板移至新开空区，如此循环作业至整个中段开采结束。
进一步，为了便于采用高效无轨自行式采掘设备，脉内上山坡度控制在20%以内。
进一步，回采时可以根据矿体的赋存条件采用浅孔或中深孔落矿工艺，从每个菱形矿块的任一角点或多个角点（最多四个）开始，其中一条上山作回采凿岩巷道，另一条上山作为切割巷道，为爆破提供自由面，不另掘切割巷道。
进一步，具体步骤如下：
（1）垂高上，每隔45～90m沿走向在矿体上盘或下盘布置脉外中段运输平巷，沿脉外中段运输平巷每隔100～300m掘进联络道至矿体脉内，由联络道沿矿体伪倾斜方向掘进两组平行的脉内上山与上中段运输巷道相通，脉内上山掘进时贯穿矿体，直至可见上下盘围岩为止，脉内上山坡度10%～20%；沿走向每隔150～200m在脉内上山交叉处布置溜矿井，一个中段内同一垂高上相邻布置1～2个，溜矿井倾角60°；
（2）采用脉内上山将矿体切割为棋盘式分布的菱形矿块，每一矿块视为独立的回采单元（规格为30×30～50×50m²）；脉内上山形成后开始开采活动，从菱形矿块的任一角点或多个角点开始，一条上山作凿岩巷道，一条上山作切割巷道，在凿岩巷道中钻凿浅孔或中深孔，以切割巷道为爆破补偿空间爆破落矿，不另掘进其它切割巷道；
（3）采场内采用铲运机出矿，矿石由脉内上山经溜井联络道运至附近的溜矿井；待回采单元出矿完毕，将脉外工程掘进废石充填至空区，并架设移动式可拆卸挡板作为临时挡墙封闭空区进行膏体充填，充填体达到自立强度后拆卸挡板移动至新开空区。
进一步，还包括步骤（4），可根据不同矿体赋存条件调整矿块结构参数，进一步调整溜矿井位置及数量；为确保出矿作业的安全性，对两条脉内上山交叉位置采用锚索支护；菱形矿块间隔开采时，利用矿块间未采矿体或已稳固充填体支撑工作面围岩，不预留点柱或条柱；根据各矿段围岩稳定性情况，通过适当调整回采单元的大小来减少空区暴露面积及时间，回采单元内不布置额外支护工程。
所述移动式可拆卸挡板可由移动式底盘和已充填废石的格宾网箱组成。
在条件允许的情况下，所述脉外溜矿井工程和中段运输巷道也可取消，采用脉内中段运输巷道和脉内胶带运输巷道替代，铲运机配合卡车联合出矿，矿石由胶带运输系统直接运至地表矿仓。
开采延伸不大时，也可省去所有出矿工程，矿石直接由大型卡车从采场运至地表。
采用上述技术方案的基于脉内采准无需切割工程伪倾斜布置的棋盘式无废开采方法，主要适用于矿岩中等稳固～稳固、矿体倾角及厚度变化范围大，且要求机械化程度高、生产能力大、废石采出量小的任何赋存条件矿体开采。所产生的有益效果是：
①生产工序简单，采充作业灵活
基于脉内采准无需切割工程伪倾斜布置的棋盘式开采方法只在垂高上划分中段，不划分盘区；各中段间采用脉内上山相连，不布置额外斜坡道工程；采用菱形矿块布置，利用未采相邻矿块支撑围岩，无其它支护工程布置；伪倾斜上山形成后可直接采矿，无需布置额外切割工程，与现有开采方法相比生产工序明显减少，开采工艺简单。矿块开采结束后采用移动式可拆卸挡板作为临时挡墙封闭空区，不需封闭其它巷道建造充填构筑物，各矿块可视为独立的作业单元，采充活动互不干扰，作业灵活。
②机械化程度高，生产能力大
采用脉内伪倾斜采准巷道布置，大型采掘设备由中段运输巷道直接进入采场，运搬灵活方便，机械化程度高。不划分盘区布置矿块生产，矿块数量多，在条件允许的情况下，沿走向各矿块均可同时作业，生产能力增大；同时，每一菱形矿块各角点可同时开采，增加了采场作业面，有效地减少了作业时间，生产能力增大。
③探采结合，适应性强
脉内伪倾斜巷道布置时，巷道宽度为矿体的真实厚度，掘进方向为上下盘矿岩边界走向，掘进时直至可见上下盘围岩为止，因此两条脉内伪倾斜巷道在作为开采巷道的同时也可以作探矿上山使用，边探边采。基于脉内采准无需切割工程伪倾斜布置的棋盘式开采方法矿块布置及回采工艺适用于各类倾角矿体的开采，尤其对倾斜、急倾斜或者倾角变化范围大的薄矿床开采优点最为突出。
④采切工程量小，采出废石量少
省去脉外分段运输巷道，各中段巷道采用脉内伪倾斜巷道相连，不布置斜坡道工程，开采时不布置额外切割工程，采切工程量小；除溜井工程和中段运输巷道，其余采准工程均在脉内布置，采出废石量少。
⑤作业安全性好，开采连续性强
首先，工作面作业时，采用上下两排未采矿体及已稳固充填体支撑围岩，保证作业安全；充填时采用移动式可拆卸挡板作临时挡墙，不另需建造充填构筑物，缩短了回采作业循环周期，减少空区暴露时间，作业安全程度高；每矿块四周都布置有采准巷道，且与上中段运输巷道相通，增加了安全通道个数，在遇突发事故时方便人员及时撤离，在一定程度上也保证了作业的安全性。取消传统盘区划分方式，脉内伪倾斜上山一经形成，沿走向各矿块可不间断作业、连续开采。
综上所述，本发明是一种采充简便，废石采出量低，采场布置数量多，无需布置切割工程，采准工程量小，设备运移作业灵活，探采结合，能适应各种矿体角度，作业安全性好，开采效率高，生产能力大的开采方法。
附图说明
图1为本发明采矿结构示意图；
图2为图1的Ⅰ-Ⅰ剖面图；
图中：1-中段运输巷道，2-上中段运输巷道，3-矿体，4-联络道，5-溜矿井，6-溜井联络道，7-充填体，8-出矿横巷，9-凿岩巷道，10-交叉点，11-切割巷道，12-移动式可拆卸挡板。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
基于脉内采准无需切割工程伪倾斜布置的棋盘式开采方法，开采时沿矿体伪倾斜方向掘进两组平行的脉内上山联通上下中段运输巷道，将矿体分割成棋盘式分布的菱形矿块，为了便于采用高效无轨自行式采掘设备，脉内上山坡度控制在20%以内。每个菱形矿块为一独立回采单元，回采时可以根据矿体的赋存条件采用浅孔或中深孔落矿工艺，从每个菱形矿块的任一角点或多个角点（最多四个）开始，其中一条上山作凿岩巷道，另一条上山作切割巷道，为爆破提供自由面，不另掘切割巷道。菱形矿块之间采用间隔回采，每个菱形矿块开采结束后，将开拓掘进废石充填到采空区，并架设移动式可拆卸挡板封闭空区进行充填，待充填体初凝后拆卸挡板移至新开空区，如此循环作业至整个中段开采结束。
具体步骤如下：
（1）垂高上，每隔45～90m沿走向在矿体上盘或下盘处布置脉外中段运输平巷，沿脉外中段运输平巷每隔100～300m掘进联络道至矿体脉内，由联络道沿矿体伪倾斜方向掘进两组平行的脉内上山与上中段运输巷道相通，脉内上山掘进时贯穿矿体，直至可见上下盘围岩为止，脉内上山坡度10%～20%；沿走向每隔150～200m在脉内上山交叉点布置溜矿井，一个中段内同一垂高上相邻布置1～2个，溜矿井倾角60°；
（2）采用脉内上山将矿体切割为棋盘式分布的菱形矿块，每一矿块视为独立的回采单元，规格为30×30～50×50m²；脉内上山形成后开始开采活动，从菱形矿块的任一角点或多个角点开始，一条上山作凿岩巷道，一条上山作切割巷道，在凿岩巷道中钻凿浅孔或中深孔，以切割巷道为爆破补偿空间爆破落矿，不另掘进其它切割巷道；
（3）采用铲运机配大型卡车联合出矿，矿石由脉内上山经溜井联络道运至附近的溜矿井；待回采单元出矿完毕，将脉外工程掘进废石充填至空区，并架设移动式可拆卸挡板作为临时挡墙封闭空区进行膏体充填，充填体达到自立强度后拆卸挡板移动至新开空区。
（4）根据不同矿体赋存条件调整矿块结构参数，进一步调整溜矿井位置及数量；为确保开采作业的安全性，对两条脉内巷道交叉位置进行锚索支护；菱形矿块间隔开采时，利用矿块间未采矿体或已稳固充填体支撑工作面围岩，不预留点柱或条柱；根据各矿段围岩稳定性情况，通过适当调整回采单元的大小来减少空区暴露面积及时间，回采单元内不布置额外支护工程。
所述移动式可拆卸挡板可由移动式底盘和已充填废石的格宾网箱组成。
在条件允许的情况下，所述脉外溜矿井工程和中段运输巷道也可取消，采用脉内中段运输巷道和脉内胶带运输巷道替代，铲运机配合卡车联合出矿，矿石由胶带运输系统直接运至地表矿仓。
开采延伸不大时，也可省去所有出矿工程，矿石直接由大型卡车从采场运至地表。
实施例
参照图1和图2，一种基于脉内采准无需切割工程伪倾斜布置的棋盘式开采方法，具体步骤如下：
（1）垂高上，每隔60m沿走向在矿体3下盘10m处布置脉外中段运输平巷1，沿脉外中段运输平巷1每隔250m掘进联络道4至矿体3脉内，由联络道4沿矿体3伪倾斜方向掘进两组平行的脉内上山与上中段运输巷道2相通，脉内上山掘进时贯穿矿体3，直至可见上下盘围岩为止，脉内上山坡度为12%；沿走向每隔200m在脉内上山交叉点10布置溜矿井5，一个中段内同一垂高上相邻布置2个，溜矿井5倾角60°；
（2）采用脉内上山将矿体3切割为棋盘式分布的菱形矿块，每一矿块视为独立的回采单元，规格为30×30m²；一个中段内脉内上山形成后开始开采活动，从菱形矿块的任一角点或多个角点开始，一条上山作凿岩巷道9，一条上山作切割巷道11，在凿岩巷道9中钻凿平行中深孔，孔深15m，以切割巷道11为爆破补偿空间分两次爆破回采；
（3）采用铲运机配大型卡车联合出矿，矿石由脉内上山经溜井联络道6运至附近的溜矿井5；待回采单元出矿完毕，将脉外工程掘进废石充填至空区，并架设移动式可拆卸挡板12作为临时挡墙封闭空区进行膏体充填，充填体7达到自立强度后拆卸挡板移动至新开空区；
（4）根据不同矿体赋存条件调整矿块结构参数，进一步调整溜矿井5位置及数量；为确保开采作业的安全性，对两条脉内上山交叉点10进行锚索支护；菱形矿块间隔开采时，利用矿块间未采矿体或已稳固充填体支撑工作面围岩，不预留点柱或条柱；根据不同矿段围岩稳定性情况，通过适当调整回采单元的大小来减少空区暴露面积及时间，回采单元内不布置额外支护工程。
Claims (8)
1.基于脉内采准无需切割工程伪倾斜布置的棋盘式开采方法，其特征在于：开采时沿矿体伪倾斜方向掘进两组平行的脉内上山联通上下中段运输巷道，将矿体分割成棋盘式分布的菱形矿块，每个菱形矿块为一独立回采单元，菱形矿块之间采用间隔回采，每个菱形矿块开采结束后，将开拓掘进废石充填到采空区，并架设移动式可拆卸挡板封闭空区进行充填，待充填体初凝后拆卸挡板移至新开空区，如此循环作业至整个中段开采结束。
2.根据权利要求1所述的基于脉内采准无需切割工程伪倾斜布置的棋盘式开采方法，其特征在于：为了便于采用高效无轨自行式采掘设备，脉内上山坡度控制在20%以内。
3.根据权利要求1或2所述的基于脉内采准无需切割工程伪倾斜布置的棋盘式开采方法，其特征在于：回采时根据矿体的赋存条件采用浅孔或中深孔落矿工艺，从每个菱形矿块的任一角点或多个角点开始，其中一条上山作凿岩巷道，另一条上山作切割巷道，为爆破提供自由面，不另掘切割巷道。
4.根据权利要求3所述的基于脉内采准无需切割工程伪倾斜布置的棋盘式开采方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）垂高上，每隔45～90m沿走向在矿体上盘或下盘布置脉外中段运输平巷，沿脉外中段运输平巷每隔100～300m掘进联络道至矿体脉内，由联络道沿矿体伪倾斜方向掘进两组平行的脉内上山与上中段运输巷道相通，脉内上山掘进时贯穿矿体，直至可见上下盘围岩为止，脉内上山坡度10%～20%；沿走向每隔150～200m在脉内上山交叉点布置溜矿井，一个中段内同一垂高上相邻布置1～2个，溜矿井倾角60°；
（2）采用脉内上山将矿体分割为棋盘式分布的菱形矿块，每一矿块视为独立的回采单元；脉内上山形成后开始开采活动，从菱形矿块的任一角点或多个角点开始，一条上山作凿岩巷道，一条上山作切割巷道，在凿岩巷道中钻凿浅孔或中深孔，以切割巷道为爆破补偿空间爆破落矿，不另掘进其它切割巷道；
（3）采场内采用铲运机出矿，矿石由脉内上山经溜井联络道运至附近的溜矿井；待回采单元出矿完毕，将脉外工程掘进废石充填至空区，并架设移动式可拆卸挡板作为临时挡墙封闭空区再进行膏体充填，充填体达到自立强度后拆卸挡板移动至新开空区。
5.根据权利要求4所述的基于脉内采准无需切割工程伪倾斜布置的棋盘式开采方法，其特征在于：还包括步骤（4），根据不同矿体赋存条件调整矿块结构参数，调整溜矿井位置及数量；为确保出矿作业的安全，对两条脉内上山交叉位置进行锚索支护；菱形矿块间隔开采时，利用矿块间未采矿体及已稳固充填体支撑工作面围岩，不预留点柱或条柱；根据各矿段围岩稳定性情况，通过适当调整回采单元的大小来减少空区暴露面积及时间，回采单元内不布置额外支护工程。
6.根据权利要求5所述的基于脉内采准无需切割工程伪倾斜布置的棋盘式开采方法，其特征在于：所述移动式可拆卸挡板由移动式底盘和已充填废石的格宾网箱组成。
7.根据权利要求6所述的基于脉内采准无需切割工程伪倾斜布置的棋盘式开采方法，其特征在于：在条件允许的情况下，所述脉外溜矿井工程和中段运输巷道取消，采用脉内中段运输巷道和脉内胶带运输巷道替代，铲运机配合卡车联合出矿，矿石由胶带运输系统直接运至地表矿仓。
8.根据权利要求7所述的基于脉内采准无需切割工程伪倾斜布置的棋盘式开采方法，其特征在于：开采延伸不大时，省去所有出矿工程，矿石直接由大型卡车从采场运至地表。
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2018
- 2018-01-23 CN CN201810064011.4A patent/CN108266188A/zh active Pending
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