CN108397196B - 一种基于格宾人工矿柱的缓倾斜矿体露天转地下采矿方法 - Google Patents

Abstract

一种基于格宾人工矿柱的缓倾斜矿体露天转地下采矿方法，缓倾斜矿体露天转地下开采时，矿体在露天采坑底部已经出露地表，在露天采场底部，垂直最终边坡走向布置脉内采准斜巷，随矿块回采架设格宾人工矿柱进行临时支撑顶板，回采时同时布置护顶锚杆。矿块回采一定长度后，利用格宾人工矿柱封闭采场进行废石充填，靠近顶板部分利用胶结充填体或混凝土砂浆进行接顶充填，起到永久支护顶板作用。如此循环至矿体完全转入地下开采。本发明实现“地下开采露天化”，可利用原有露天开采设备进行凿岩、爆破、出矿，创造了露天转地下无基建时间、废石采出量低、矿体损失小、贫化低、人工矿柱安装方便且成本低、生产能力大的开采方法。

Description

一种基于格宾人工矿柱的缓倾斜矿体露天转地下采矿方法

技术领域

本发明涉及一种采矿方法，特别是涉及一种基于格宾人工矿柱的缓倾斜矿体露天转地下采矿方法。

背景技术

在我国缓倾斜矿体露天转地下开采矿山中，现有的开采方法普遍存在以下的技术难点：①继续采用露天开采方式开采浅部缓倾斜矿体，可能造成生产剥采比过大，经济剥采比不合适的情况；②采用地下开采方式留有顶板永久保安矿柱，尤其针对缓倾斜矿体，矿体损失大；③常规露天转地下开采基建时间长，工序衔接复杂，组织任务重；④常规地下矿山开采设备比露天开采设备生产能力小、转运不灵活；⑤常规缓倾斜矿体采用预留矿柱矿石损失严重，另一方面采用充填工艺回收矿柱，矿柱的回采很大程度上受两侧充填体的影响，也会造成矿石贫化较大；⑥常规人工矿柱替换法，一方面人工矿柱成本高、实施工艺复杂，另一方面替换时容易产生安全问题。

针对上述问题，目前亟需一种能有效解决传统缓倾斜矿体露天转地下工程存在地下基建时间长、开采废石多、矿体损失大、矿石贫化高、人工矿柱成本高、生产能力低等问题的开采方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提出一种露天转地下无基建时间、废石采出量低、矿体损失小、矿石贫化低、人工矿柱安装方便且成本低、机械化作业水平高、生产能力大的基于格宾人工矿柱的缓倾斜矿体露天转地下采矿方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于格宾人工矿柱的缓倾斜矿体露天转地下采矿方法，缓倾斜矿体露天转地下开采时，矿体在露天采坑底部已经出露地表，在露天采场底部，垂直最终边坡走向布置脉内采准斜巷，随矿块回采架设格宾人工矿柱进行临时支撑顶板，回采时同时布置护顶锚杆；矿块回采一定长度后，利用格宾人工矿柱封闭采场进行废石充填，靠近顶板部分利用胶结充填体或混凝土砂浆进行接顶充填，起到永久支护顶板作用；如此循环至矿体完全转入地下开采。

具体步骤如下：

（1）开采时沿矿体走向按35～50m间距划分矿块，视顶板岩石稳定性而定，每个矿块由一个矿房和一个矿柱组成，矿房宽度为20～30m，矿柱宽度为15～20m；视顶板岩石稳定性而定，矿块长度沿矿体倾向为50～100m；

（2）矿房、矿柱交替回采，从露天坑底矿体露头处开始，以临空面作为自由面前进式开采；回采5～10m后，从露头处开始施工格宾式人工矿柱，每个矿房布置宽度5～8m格宾人工矿柱两道，与矿体顶板相接，沿矿房轴线方向平行布置，与矿房边界间留出3～5m间隙，作为矿房回采时的行人、通风通道和回采矿柱时的采准巷道；矿柱回采方式同矿房回采，留有一道6～10m格宾人工矿柱；

（3）采场内采用浅孔设备凿岩爆破，采用露天开采设备—装载机（或挖掘机）配合自卸卡车出矿；开采时，视顶板稳定性条件，布置上向锚杆或长锚索进行护顶支护，同时步骤（2）中架设的格宾人工矿柱作为顶板临时支护；

（4）采用推土机推堆废石进行充填；架设格宾人工矿柱作为充填挡墙封闭空区，最后采用注浆泵向废石充填体顶部注浆接顶。

格宾人工矿柱由已充填废石的格宾网箱制成。格宾网箱尺寸长×宽×高为2m×1m×1m，露天剥离废石或井下掘进废石填至网箱内组成人工矿柱单元，人工矿柱由各单元格宾网箱堆筑而成。

采用上述技术方案的基于格宾人工矿柱的缓倾斜矿体露天转地下采矿方法，主要适用于矿岩中等稳固～稳固、缓倾斜薄～中厚矿体，露天转地下开采，且要求机械化程度高、生产能力大、废石采出量小的赋存条件矿体开采。

本发明随矿体开采时架设格宾人工矿柱，既可作为顶板的临时支护，又可作为充填挡墙，并且高效的利用矿山不能解决的废石进行充填格宾网箱及作为矿山充填工艺的主体，有效的解决传统缓倾斜矿体露天转地下采矿方法矿石损失率大，贫化率高，人工矿柱成本高，安全隐患大的问题。同时矿山回采由露天采坑底部矿体露头处施工，露天转地下工程无基建时间，实现矿山连续生产。并且开采采用原露天开采设备，使得井下设备投入少，矿山开采设备大型化、高效化、转运灵活，极大地提高了机械化作业水平。因此，本发明之基于格宾人工矿柱的缓倾斜矿体露天转地下采矿方法，能解决传统缓倾斜矿体露天转地下工程存在的基建时间长、开采废石多、矿体损失大、矿石贫化高、人工矿柱成本高、生产能力低等问题，以填补该类矿体安全、连续、高效开采的空白。

本发明的有益效果是：

①节省基建投资，采充作业灵活

基于格宾人工矿柱的缓倾斜矿体露天转地下采矿方法，无基建期和开采准备时间，直接从露天采坑底部矿体露头处布置采切工程，随掘进进度架设格宾人工矿柱，生产工序和开采工艺简单。格宾人工矿柱可作为挡墙封闭空区，不需建造充填构筑物，空区内采用推土机推堆废石的方式充填，采用注浆的方式接顶，作业灵活。

②机械化程度高，生产能力大

基于格宾人工矿柱的缓倾斜矿体露天转地下采矿方法，无需投入井下开采设备，利用原有大型露天开采设备，机械化程度高，生产能力接近露天采矿能力。

③人工矿柱成本低，作业安全性好

采用格宾网箱内填废石制成人工矿柱单元，各单元堆筑而成格宾人工矿柱，相比传统“点柱法”，减少矿石损失，提高开采经济效益，相比传统“人工矿柱替换法”，格宾网箱成本小，制作方便，安装简单。同时格宾人工矿柱不仅作为充填挡墙，更作为未充填采空区的顶板支护手段，提高采场回采安全性。并且人工矿柱与开采边界间留出3～5m的设备、行人、通风通道，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。

④开采废石少，开采连续性强

采切工程基本是脉内工程，采出废石量少，并且格宾网箱内填物和采空区充填主体均为废石，实现了无废开采。露天转地下开采时，脉内采切工程一经形成，各矿块即可不间断作业、连续开采。

综上所述，本发明是一种露天转地下无基建时间、废石采出量低、矿体损失小、矿石贫化低、人工矿柱安装方便且成本低、机械化作业水平高、生产能力大的开采方法。

附图说明

图1为本发明采矿方法结构示意图；

图2为图1的Ⅰ-Ⅰ剖面图；

图3为图1的Ⅱ-Ⅱ剖面图；

图中：1-脉内采准斜巷，2-排水回风巷道，3-格宾人工矿柱，4-充填废石，5-矿房，6-矿柱，7-矿堆，8-炮孔，9-胶结充填体，10-护顶锚杆。

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。

参照图1、图2和图3，一种基于格宾人工矿柱的缓倾斜矿体露天转地下采矿方法，具体步骤如下：

（1）沿矿体走向50m宽、沿矿体倾向100m长划分矿块，其中矿房5宽30m，矿柱6宽20m；在矿房5轴线中部沿矿体倾角掘进脉内采准斜巷1，与排水回风巷道2贯通，形成采场通风排水通道；

（2）矿房5、矿柱6交替回采，从露天坑底矿体露头处开始，以临空面和脉内采准斜巷1作为自由面前进式开采；回采10m长度后，离矿柱6边界各5m距离架设2道格宾人工矿柱3，每道格宾人工矿柱3宽5m，随着回采工作面前进而架设，距离工作面10m；矿房5 100m长度采完后，格宾人工矿柱3架设长度95m，进行封闭采空区；回采矿柱6时，随工作面前进，沿矿柱6轴线中部架设一道10m宽格宾人工矿柱3，距离矿房5边界同样留有5m距离；

（3）对于8m中厚矿体分两层回采，脉内采准斜巷1为顶板巷道，上层矿体回采时采用浅孔凿岩设备，工作面沿矿体倾向布置，钻凿平行于矿体倾角的下向水平缓倾斜炮孔8，爆破后利用转载机（或挖掘机）配合自卸卡车出矿；回采时检查顶板，采用护顶锚杆10加金属网护顶，必要时增加锚索护顶；下层矿体利用顶板工作面为自由面，垂直矿体钻凿下向炮孔8，爆破后预留一部分矿堆7，作为出矿斜面；上层矿体超前下层矿体6m；同时步骤（2）中架设的格宾人工矿柱作为顶板临时支护；

（4）形成采空区后，利用推土机将充填废石4推堆至格宾人工矿柱之间的空区，最后采用注浆泵向废石充填体4顶部注浆接顶，形成胶结充填体9。

Claims (4)

1.一种基于格宾人工矿柱的缓倾斜矿体露天转地下采矿方法，其特征在于：缓倾斜矿体露天转地下开采时，矿体在露天采坑底部已经出露地表，在露天采场底部，垂直最终边坡走向布置脉内采场巷道，随矿块回采架设格宾人工矿柱进行临时支撑顶板，回采时同时布置护顶锚杆；矿块回采一定长度后，利用格宾人工矿柱封闭采场进行废石充填，靠近顶板部分利用胶结充填体或混凝土砂浆进行接顶充填，起到永久支护顶板作用；如此循环至矿体完全转入地下开采。

2.根据权利要求1所述的基于格宾人工矿柱的缓倾斜矿体露天转地下采矿方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）开采时沿矿体走向按35～50m间距划分矿块，视顶板岩石稳定性而定，每个矿块由一个矿房和一个矿柱组成，矿房宽度为20～30m，矿柱宽度为15～20m；视顶板岩石稳定性而定，矿块长度沿矿体倾向为50～100m；

（2）矿房矿柱交替回采，从露天坑底矿体露头处开始，以临空面作为自由面前进式开采；回采5～10m后，从露头处开始施工格宾式人工矿柱，每个矿房布置宽度5～8m格宾人工矿柱两道，与矿体顶板相接，沿矿房轴线方向平行布置，与矿房边界间留出3～5m间隙，作为矿房回采时的人行、通风通道和回采矿柱时的采准巷道；矿柱回采方式同矿房回采，留有一道6～10m格宾人工矿柱；

（3）采场内采用浅孔设备凿岩爆破，采用露天开采设备—装载机或挖掘机配合自卸卡车出矿；开采时，视顶板稳定性条件，布置上向锚杆或长锚索进行护顶支护，同时步骤（2）中架设的格宾人工矿柱作为顶板临时支护；

（4）采用推土机推堆废石进行充填；架设格宾人工矿柱作为充填挡墙封闭空区，最后采用注浆泵向废石充填体顶部注浆接顶。

3.根据权利要求1或2所述的基于格宾人工矿柱的缓倾斜矿体露天转地下采矿方法，其特征在于：格宾人工矿柱由已充填废石的格宾网箱制成。

4.根据权利要求3所述的基于格宾人工矿柱的缓倾斜矿体露天转地下采矿方法，其特征在于：格宾网箱尺寸长×宽×高为2m×1m×1m，露天剥离废石或井下掘进废石填至网箱内组成人工矿柱单元，人工矿柱由各单元格宾网箱堆筑而成。