CN108442930A - 一种倾斜中厚金属矿体采矿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种倾斜中厚金属矿体采矿方法，包括：采场划分—施工脉外巷—施工出矿、凿岩横巷—施工切割槽—预控顶支护—凿岩、落矿—通风—出矿—充填采空区。本发明将每一个采场沿矿体走向中央位置划分为上三角矿体和下三角矿体进行回采，采场之间采用隔一采一并及时充填的形式，有效减小了在回采过程中的空场范围，利用锚杆预先控制采场顶板，加强支护强度，减小顶板矿体的塌落，充分保证了作业施工安全，同时，凿岩硐室的形成使凿岩由凿岩巷道内的扇形中深孔转型为凿岩硐室内的垂直中深孔，方便了凿岩并提升了凿岩效率，爆破孔网参数布置均匀，爆破效果得到改善，大大提高了技术经济指标与采场通风效果。

Description

一种倾斜中厚金属矿体采矿方法

技术领域

本发明属于采矿工程领域，涉及一种地下金属矿山的倾斜中厚金属矿体采矿方法。

背景技术

我国倾斜中厚矿体(倾角30～55°，矿体厚度4～10-15m)在低品位高效采矿中属于比较难回采的矿体，在金属和非金属矿山占有很大的比重。国外对于矿石价值、品位相对较高的矿体，多采用成本较高的充填法开采，国内大多数矿石价值、品位不高，多采用分段空场法、爆力运搬法、进路充填法、无底柱分段崩落法等。然而由于特殊的矿体产状，开采过程中贫化损失严重，并且面临采矿方法难以选择、采场空顶较高、崩矿和矿石运搬困难、机械化程度和作业生产效率低、生产周期长等技术难题。

近年来，中深孔采矿法的引入实现了高效的采矿工艺，在生产过程中具有凿岩效率高，爆破工艺先进，一次崩矿量大，机械化程度高，采场生产能力和劳动生产率高等优点，然而当矿体稳固性较差且矿体厚度增大时，中深孔回采面临的一大技术难点是空场高度带来的安全问题，中深孔暴落后此时采场顶板的管理成为了一大重点，生产过程的安全隐患增大。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有的倾斜中厚矿体在开采过程中存在的安全问题以及矿体贫化损失严重的问题，提供一种安全高效的倾斜中厚金属矿体采矿方法。

本发明采用如下技术方案实现：

一种倾斜中厚金属矿体采矿方法，包括以下步骤：

步骤一、采场划分，

沿矿体走向将矿体划分采场，每个采场在各分段内按照靠近上盘矿体和下盘矿体划分为上三角矿体和下三角矿体；

步骤二、施工脉外巷，

在靠近下盘矿体的下三角矿体各个水平分段沿矿体走向施工中段运输平巷1和脉外分段平巷10；

步骤三、施工出矿、凿岩横巷，

在采场的各个分段内，自脉外巷向矿体下盘掘进分段出矿横巷2，继续向上盘矿体施工与所述分段出矿横巷2在同一方向相通的凿岩平巷12，所述分段出矿横巷2和凿岩平巷12尺寸相同，且与脉外巷的走向互相垂直；

步骤四、施工切割槽，

在采场中央靠上盘矿体沿矿体走向施工与所述凿岩平巷12相连通的切割巷7，在所述切割巷7的一端向上施工一个采场分段高度的垂直切割天井，以切割天井为自由面施工切割槽8；

步骤五、回采上三角矿体，

在凿岩平巷12靠近上三角矿体一侧凿岩平巷内施工若干上向中深孔作为爆破炮孔，以所述切割槽8为自由面进行中深孔爆破，待铲运机将全部落矿运出后继续进行相同凿岩爆破，直至上三角矿体回采完毕；

步骤六、充填上三角采空区，

出矿完毕，砌筑充填挡墙3，在上一分段的采准巷道内充填上三角采空区；

步骤七、回采下三角矿体，

施工凿岩硐室5，并对上一分段矿体进行预控顶支护，待上三角采空区的充填体稳固后，在上一分段向下形成切割槽，为下三角矿体的爆破创造自由面，并使用下向中深孔侧向崩矿，直至下三角矿体回采完毕；

步骤八、充填下三角采空区，出矿完毕，砌筑充填挡墙，在上一分段的采准巷道充填下三角采空区。

进一步的，所述步骤一的采场厚度为矿体厚度，采场宽度为10～15m。

进一步的，所述步骤二的中段运输平巷1内阶段高40～60m，脉外分段平巷10高10～13m，所述中段运输平巷1和脉外分段平巷10的断面宽×高设计规格均为2.5m×2.5m，断面均为1/4三心拱。

进一步的，所述步骤三的分段出矿横巷2和凿岩平巷12的断面宽×高设计规格为2.5m×2.5m，断面为1/4三心拱。

进一步的，所述步骤四的切割巷7和切割天井的断面设计规格为2m×2m，断面为矩形。

进一步的，所述步骤五进行前，应保证上一分段采场的采准巷道已经形成，确保步骤五在进行时上三角采场通风流畅。

进一步的，所述步骤五和步骤七中，第一分段上三角矿体采用上向扇形中深孔13爆破，其余分段矿体均采用垂直中深孔14爆破，每次中深孔爆破排数为2～4排。

进一步的，所述步骤六采用尾砂胶结充填采空区，其中，所述尾砂胶结充填体的灰砂比为1:10～1:8，步骤八中，采用尾砂或废石尾砂混合的方式充填采空区。

进一步的，所述步骤七的所述凿岩硐室5以凿岩平巷12为自由面扩帮形成，所述切割槽在凿岩硐室内使用VCR法拉槽形成。

进一步的，所述步骤七的预控顶支护采用锚杆支护，锚杆的网度为1×1m。

本发明具有以下有益效果：

第一，本发明将一个采场按上盘矿体和下盘矿体划分为上三角矿体和下三角矿体，在回采过程中减小了空场范围，有效保证了作业施工安全。

第二，上三角矿体回采完毕及时充填采空区，相比整个采场全部开采出矿完毕，大大缩短了上盘围岩暴露的时间，减小了安全事故发生的可能性。

第三，开采下三角矿体时，在上一分段形成凿岩硐室，回采下三角过程中预先控制了矿体顶部的稳固性，通过铲运机出下三角矿体时不会出现顶部矿体疏松而掉落与坍塌的情况，同时，凿岩硐室的形成使凿岩由凿岩平巷内的扇形中深孔转型为凿岩硐室内的垂直中深孔，提高并方便了凿岩效率，另外在爆破时相对于扇形中深孔，其孔网参数布置均匀，爆破效果提高。

第四，技术经济指标相较提高，回采中采场采用隔一采一的形式，并且划分的上下三角矿体充分采完，贫化损失率均可降低至7％～8％左右，采切比达到5.16标准m/kt，采场生产能力可达到200～220t/d。

第五，由于采场划分为上、下三角矿体，充填过程上、下三角采空区所用充填料不同，上三角采空区使用胶结充填，下三角采空区使用尾砂或采用废石与尾砂混合充填，相较整个采场完全使用胶结充填，明显节省了充填费用。

第六，回采矿体时，新鲜风流进入该分段采场后，产生的污风风流从上一分段采准巷道流出，无论是上三角矿体或下三角矿体回采，通风效果均有效提高。

由上所述，本发明将采场分段划分为接近上盘的上三角和接近下盘的上三角矿体，回采顺序为先上三角矿体，后下三角矿体，回采过程均采用中深孔爆落，并且下三角矿体凿岩过程引入了VCR凿岩硐室，充分在硐室内对上分段矿体进行顶部支护，有效解决了顶部不稳定岩体落矿现象，并且凿岩由于凿岩硐室的存在，垂直中深孔的使用更加方便高效，极大降低了矿体贫化损失率，有效解决了采场内部的通风问题。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为实施例中采用本发明采矿方法的矿区正视图。

图2为实施例中采用本发明采矿方法的矿区侧视图。

图3为实施例中采用本发明采矿方法的矿区俯视图。

附图标记为：1-中段运输平巷；2-分段出矿横巷；3-充填挡墙；4-充填体；5-凿岩硐室；6-锚杆支护；7-切割巷；8-切割槽；9-顶柱；10-脉外分段平巷；11-溜矿井；12-凿岩平巷；13-扇形中深孔；14-垂直中深孔。

具体实施方式

实施例

参见图1、图2和图3，图示为采用本发明的一种倾斜中厚金属矿体采矿方法的矿区内部结构示意图，具体的采矿实施步骤如下：

步骤一、采场划分。

沿矿体走向将矿体划分采场，采场厚度为矿体厚度，采场宽度为10～15m，由于矿体呈倾斜分布，每个采场在各分段内按照靠近上盘矿体和下盘矿体划分为上三角矿体和下三角矿体。

回采过程采场之间采用隔一采一的形式，采场内先回采上三角矿体，待上三角空区充填稳固后，再回采下三角矿体，阶段高40～60m，中段内划分分段，分段高10～13m，采用自下而上的的回采顺序进行各分段矿体回采，待一个中段内的一个采场回采并充填完毕，进行相邻采场回采。

步骤二、施工脉外巷。

在靠近下盘矿体的下三角矿体各个水平分段沿矿体走向施工中段运输平巷1和脉外分段平巷10，其中，中段运输平巷1内阶段高40～60m，脉外分段平巷10高10～13m，中段运输平巷1和脉外分段平巷10的断面宽×高设计规格均为2.5m×2.5m，断面均为1/4三心拱。

在矿体下盘各一分段沿矿体走向施工中段运输平巷1，其余各分段施工相同走向的脉外分段平巷10，根据采场划分情况，施工连接各分段的溜矿井11，溜矿井11的断面设计规格为2m×2m。

步骤三、施工出矿、凿岩横巷。

在采场的各个分段内，自脉外巷向矿体下盘掘进分段出矿横巷2，继续向上盘矿体施工与分段出矿横巷2在同一方向相通的凿岩平巷12，分段出矿横巷2和凿岩平巷12尺寸相同，且与脉外巷的走向互相垂直，其中，分段出矿横巷2和凿岩平巷12的断面宽×高设计规格为2.5m×2.5m，断面为1/4三心拱。在采场顶部设置顶柱9，保护上邻阶段运输巷道的安全，隔离已采区崩落的岩石。

步骤四、施工切割槽。

在采场中央靠上盘矿体沿矿体走向施工与凿岩平巷12相连通的切割巷7，在切割巷7的一端向上施工一个采场分段高度的垂直切割天井，以切割天井为自由面施工切割槽8，切割巷7和切割天井的断面设计规格为2m×2m，断面为矩形。

上三角矿体的切割工程与下三角矿体不同，切割巷7和切割槽8的设置是为了回采上三角矿体而准备的，下三角矿体的切割工程则是在凿岩硐室5中向下进行。

步骤五、回采上三角矿体。

在保证上一分段采场的采准巷道已经形成的前提下，在凿岩平巷12靠近上三角矿体一侧施工若干中深孔作为爆破炮孔，以切割槽8为自由面进行中深孔爆破，每次爆破排数2～4排，使用铲运机运出全部出矿后继续进行相同凿岩爆破，直至上三角矿体回采完毕。

步骤六、充填上三角采空区。

出矿完毕，砌筑充填挡墙3，在上一分段的采准巷道内使用尾砂胶结充填上三角采空区；

步骤七、回采下三角矿体。

以凿岩平巷12为自由面扩帮施工凿岩硐室5，并对上一分段矿体进行预控顶支护，预控顶支护采用锚杆支护6，锚杆的网度为1×1m，在凿岩硐室内，使用锚杆进行顶部矿体的预先支护，有效防止顶部矿体落矿与坍塌。待上三角采空区的充填体4稳固后，在上一分段的凿岩硐室5内形成竖直向下的切割槽，为下三角矿体的爆破创造自由面，并使用中深孔侧向崩矿，直至下三角矿体回采完毕。除开始第一分段上三角矿体采用上向扇形中深孔13爆破，其余分段采场均采用垂直中深孔14爆破，每次中深孔爆破排数为2～4排。

由于各采场均沿矿体走向靠中央部位划分为上、下三角矿体，回采顺序为先回采上三角矿体，再回采下三角矿体，因此，在进行切割工程时，应该考虑两部分。回采上三角矿体时，在采场中央靠上盘沿矿体走向施工与凿岩平巷12相连通的切割巷7，在切割巷7的一端向上施工一个分段高度的垂直切割天井，以切割天井为自由面施工切割槽8。回采下三角矿体时，切割槽直接在凿岩硐室5内使用VCR法拉槽形成，凿岩硐室5为回采当前分段的上一分段凿岩巷内通过扩帮形成。因此，本方法只需要在第一分段采场施工切割巷，之后分段采场可以不再施工切割巷。

同时还需分别考虑上三角矿体与下三角矿体的凿岩与落矿。回采上三角矿体时，一分段上三角矿体采用YGZ-90凿岩机凿上向扇形中深孔，其余分段由于凿岩硐室的形成，采用上向垂直中深孔进行落矿，炮孔直径均为65mm，一次落矿排数为2～4排。回采下三角矿体时，在上一分段凿岩巷道内扩帮先形成凿岩硐室5，在形成的凿岩硐室内采用YQ100B钻机进行下向垂直中深孔凿岩，炮孔直径为90mm，一次落矿排数为2～4排。

步骤八、充填下三角采空区。

出矿完毕，砌筑充填挡墙，在上一分段的采准巷道采用充入尾砂或采用废石尾砂混合充填下三角采空区，与步骤六不同，上三角矿体的采空区充填使用的是尾砂胶结充填，而下三角矿体的采空区不需要胶结充填，只需要尾砂或废石尾砂混合的方式充填采空区，有效节约充填费用。

本实施例在回采过程中的通风路径如下：

新鲜风流路径：脉外分段平巷—分段出矿横巷—凿岩平巷—采场。

采场污风路径：采场—上分段凿岩平巷—上分段分段出矿横巷—上分段脉外分段平巷。

中深孔爆破炮烟浓度高，在局部地段风流不畅与通风条件不佳时，在回风巷中安装辅扇改善采场通风。

采场出矿过程使用铲运机进行铲运出矿，经分段出矿横巷与脉外分段平巷倒入溜矿井，通过各分段溜矿井放矿至中段运输平巷，最后运出矿体。

考虑到上三角采空区与下三角采空区的充填。在充填上三角矿体的采空区前，在所在分段砌筑充填挡墙，在上一分段采准巷道进行胶结充填体的灌注。充填下三角矿体的采空区前，在所在分段砌筑充填挡墙，在上一分段向采空区充入尾砂或采用废石尾砂混合充填。

Claims (10)

1.一种倾斜中厚金属矿体采矿方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、采场划分，

沿矿体走向将矿体划分采场，每个采场在各分段内按照靠近上盘矿体和下盘矿体划分为上三角矿体和下三角矿体；

步骤二、施工脉外巷，

在靠近下盘矿体的下三角矿体各个水平分段沿矿体走向施工中段运输平巷(1)和脉外分段平巷(10)；

步骤三、施工出矿、凿岩横巷，

在采场的各个分段内，自脉外巷向矿体下盘掘进分段出矿横巷(2)，继续向上盘矿体施工与所述分段出矿横巷(2)在同一方向相通的凿岩平巷(12)，所述分段出矿横巷(2)和凿岩平巷(12)尺寸相同，且与脉外巷的走向互相垂直；

步骤四、施工切割槽，

在采场中央靠上盘矿体沿矿体走向施工与所述凿岩平巷(12)相连通的切割巷(7)，在所述切割巷(7)的一端向上施工一个采场分段高度的垂直切割天井，以切割天井为自由面施工切割槽(8)；

步骤五、回采上三角矿体，

在凿岩平巷(12)靠近上三角矿体一侧凿岩平巷内施工若干上向中深孔作为爆破炮孔，以所述切割槽(8)为自由面进行中深孔爆破，将全部落矿运出后继续进行相同凿岩爆破，直至上三角矿体回采完毕；

步骤六、充填上三角采空区，

出矿完毕，砌筑充填挡墙(3)，在上一分段的采准巷道内充填上三角采空区；

步骤七、回采下三角矿体，

施工凿岩硐室(5)，并对上一分段矿体进行预控顶支护，待上三角采空区的充填体稳固后，在上一分段向下形成切割槽，为下三角矿体的爆破创造自由面，并使用下向中深孔侧向崩矿，直至下三角矿体回采完毕；

步骤八、充填下三角采空区，出矿完毕，砌筑充填挡墙，在上一分段的采准巷道内充填下三角采空区。

2.根据权利要求1所述的一种倾斜中厚金属矿体采矿方法，所述步骤一的采场厚度为矿体厚度，采场宽度为10～15m。

3.根据权利要求2所述的一种倾斜中厚金属矿体采矿方法，所述步骤二的中段运输平巷(1)内阶段高40～60m，脉外分段平巷(10)高10～13m，所述中段运输平巷(1)和脉外分段平巷(10)的断面宽×高设计规格均为2.5m×2.5m，断面均为1/4三心拱。

4.根据权利要求3所述的一种倾斜中厚金属矿体采矿方法，所述步骤三的分段出矿横巷(2)和凿岩平巷(12)的断面宽×高设计规格为2.5m×2.5m，断面为1/4三心拱。

5.根据权利要求4所述的一种倾斜中厚金属矿体采矿方法，所述步骤四的切割巷(7)和切割天井的断面设计规格为2m×2m，断面为矩形。

6.根据权利要求1所述的一种倾斜中厚金属矿体采矿方法，所述步骤五进行前，应保证上一分段采场的采准巷道已经形成，确保步骤五在进行时上三角采场通风流畅。

7.根据权利要求1所述的一种倾斜中厚金属矿体采矿方法，所述步骤五和步骤七中，仅第一分段上三角矿体采用上向扇形中深孔(13)爆破，其余分段矿体均采用垂直中深孔(14)爆破，每次中深孔爆破排数为2～4排。

8.根据权利要求1所述的一种倾斜中厚金属矿体采矿方法，所述步骤六采用尾砂胶结充填采空区，其中，所述尾砂胶结充填体的灰砂比为1:10～1:8；步骤八中，采用尾砂或废石尾砂混合的方式充填采空区。

9.根据权利要求1所述的一种倾斜中厚金属矿体采矿方法，所述步骤七的所述凿岩硐室(5)以凿岩平巷(12)为自由面扩帮形成，所述切割槽在凿岩硐室内使用VCR法拉槽形成。

10.根据权利要求9所述的一种倾斜中厚金属矿体采矿方法，所述步骤七的预控顶支护采用锚杆支护，锚杆的网度为1×1m。