CN108561136B - 自拉槽自然崩落采矿法 - Google Patents
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Abstract
极破碎、极松软的中厚至厚大的倾斜至急倾斜矿体阶段留矿崩落法拉底后，中段内的全部矿体及上盘围岩自然垮塌，垮塌的松散矿岩压垮了矿体中部的桃形矿柱、脉内沿脉装运巷道及连接2条堑沟平巷的人字形无轨装矿进路，使得靠近矿体上盘的堑沟平巷中聚集的矿石在本中段无法装运，脉外装运巷道及其人字形无轨装矿进路也严重地压显现，为此，在阶段留矿崩落采矿法的基础上，结合中深孔挤压爆破自拉槽及自然崩落法的优点，集成创新，提出了一种阶段自拉槽自然崩落采矿法，在回采过程中不出现大面积采空区，在回采前期利用崩落矿石支撑上盘围岩，在回采后期随着底部结构出矿，上部覆岩下移充填采空区控制地压，底部结构能够承受自然冒落的散体地压。
Description
技术领域
本发明属于地下矿山开采技术领域，特别涉及一种自拉槽自然崩落采矿法。
背景技术
由于矿床赋存条件复杂多样，矿石和围岩性质多变，在生产实践中应用了种类繁多的采矿方法。依据回采时的地压管理方法，采矿方法分为空场采矿法、充填采矿法和崩落采矿法三大类。
崩落采矿法在回采矿石后，让顶板和围岩崩落充填采空区，达到管理和控制地压的目的。崩落法分自然崩落法和强自崩落法，前者拉底后矿石基本会自然冒落，基本不需要爆破落矿；后者拉底后，还需要分层爆破不断落矿。
徐家沟等一些铜矿矿岩极松软、破碎，矿体倾斜至急倾斜，阶段留矿崩落法开采中厚(厚约15～20m)矿体，上向扇形中深孔拉低后，中段内的全部矿体及上盘围岩自然垮塌，垮塌的松散矿岩压垮了矿体中部的桃形矿柱、脉内沿脉装运巷道及连接2条堑沟平巷的人字形无轨装矿进路，使得靠近矿体上盘的堑沟平巷中聚集的矿石在本中段无法装运，脉外装运巷道及其人字形无轨装矿进路也严重地压显现。
因为阶段留矿崩落采矿法脉内装运巷道在桃形矿柱下的承压帮墙宽度不超过5m，其根本无法承担厚约15～20m的矿体一次性冒落高度达到50m的矿石及上盘移动围岩的散体地压，导致矿体中部的桃形矿柱、脉内运输巷道、连接两条堑沟的人字形装矿进路全部垮塌，使得靠近矿体上盘的堑沟平巷中聚集的矿石无法装运，仅下盘脉外运输巷道及连接其的人字形装矿进路还可预应力锚索网维修。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种自拉槽自然崩落采矿法，该方法是在阶段留矿崩落采矿法的基础上，结合上向扇形中深孔挤压爆破自拉槽及自然崩落法采矿的优点，考虑自然崩落法的地压分布规律及底部结构的承载能力集成创新所得；该方法针对破碎、极软弱、极不稳固、倾斜至急倾斜的中厚至厚大矿体开采，具有采准工程量小、围岩暴露面积小、底部结构容易维护、安全高效、成本低的特点，降低了矿石贫化率和损失率，可在冶金、有色、黄金、化工、煤炭等地下开采中灵活应用。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种自拉槽自然崩落采矿法，在回采过程中不出现大面积采空区，在回采前期利用崩落矿石支撑上盘围岩，在回采后期随着底部出矿，上部覆岩下移充填采空区控制地压，底部结构能够承受自然冒落的散体地压。
本发明在矿块底部采用堑沟平巷3聚矿，采用人字形的无轨装矿进路6连接底部堑沟平巷3与脉外运输平巷1或脉内运输巷8，实现阶段出矿，其中无轨装矿进路6只布置于堑沟平巷3的靠下盘侧，无轨装矿进路6为平底结构，脉外运输巷道1与无轨装矿进路6负责出靠近下盘堑沟平巷3中聚集的矿石，脉内运输巷道8与无轨装矿进路6负责出靠近上盘堑沟平巷3中聚集的矿石，底部堑沟平巷3自矿块一端沿矿体走向掘进到另一端。
本发明的特点在于，当矿体宽度超过30m时在离下盘矿体边界约接近矿体宽度的三分之一外布置脉内运输巷道，靠近下盘及离上盘矿体边界约接近矿体宽度的三分之一内分别沿脉布置堑沟平巷3，当矿体宽度不超过30m时仅离下盘矿体边界约接近矿体宽度的三分之一外沿脉布置堑沟平巷3。
本发明采用两排间隔不超过0.5m的上向扇形中深孔同段挤压爆破而实现自拉槽，靠下盘侧边界炮孔的倾角取矿体倾角，或都像靠上盘侧边界炮孔那样取52～55°，确保堑沟顺利聚矿和出矿，并确保底部平底结构的高度不小于12m，以至确保底部结构能承担冒落矿岩的散体地压。
本发明在实施拉底工作过程中，崩落的矿石只出一部分，矿块内的松散矿岩维持顶板围岩不会垮塌，且保证上部落矿有足够的自由补偿空间，之后再次上向中深孔拉底，每次逐排或微差爆破两排扇形孔，如此循环，逐步完成自然崩落法采矿的拉底，当一个矿块沿走向的拉底长度达到矿块宽度的三倍时拉底结束，最后进行大放矿，即为阶段出矿。
本发明在矿块中央靠下盘侧布置一个行人通风天井2，在行人通风天井2内向左右两侧交错布置凿岩硐室7，万一自然崩落法落矿失效，也可以在凿岩硐室7内凿二～四排扇形水平深孔9辅助自然崩落法落矿，落矿后从无轨装矿进路6出矿，装入矿车运出采场，出矿时只出一部分，矿块内的松散矿岩维持顶板不会垮塌，且保证上部落矿有足够的自由补偿空间，之后自然崩落落矿或再次凿二～四排扇形水平深孔9辅助自然崩落法落矿，如此循环，逐步完成自然崩落法的阶段落矿，最后进行大放矿，即为阶段出矿。
本发明大放矿时，随着矿石的不断采出，覆岩不断下移充填采矿区，控制地压，确保底部结构稳定。
本发明为了确保底部结构及出矿巷道稳定，先施工沿脉运输巷道1或8，锚索网喷预应力支护后，再施工人字形无轨装矿进路6并锚索网喷预应力支护，然后施工堑沟平巷3并锚索网喷预应力护帮、单体液压支柱及钢顶梁护顶，最后随自拉槽或上向扇形中深孔爆破拉底而逐步回收单体液压支柱及钢顶梁。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、可以确保底部结构的稳定性。由于加宽了底部结构中脉内运输巷道帮墙的宽度及桃形矿柱的高度，使其分别不小于7m、12m，而且有两条堑沟聚矿时去掉了脉内运输巷道与靠近下盘堑沟之间的人字形无轨装矿进路，加上先预应力锚索网喷支护后再继续切割或拉底落矿，可确保脉外、脉内沿脉运输巷道、人字形无轨装矿进路及堑沟平巷稳定，确保堑沟中的聚矿顺利运出。
2、可以在堑沟内实现自然崩落法的上向扇形中深孔挤压爆破自拉槽及上向扇形中深孔逐排或2排微差爆破拉底，并自然崩落落矿，通过人字形无轨装矿进路装运底部堑沟平巷中的聚矿。
附图说明
图1是矿体宽度超过30m时沿矿体走向纵剖面图。
图2是矿体宽度超过30m时矿块横剖面图，也即图1中Ⅱ-Ⅱ视图。
图3是矿体宽度超过30m时底部结构平面图，也即图1中Ⅲ-Ⅲ视图。
图4是矿体宽度超过30m时凿岩硐室水平平面图，也即图1中Ⅳ-Ⅳ视图。
图5是矿体宽度不超过30m时沿矿体走向纵剖面图。
图6是矿体宽度不超过30m时矿块横剖面图，也即图5中Ⅱ-Ⅱ视图。
图7是矿体宽度不超过30m时底部结构平面图，也即图5中Ⅲ-Ⅲ视图。
图8是矿体宽度不超过30m时凿岩硐室水平平面图，也即图5中Ⅳ-Ⅳ视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
极破碎、极松软的中厚至厚大的倾斜至急倾斜矿体阶段留矿崩落法拉底后，中段内的全部矿体及上盘围岩自然垮塌，垮塌的松散矿岩压垮了矿体中部的桃形矿柱、脉内沿脉装运巷道及连接2条堑沟平巷的人字形无轨装矿进路，使得靠近矿体上盘的堑沟平巷中聚集的矿石在本中段无法装运，脉外装运巷道及其人字形无轨装矿进路也严重地压显现，为此，在阶段留矿崩落采矿法的基础上，结合中深孔挤压爆破自拉槽及自然崩落法的优点，集成创新，提出了一种阶段自拉槽自然崩落采矿法。
如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8所示，本发明自拉槽自然崩落采矿法，主要思路为，在回采过程中不出现大面积采空区，在回采前期利用崩落矿石支撑上盘围岩，在回采后期随着底部出矿上部覆岩下移充填采空区控制地压，能确保底部结构能承担起矿体自然冒落及围岩下移的散体地压，达到安全高效开采。
在具体的实现上，在每个矿块底部布置平底结构的人字形的无轨装矿进路6。矿块中央靠近下盘布置一个行人通风天井2，在行人通风天井2内向左右两侧交错布置凿岩硐室7，单侧凿岩硐室7的垂直间隔为12.5m，确保自然崩落法落矿万一失效时，可在凿岩硐室7内凿二～四排扇形水平深孔9辅助自然崩落法落矿。自矿块一端沿矿体走向掘进底部堑沟平巷3以及在底部堑沟平巷3的靠近矿体下盘侧的人字形无轨装矿进路6。
崩下矿石从无轨装矿进路6出矿，装入矿车运出采场。出矿只出一部分，矿块内的松散矿岩维持上盘岩体不会垮塌，且保证上部落矿有足够的自由补偿空间；之后再次落矿，每次逐排或微差崩落2排中深孔，如此循环，逐步完成自然崩落法采矿的拉底。当一个矿块沿走向的拉底长度达到矿块宽度的三倍时拉底结束，最后进行大放矿。
为了确保底部结构及出矿巷道稳定，先施工沿脉运输巷道1或8，锚索网喷预应力支护后，再施工人字形无轨装矿进路6并锚索网喷预应力支护，然后施工堑沟平巷3并锚索网喷预应力护帮、单体液压支柱及钢顶梁护顶，最后随自拉槽或上向扇形中深孔爆破拉底而逐步回收单体液压支柱及钢顶梁。
综上，阶段自拉槽自然崩落采矿法适用于极破碎、极松软的中厚至厚大的倾斜至急倾斜矿体的安全、高效开采。其特点是：上向扇形中深孔挤压爆破自拉槽并实现自然崩落法的拉底，自然崩落法落矿，底部堑沟聚矿，堑沟及与脉外(脉内)运输巷道相连的人字形的无轨装矿进路实现阶段平底结构出矿，其中脉外运输巷道负责出靠近下盘堑沟中聚集的矿石，脉内运输巷道负责出靠近上盘堑沟中聚集的矿石；自然崩落的拉底崩落矿石，每次只出一部分，确保矿块内松散矿岩既维持上盘围岩不垮塌，也保证上部落矿有足够的自由补偿空间；在回采过程中不出现大面积采空区，在回采前期利用崩落矿石支撑上盘围岩，在回采后期随着底部出矿，上部覆岩下移充填采空区控制地压；在出矿过程中能确保底部结构稳定。
本发明是根据附图提到的实例进行了说明，附图提到了矿体厚度不大于30m和大于30m两个实例，分别参考图1-4和图5-8。本领域技术人员可以从实例获得启发。因此本发明的保护范围应该根据权利要求的保护范围来确定。
Claims (6)
1.自拉槽自然崩落采矿法，针对破碎、极软弱、极不稳固、倾斜至急倾斜的中厚至厚大矿体开采，在回采过程中不出现大面积采空区，在回采前期利用崩落矿石支撑上盘围岩，在回采后期随着底部结构出矿，上部覆岩下移充填采空区控制地压，底部结构能够承受自然冒落的散体地压，在矿块底部采用堑沟平巷(3)聚矿，采用人字形的无轨装矿进路(6)连接堑沟平巷(3)与脉外运输巷道(1)或脉内运输巷道(8)，实现阶段出矿，其中无轨装矿进路(6)只布置于堑沟平巷(3)的靠下盘侧，无轨装矿进路(6)为平底结构，脉外运输巷道(1)与人字形无轨装矿进路(6)负责出靠近下盘堑沟平巷(3)中聚集的矿石，脉内运输巷道(8)与人字形无轨装矿进路(6)负责出靠近上盘堑沟平巷(3)中聚集的矿石，底部堑沟平巷(3)自矿块一端沿矿体走向掘进到另一端，其特征在于，当矿体宽度超过30m时在离下盘矿体边界距离为矿体宽度的1/3外布置脉内运输巷道(8)，靠近下盘及离上盘矿体边界距离为矿体宽度的1/3内分别沿脉布置堑沟平巷(3)；当矿体宽度不超过30m时，仅在离下盘矿体边界距离为矿体宽度的1/3外沿脉布置堑沟平巷(3)。
2.根据权利要求1所述自拉槽自然崩落采矿法，其特征在于，采用2排间隔不超过0.5m的上向扇形中深孔同段挤压爆破而实现自拉槽，靠下盘侧边界炮孔的倾角取矿体倾角，或与靠上盘侧边界炮孔的倾角一致，均取52～55°，确保堑沟平巷(3)顺利聚矿和出矿，并确保底部平底结构的高度不小于12m，从而确保底部结构能够承担起上部冒落矿岩的散体地压。
3.根据权利要求1或2所述自拉槽自然崩落采矿法，其特征在于，在实施拉底工作过程中，落矿后从无轨装矿进路(6)出矿，装入矿车运出采场，崩落的矿石只出一部分，矿块内的松散矿岩维持顶板围岩不会垮塌，且保证上部落矿有足够的自由补偿空间，之后再次上向中深孔落矿，间距0.8～1.2m每次逐排或微差爆破2排扇形中深孔，如此循环，逐步完成自然崩落法采矿的拉底，当一个矿块沿走向的拉底长度达到矿块宽度的三倍时拉底结束，最后进行大放矿，即为阶段出矿。
4.根据权利要求1或2所述自拉槽自然崩落采矿法，其特征在于，在矿块中央靠下盘侧布置一个行人通风天井(2)，在行人通风天井(2)内向左右两侧交错布置凿岩硐室(7)，如果自然崩落法落矿失效，则在凿岩硐室(7)内凿2～4排扇形水平深孔(9)辅助自然崩落法落矿，落矿后从无轨装矿进路(6)出矿，装入矿车运出采场，出矿时只出一部分，矿块内的松散矿岩维持顶板不会垮塌，且保证上部落矿有足够的自由补偿空间，之后自然崩落落矿或再次凿2～4排扇形水平深孔(9)辅助自然崩落法落矿，如此循环，逐步完成自然崩落法的阶段落矿，最后进行大放矿，即为阶段出矿。
5.根据权利要求4所述自拉槽自然崩落采矿法，其特征在于，大放矿时，随着矿石的不断采出，覆岩不断下移充填采矿区，控制地压，并确保底部结构稳定。
6.根据权利要求4所述自拉槽自然崩落采矿法，其特征在于，为了确保底部结构及出矿巷道稳定，先施工脉外运输巷道(1)或脉内运输巷道(8)，锚索网喷预应力支护后，再施工人字形无轨装矿进路(6)并锚索网喷预应力支护，然后施工堑沟平巷(3)并锚索网喷预应力护帮、单体液压支柱及钢顶梁护顶，最后随上向扇形中深孔挤压爆破自拉槽或上向扇形中深孔爆破拉底而逐步回收单体液压支柱及钢顶梁。
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