CN108798672B - 一种大垮塌区矿石高效开采的采矿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大垮塌区矿石高效开采的方法，它采用细尾砂向垮塌区胶结充填，浓度为50%，使散体结固成一个整体，便于开采。采用向下中段施工方法，将已开采的采场胶结充填体作为下一中段采场的顶板。对难以施工中炮孔区域进行注浆，解决中炮孔凿岩问题。向难以施工大孔的孔倒水泥浆，待水泥浆渗下去，凝固后再凿岩施工，解决大孔凿岩问题。采场底部不施工切割井和切割槽，在中炮孔加密区采用挤压爆破形成切割槽。采场上部不施工凿岩硐室，在巷道内施工扇形大直径炮孔，采用向下扇形孔爆破开采，凿岩施工方便。

Description

一种大垮塌区矿石高效开采的采矿方法

技术领域：

本发明属于地下矿山采矿技术领域，是一种空场嗣后充填采矿方法，主要适用于大垮塌区矿石开采方法，具体是一种大垮塌区矿石高效开采的采矿方法。

背景技术：

在矿山开采中，由于种种原因有时出现采场垮塌的现象，甚至出现几个采场同时垮塌，波及采场以上几个中段，范围广，影响大，严重的垮塌至地表。对垮塌区域进行充填治理，治理后的垮塌区矿石大多采用向下分层充填采矿法开采。 但是向下进路采矿法支护工程量较大，进路开采后进行胶结充填，采矿效率较低，周期时间长。

发明内容：

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种充填体下安全高效的采矿方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种大垮塌区矿石高效开采的采矿方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）对矿体上的垮塌区进行胶结充填方法治理，得到固结为整体的矿体，胶结充填方法采用低浓度细尾砂胶结充填，充填料浆的浓度为50%；采用下向中段施工方法，将已开采的采场胶结充填体作为下一中段采场的顶板；

2）沿着矿体走向将胶结充填后的矿体划分为若干矿块，每个矿块再划分成矿房和矿柱，矿房和矿柱的结构参数均为：长度为25m～50m,宽度为8m～14m,高度为40m～60m；当矿房或矿柱长度大于50m时，进行分段回采，每次开采长度为25m～50m,从上盘开始回采；采场采用隔三采一的开采方式；

3）沿着矿体走向布置上盘回风巷和下盘沿脉运输巷；下盘沿脉运输巷与矿体走向平行且其另一侧布置有溜井；

4）在矿柱底部开掘有出矿巷，矿房底部开掘有凿岩巷，所述出矿巷和凿岩巷均用采用钢支护；在开掘过程中，遇到岩石较为破碎时，采用超前锚杆进行超前支护；对于在出矿巷和凿岩巷中位于矿石段的较为破碎的区域进行注浆支护；出矿巷和凿岩巷之间开掘有出矿进路，出矿进路与出矿巷呈45°夹角，所述出矿进路采用钢支护，出矿进路中与凿岩巷之间6m的距离范围内再增加混凝土支护；

5）在采场上中段沿着矿体走向布置上盘回风巷和下盘沿脉，在上盘回风巷和下盘沿脉之间位于采场中间部位掘进大直径炮孔凿岩巷道，大直径炮孔凿岩巷道采用钢支护，大直径炮孔凿岩巷道中的矿石段进行长锚索注浆支护；

6）所述凿岩巷也为受矿巷，凿岩巷内施工竖直向上的中炮孔，中炮孔排距为1.8m，位于采场上盘部位的中炮孔为加密中炮孔，加密中炮孔的排距为0.8m；在大直径炮孔凿岩巷道内施工竖直向下的大直径炮孔，靠近下盘矿体边界部位施工向下斜孔，大直径炮孔的排距为4.0m～4.6m，位于采场上盘部位的大直径炮孔为加密大直径炮孔，加密大直径炮孔的排距为2m；

7）对加密中炮孔部位挤压爆破拉槽得到切割槽，以该切割槽和受矿巷为补偿空间爆破形成V型受矿堑沟，V型受矿堑沟高度为12～16m，铲运机从采场两边出矿巷将出矿运至溜井；

8）对加密大直径炮孔采用从下向上逐层阶梯拉槽，每层3.0m, 距顶板10m～25m时停止拉槽；接着先选定其中一个加密大直径炮孔对其拉槽，再对其周围的加密大直径炮孔采用微差控制爆破技术一次性爆破形成切割槽；最后，以该切割槽作为自由面，V型受矿堑沟和该切割槽为补偿空间，采用侧向爆破技术逐排爆破，采用侧向爆破技术过程中，同排内的竖直孔先爆，接着爆破斜孔；

9）采场通风后，爆破下来的矿石，利用铲运车运至溜井，溜至下阶段运输巷，经过电机车牵引矿车，送至溜破系统，提升至地表；出矿后进行充填，完成回采工作。

所述的一种大垮塌区矿石高效开采的采矿方法，其特征在于：凿岩巷内施工竖直向上的中炮孔过程中，遇到卡钻、施工不下去的现象时，在该中炮孔附近位置施工一个该中炮孔的替代孔；大直径炮孔凿岩巷道内施工竖直向下的大直径炮孔过程中，遇到卡钻、施工不下去的现象时，先施工其它的大直径炮孔并向该大直径炮孔内倒入水泥浆，待其它大直径炮孔施工结束后，再施工这个倒水泥浆的大直径炮孔。

所述的一种大垮塌区矿石高效开采的采矿方法，其特征在于：所述出矿巷和出矿进路均为三分之一三心拱，断面规格为4.2m×3.2m（宽×高）；所述凿岩巷为三分之一三心拱，其断面规格为3.0m×3.0m（宽×高）；大直径炮孔凿岩巷道为三分之一三心拱，断面规格：4.2m×3.2m（宽×高），大直径炮孔凿岩巷道内对应矿石段部位的巷道近矩形，其断面规格4.2m×3.8m（宽×高）。

所述的一种大垮塌区矿石高效开采的采矿方法，其特征在于：凿岩巷采用Ι20号工字钢支护，凿岩巷道施工完成后，进行注浆支护；出矿进路采用20号工字钢支护，靠近凿岩巷6m的范围内再采用强度为C20混凝土支护，混凝土厚度300mm；大直径炮孔凿岩巷道采用Ι20号工字钢支护，大直径炮孔凿岩巷道施工完成后，其内对应矿石段的部位采用直径为17.8mm钢绞索注浆支护，钢绞索长度为12.0m，外露0.5m,排距3.0m。

所述的一种大垮塌区矿石高效开采的采矿方法，其特征在于：在采场上中段顶部施工大直径炮孔凿岩巷道，采用T-150潜孔钻机凿岩，大直径炮孔直径Φ165mm，大直径炮孔为垂直扇形；所述大直径炮孔爆破前，在装药前用预制混凝土塞堵孔，填砂1.5～1.2m后进行装药，采用间隔装药，装1.6m～2.0m乳化炸药间隔1.2m砂，孔顶部堵砂2.0m；采用非电起爆系统双路起爆，采用毫秒微差爆破控制单向药量，每段炸药量不超过300kg，回采炸药单耗每吨0.25公斤。

所述的一种大垮塌区矿石高效开采的采矿方法，其特征在于：最后一步充填工作中，在出矿进路砌筑充填挡墙，从采场上中段架设充填管至采场进行充填；充填料浆的浓度为68～75%，底部10m高度采用的灰砂比1:4胶结充填，直至上中段巷道底板以上0.5m。

对开采的采场实行“三抢”，抢采、抢出、抢充，尽快完成采场开采、出矿和充填工作。

本发明一种大垮塌区矿石高效开采的方法，采用以上技术方案具有以下积极效果：

1）采用细尾砂向垮塌区胶结充填，浓度为50%，使散体结固成一个整体，便于开采。

2）采用下向中段采矿方法，将已开采的采场胶结充填体作为下一中段采场的顶板。

3）对难以施工中炮孔区域进行注浆，然后在进行中炮孔凿岩，解决中炮孔凿岩问题。

4）向难以施工大孔的孔倒水泥浆，待水泥浆渗下去，凝固后再凿岩施工，解决大孔凿岩问题。

5）采场底部不施工切割井和切割槽，在中炮孔加密区采用挤压爆破形成切割槽。

6）采场上部不施工凿岩硐室，在巷道内施工扇形大直径炮孔，采用向下扇形孔爆破开采，凿岩施工方便。

附图说明：

图1为本发明方法中采场的结构平面图。

图2为本发明方法中采场的横剖面图。

图3为本发明方法中采场的纵剖面图。

具体实施方式：

参见附图。

低浓度细尾砂向垮塌区胶结充填，使矿石结固成一个整体，采用一种大垮塌区矿石高效开采的采矿方法。具体实施步骤如下：

采场布置

采场长度为矿块厚度40m,宽度为12m，高度50m，上中段采场中间施工大直径炮孔凿岩巷道12，采场底部矿石采用中炮孔9落矿，上部采用向下扇形的大直径炮孔10落矿。采场底部凿岩巷4加密中炮孔挤压爆破拉槽，中炮孔爆破形成V型受矿堑沟11，6m³铲运机从采场两边出矿巷6出矿运至溜井，溜井7布置在下盘沿脉运输巷1另一侧，采场采用隔三采一的开采方式，实行“三抢”政策，抢采、抢出、抢充，尽快完成采场开采、出矿和充填工作。沿着矿体走向布置上盘回风巷5和下盘沿脉运输巷1；下盘沿脉运输巷1与矿体走向平行且其另一侧布置有溜井7；在矿柱底部开掘有出矿巷6，矿房底部开掘有凿岩巷4，矿房底部采用V型槽受矿11；

采准切割

在采场相邻两矿房底部中间施工出矿巷6，在矿体中施工出矿进路3与出矿巷呈45°角，出矿巷和出矿进路为三分之一三心拱，断面规格：4.2m×3.2m（宽×高）。在矿房底部布置凿岩巷，同时又是受矿巷，三分之一三心拱，其断面规格：3.0m×3.0m（宽×高）。大直径炮孔凿岩巷道为三分之一三心拱，断面规格：4.2m×3.2m（宽×高），矿石段巷道近矩形，其断面规格4.2m×3.8m（宽×高）。大直径炮孔凿岩巷道矿石段采用Ι20工字钢支护，巷道施工完成后，矿石段采用直径为17.8mm钢绞索注浆支护，钢绞索长度为12.0m，外露0.5m,排距3.0m。凿岩巷采用Ι20工字钢支护，巷道施工完成后，进行注浆支护。出矿进路采用Ι20工字钢支护，靠近凿岩巷6m采用强度为C20混凝土支护，厚度300mm。

凿岩巷也为受矿巷，凿岩巷内施工竖直向上的中炮孔9，中炮孔9排距为1.8m，位于采场上盘部位的中炮孔为加密中炮孔8，加密中炮孔8的排距为0.8m；在大直径炮孔凿岩巷道内施工竖直向下的大直径炮孔10，靠近下盘矿体边界部位施工向下斜孔，大直径炮孔10的排距为4.0m～4.6m，位于采场上盘部位的大直径炮孔为加密大直径炮孔13，加密大直径炮孔13的排距为2m。

采场底部矿石利用中炮孔凿岩机凿岩，在凿岩巷上盘施工加密排中炮孔8，受矿巷为补偿空间挤压控制爆破形成V型切割槽，以切割槽和受矿巷为补偿空间爆破形成V型受矿堑沟，高度为15m。在上中段采场顶部中间位置布置大直径炮孔凿岩巷道，为近矩形，长为41.6m，宽为5.0m,高为3.8m。大孔拉槽采用从下向上逐层阶梯拉槽，每层3.0m,拉到距巷道底板10m停止。

回采工作

1、凿岩爆破

采场V型受矿堑沟采用YGZ90中大直径炮孔凿岩机凿岩，凿岩巷内施工竖直向上扇形孔，炮孔直径Φ70mm，正常排炮孔排距为1.8m,孔底距为1.8～2.3m；靠近上盘施工8排加密孔,孔排距为0.8m。采场底部以凿岩巷为自由面和受矿巷为补偿空间挤压控制爆破形成V型切割槽，以切割槽和受矿巷为补偿空间爆破形成V型受矿堑沟，高度为15m。中炮孔采用BQF-100装药器装药，使用2#岩石（或铵松蜡）炸药，采用非电毫秒雷管多排微差控制爆破技术，炮孔延米平均崩矿量7～10吨，回采炸药单耗每吨0.40 公斤。中炮孔凿岩施工时出现卡钻、施工不下去的现象，在靠近该孔的位置施工一个孔代替,

在上中段采场顶部施工大直径炮孔凿岩巷道，采用T-150潜孔钻机凿岩，大直径炮孔直径Φ165mm，施工垂直扇形大直径炮孔，排距4.0m～4.6m。增加5个竖直孔拉槽，间距2.0m，采用从下向上逐层阶梯拉槽，每层3.0m,拉到距硐室底板10m停止，这样拉槽爆破受到夹制小，爆破效果好。利用微差控制爆破技术拉槽破顶与拉槽位置斜孔一次爆破，竖直孔先爆，逐排爆破斜孔。竖直向下扇形大孔采用侧向爆破的方式，控制单响炸药用量，有效控制爆破对采场底部结构的破坏影响。采场大直径炮孔爆破采用采场凿岩一次完成，根据生产情况进行落矿，大孔爆破前，在装药前用预制混凝土塞堵孔，填砂1.5～1.2m后进行装药，采用间隔装药，装1.6m～2.0m乳化炸药间隔1.2m砂，顶板堵砂2.0m。采用非电起爆系统双路起爆，采用毫秒微差爆破控制单向药量，每段炸药量不超过300kg，回采炸药单耗每吨0.25公斤。爆破控制受矿巷内崩落矿石堆积量，受矿巷内堆积矿石对采场底部结构有保护作用。

2、采场通风

新鲜风流由沿脉运输巷经出矿巷进入采场内，污风经采场进入上中段回风巷5，经回风井排出地表。

3、出矿：

爆破下来的矿石，利用6m³JCCY-6铲运机从出矿进路运至溜井，溜至下阶段运输巷，经过电机车牵引矿车，送至溜破系统，提升至地表。

4、充填

采场出矿完毕后，在出矿进路砌筑充填挡墙，从上中段架设充填管至采场进行充填。充填料浆的浓度控制在68～75%，底部10m高度采用的灰砂比1:4胶结充填，中部采用灰砂比1:16～1:20充填，上部8m灰砂比为1:6胶结充填，直至上中段巷道底板以上0.5m。

Claims (6)

1.一种大垮塌区矿石高效开采的采矿方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)对矿体上的垮塌区进行胶结充填方法治理，得到固结为整体的矿体，胶结充填方法采用低浓度细尾砂胶结充填，充填料浆的浓度为50％；采用下向中段采矿方法，将已开采的采场胶结充填体作为下一中段采场的顶板；

2)沿着矿体走向将胶结充填后的矿体划分为若干矿块，每个矿块再划分成矿房和矿柱，矿房和矿柱的结构参数均为：长度为25m～50m,宽度为8m～14m,高度为40m～60m；当矿房或矿柱长度大于50m时，进行分段回采，每次开采长度为25m～50m,从上盘开始回采；采场采用隔三采一的开采方式；

3)沿着矿体走向布置上盘回风巷和下盘沿脉运输巷；下盘沿脉运输巷与矿体走向平行且其另一侧布置有溜井；

4)在矿柱底部开掘有出矿巷，矿房底部开掘有凿岩巷，所述出矿巷和凿岩巷均采用钢支护；在开掘过程中，遇到岩石较为破碎时，采用超前锚杆进行超前支护；对于在出矿巷和凿岩巷中位于矿石段的较为破碎的区域进行注浆支护；出矿巷和凿岩巷之间开掘有出矿进路，出矿进路与出矿巷呈45°夹角，所述出矿进路采用钢支护，出矿进路中与凿岩巷之间6m的距离范围内再增加混凝土支护；

5)在采场上中段沿着矿体走向布置上盘回风巷和下盘沿脉，在上盘回风巷和下盘沿脉之间位于采场中间部位掘进大直径炮孔凿岩巷道，大直径炮孔凿岩巷道采用钢支护，大直径炮孔凿岩巷道中的矿石段进行长锚索注浆支护；

6)所述凿岩巷也为受矿巷，凿岩巷内施工竖直向上的中炮孔，中炮孔排距为1.8m，在采场上盘部位的中炮孔为加密中炮孔，加密中炮孔的排距为0.8m；大直径炮孔凿岩巷道内施工竖直向下的大直径炮孔，靠近下盘矿体边界部位施工向下的斜孔，大直径炮孔的排距为4.0m～4.6m，位于采场上盘部位的大直径炮孔为加密大直径炮孔，加密大直径炮孔的间距为2m；

7)对加密中炮孔部位挤压爆破拉槽形成切割槽，以该切割槽和受矿巷为补偿空间爆破形成V型受矿堑沟，V型受矿堑沟高度为12～16m，铲运机从采场两边出矿巷出矿运至溜井；

8)对加密大直径炮孔采用从下向上逐层阶梯拉槽，每层3.0m,距顶板10m～25m时停止拉槽；接着先选定其中一个加密大直径炮孔对其拉槽，再对其周围的加密大直径炮孔采用微差控制爆破技术一次性爆破形成切割槽；最后，以该切割槽作为自由面，V型受矿堑沟和该切割槽为补偿空间，采用侧向爆破技术逐排爆破，采用侧向爆破技术过程中，同排内的竖直孔先爆，接着爆破斜孔；

9)采场通风后，爆破下来的矿石，利用铲运车运至溜井，溜至下阶段运输巷，经过电机车牵引矿车，送至溜破系统，提升至地表；出矿后进行充填，完成回采工作。

2.根据权利要求1所述的一种大垮塌区矿石高效开采的采矿方法，其特征在于：凿岩巷内施工竖直向上的中炮孔过程中，遇到卡钻、施工不下去的现象时，在该中炮孔附近位置施工一个该中炮孔的替代孔；大直径炮孔凿岩巷道内施工竖直向下的大直径炮孔过程中，遇到卡钻、施工不下去的现象时，先施工其它的大直径炮孔并向该大直径炮孔内倒入水泥浆，待其它大直径炮孔施工结束后，再施工这个倒水泥浆的大直径炮孔。

3.根据权利要求1所述的一种大垮塌区矿石高效开采的采矿方法，其特征在于：所述出矿巷和出矿进路均为三分之一三心拱，断面规格为4.2m×3.2m；所述凿岩巷为三分之一三心拱，其断面规格为3.0m×3.0m；大直径炮孔凿岩巷道为三分之一三心拱，断面规格：4.2m×3.2m，大直径炮孔凿岩巷道内对应矿石段部位的巷道近矩形，其断面规格4.2m×3.8m。

4.根据权利要求1所述的一种大垮塌区矿石高效开采的采矿方法，其特征在于：凿岩巷采用Ι20号工字钢支护，凿岩巷道施工完成后，进行注浆支护；出矿进路采用Ι20号工字钢支护，靠近凿岩巷6m的范围内采用强度为C20混凝土支护，混凝土厚度300mm；大直径炮孔凿岩巷道采用Ι20号工字钢支护，大直径炮孔凿岩巷道施工完成后，其内对应矿石段的部位采用直径为17.8mm钢绞索注浆支护，钢绞索长度为12.0m，外露0.5m,排距3.0m。

5.根据权利要求1所述的一种大垮塌区矿石高效开采的采矿方法，其特征在于：在采场上中段顶部施工大直径炮孔凿岩巷道，采用T-150潜孔钻机凿岩，大直径炮孔直径Φ165mm，大直径炮孔为垂直扇形；所述大直径炮孔爆破前，在装药前用预制混凝土塞堵孔，填砂1.5～1.2m后进行装药，采用间隔装药，装1.6m～2.0m乳化炸药间隔1.2m砂，孔顶部堵砂2.0m；采用非电起爆系统双路起爆，采用毫秒微差爆破控制单向药量，每段炸药量不超过300kg，回采炸药单耗每吨0.25公斤。

6.根据权利要求1所述的一种大垮塌区矿石高效开采的采矿方法，其特征在于：最后一步充填工作中，在出矿进路砌筑充填挡墙，从采场上中段架设充填管至采场进行充填；充填料浆的浓度为68～75％，底部10m高度采用的灰砂比1:4胶结充填，直至上中段巷道底板以上0.5m。