CN108868771A - 一种水平中深孔回采倾斜中厚矿体的采矿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水平中深孔回采倾斜中厚矿体的采矿方法，采用阶段内划分分段，各采场按自下而上的回采顺序进行各分段内分层矿体的回采，并且采用在大断面进路回采过程中使用水平中深孔进行爆破回采，有效解决了传统掘进爆破带来的进尺小、掏槽爆破自由面、单次爆破炮孔数大及装药量大等问题。采场中大断面进路的布置方便了机械化设备的应用，工人劳动强度大大降低，提高了采场生产效率，提高了矿山生产能力，并且合理的断面高度选择可有效增大阶段内的分段高度，降低了采准工程量的准备，水平中深孔的实施更加相对于掘进爆破优化了孔网参数，爆破效果得到改善，生产成本明显降低。

Description

一种水平中深孔回采倾斜中厚矿体的采矿方法

技术领域

本发明属于采矿工程领域，涉及一种水平中深孔回采倾斜中厚矿体的采矿方法，特别适用于稳固矿体的地下金属矿山开采。

背景技术

进路法回采倾斜中厚矿体在国内外均有较为成熟的技术，大多数金属矿山为了生产安全及降低损失贫化率，优先选用上向水平分层进路采矿法，尤其在贵重金属矿山应用较多。然而，上向水平分层进路回采过程使用的断面尺寸大多数为小断面掘进，这对于矿山生产能力有所局限，因此大断面进路法对于倾斜中厚矿体的回采将是一个新的尝试与改进，一方面可提高生产效率，另一方面大断面进路法的提出将对矿山机械化程度带来一次冲击性变革。

近年来，国内大多数矿山及学者开始着手大断面进路的试验与研究。如机械化盘区上向高分层、宽进路充填采矿法在三山岛金矿的应用取得了良好效果。大断面进路(6m×4m)在某缓倾斜中厚铜矿体中进行了试验优化，取得了较好的技术经济指标。大进路尺寸(5m×5m)在马庄铁矿的应用加强了劳动生产效率，机械化程度整体提高。焦家金矿对原有采矿法进行优化，大断面(5m×3m)采矿法的试验与研究整体提高了矿山生产效率。罗山金矿使用宽度为8～15m的大跨度进路，保证了矿石高效回采，为类似矿山生产设计提供有效参考。

综合以上矿山大断面进路法的应用研究，表明大断面回采一定程度上提高了矿山生产能力，对于中等稳固以上矿体将是一个好的选择。但是，目前矿山上采用的进路回采过程依旧很大程度上保留了传统的掘进爆破，这对于矿山生产成本及机械化利用将是一个限制。因此，为了更好利用矿山机械化优势及增大生产能力，创造出高效安全的大断面进路回采方法对于矿山发展具有非常重大的意义。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有的大断面进路回采存在的机械化利用率低、采矿生产成本高的缺陷，提供一种水平中深孔回采倾斜中厚矿体的采矿方法。

本发明采用如下技术方案实现：

一种水平中深孔回采倾斜中厚矿体的采矿方法，包括如下步骤：

步骤一、采场划分，阶段内划分分段，每个分段三个分层；

步骤二、采准工程，每个阶段对应施工沿矿体走向的中段运输平巷1和脉外分段平巷2，脉外分段平巷2形成后施工连接各分段的溜井12，自脉外分段平巷2掘进下向斜坡道5到达采场底部分层矿体下盘交界位置，自下向斜坡道5掘进垂直于矿体的大断面出矿巷14至矿体上盘交界处；

步骤三、切割工程，在其中一个采场中自出矿巷14掘进沿矿体走向的小断面进路形成切割槽8，在采场的分层断面沿矿体走向钻凿若干水平中深孔9，以切割槽8为自由面进行水平中深孔爆破，最终形成该分层的大断面进路6；

步骤四、进路回采及充填，对底部分层的大断面进路6进行回采并出矿完毕后，及时对大断面空区进行尾砂胶结充填，待充填体稳固后，按照相同方式完成底部分层剩余大断面进路6的回采及充填；

步骤五、上部矿体分层进路开采，完成底部分层矿体的回采及充填后，充填下向斜坡道5至上一分层矿体的底板标高位置，充填体稳固后，在斜坡道内施工联络平巷11至矿体下盘边界处并按照步骤三、四进行中间分层矿体的回采工艺，分段内最上一分层需要施工上向斜坡道3到达分层矿体的底板标高位置，剩余施工同步骤三、四。

进一步的，所述步骤一中，采场宽度为矿体厚度，将两个采场共用一条大断面出矿巷14，所述大断面出矿巷14位于两个采场之间，采场长度为20～25m，采场内各分层矿体的进路布置采用隔一采一的方式进行回采，分层高度为4.5～5m。

进一步的，所述步骤二中，阶段内设置脉外分段平巷2，分段高度13～15m，阶段高40～60m。

进一步的，所述下向斜坡道5和上向斜坡道3的坡度不超过20％，以满足矿山机械上坡坡度。

进一步的，所述大断面进路6高4.5～5m，宽6～8m，所述大断面出矿巷14的高度与大断面进路6的高度相同，宽5～6m。

进一步的，所述水平中深孔9每次钻凿2～3排进行爆破，直至形成大断面进路要求尺寸。

进一步的，所述水平中深孔9使用具有中深孔钻孔装置的凿岩台车进行钻凿，爆破并出矿完毕，立即使用锚杆台车对采场顶板进行支护。

进一步的，所述切割槽8的宽度为2～2.5m，切割槽8单次掘进长度为水平中深孔的钻凿深度。

进一步的，所述水平中深孔的孔深为7～8m。

进一步的，所述底部分层采空区充填时需构筑人工假底，各分层采空区充填时底部采用灰砂比1:20的充填体胶结充填，靠近接顶0.5～1m位置采用灰砂比1:8的充填体胶结充填。

本发明具有以下有益效果：

第一，使用大断面进路进行上向分层回采矿体，在回采过程中可以使用更多的机械操作，机械化程度体现明显，整体提高了回采效率，减小了工人劳动强度，同时也降低了作业循环时间。

第二，使用水平中深孔回采矿体，相比传统进路法掘进单次爆破进尺有所增加，预先切割槽的形成使水平中深孔爆破得孔网参数得到有效改善，炮孔布置均匀，爆破效果明显提高。

第三，大断面进路的运用使得分层高度增加，有效划分各分段内分层数量可以将中段内脉外分段平巷数量减少，总体降低了采准工程量，开采成本得到节约。

综上所述，本发明对于中厚倾斜稳固矿体在大断面进路凿岩与回采方面均显示出高效安全的优势，并且合理地增大分段高度减少了采准工程量，有效降低了生产成本及生产工艺复杂性，为大断面进路回采中厚矿体开启了新思想。

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示意图。

图2为实施例中采用本发明采矿方法的矿区侧视示意图。

图3为实施例中采用本发明采矿方法的矿区俯视示意图。

附图标记为：1-中段运输平巷；2-脉外分段平巷；3-上向斜坡道；4-挡墙5-下向斜坡道；6-大断面进路；7-胶结充填体；8-切割槽；9-水平中深孔；10-矿体；11-联络平巷；12-溜井；13-爆堆；14-大断面出矿巷。

具体实施方式

实施例

参见图1、图2和图3，图示为采用本发明一种水平中深孔回采倾斜中厚矿体的采矿方法的矿区内部结构示意图，本实施例结合图示中的矿区结构具体说明本发明的采矿实施步骤。

步骤一、采场划分。

沿矿体10走向将矿体10划分采场，采场内矿体10按上向分层回采，采场宽度为矿体水平厚度，采场长度为沿走向20～25m。回采过程采场之间可连续开采，每两个采场共用一条出矿巷，且出矿巷布置在两个采场之间。

采用分阶段运输方式，阶段内划分分段，阶段高40～60m，分段高13～15m。采用上向分层进路进行回采的矿体10分层高度4.5～5m，采场内各分层矿体的进路布置采用隔一采一的方式进行回采。

步骤二、采准工程。

根据采场划分情况，分阶段沿矿体走向施工中段运输平巷1和脉外分段平巷2，在脉外分段平巷2形成后施工连接各分段的溜井12，溜井12设计与中段运输平巷1的联络平巷相通，并设计放矿装置。在分段脉外分段平巷2向两个相邻采场边界掘进下向斜坡道5到达底部分层矿体下盘交界位置，之后换大断面掘进垂直于矿体10的大断面出矿巷14至采场矿体上盘交界处。大断面出矿巷14的高度与矿体分层高度一致，宽度设置为5～6m。

下向斜坡道5的坡度满足矿山机械上坡坡度，该斜坡道断面尺寸需满足矿山施工机械的运行和通过尺寸。

步骤三、切割工程。

在划分好的底部分层矿体10的大断面进路6内沿矿体走向掘进小断面进路作为形成切割槽8的自由面，小断面进路一次形成长度为水平中深孔进尺长度，优选的小断面尺寸为2～2.5m×3m，待小断面进路形成后，以此为自由面，压顶形成切割槽8，切割槽8的宽度为2～2.5m。

步骤四、底部分层矿体进路回采以及充填。

切割槽8形成后，本实施例优选地使用配置中深孔凿岩装置的BoomerT1D凿岩台车沿矿体走向钻凿水平中深孔9进行爆破，从而形成爆堆13，水平中深孔9的长度为7～8m，每次爆破2～3排，直至形成分层设置的大断面进路6宽度6～8m。爆破并出矿完毕，立即使用锚杆台车对已回采的采空区顶板进行相应支护。

出矿优选ST-2D柴油铲运机，矿石经采场联络巷、脉外分段平巷倒入溜井。

在回采过程中，矿区内部的通风路径如下：

新鲜风流路径：风井(新鲜风流)—脉外分段平巷2—下向斜坡道5(上向斜坡道3)—联络平巷11—采场。

采场污风路径：采场—联络平巷11—下向斜坡道5(上向斜坡道3)—分段脉外分段平巷2—风井(污风)。

水平中深孔爆破产生的炮烟浓度较高，应在回风巷中加强辅扇作业进行采场内的通风。

采空区顶板支护形式以管缝式锚杆为主，杆长1.8m，直径43mm，网度1m×1m。局部较为破碎地点用锚杆加金属网或者钢筋穿带进行支护，此时网度可适度缩小。

待同一采场内一条大断面进路回采并出矿完毕，使用胶结充填体7进行空区的及时充填。采场内不留顶底柱，因此采场底部位置需要构筑人工假底。各分层进路充填时底部采用1:20充填体胶结充填，在靠近接顶0.5～1m位置改用1:8胶结充填，从而为上一分层创造作业平台。

步骤五、上部分层矿体开采。

本实施例底部的脉外分段平巷2对应的分段分成三层矿体，步骤一到步骤四完成底部分层矿体的回采及充填后，将下向斜坡道5充填至上方的中间分层矿体的底板标高位置，待充填体稳固后，施工联络平巷11至矿体下盘边界处，再次施工大断面出矿巷14至矿体上盘交界处，该上部分层回采步骤与方法同底部分层矿体回采施工，进行该上部分层的回采工艺。

再回采高于脉外分段平巷2的上部分层矿体时，此时为该分段内的最上部分层矿体，需要从脉外分段平巷2施工上向斜坡道3到达上部分层矿体的底板标高，上向斜坡道3的坡度同样要满足矿山机械的上坡坡度，该斜坡道断面尺寸需满足矿山施工机械的运行和通过尺寸，剩余施工同之前分层矿体回采步骤。

上部分层矿体回采完毕后，在充填大断面出矿巷14时只需在矿体下盘出矿巷内砌筑挡墙4，无需再充填联络平巷11和上向斜坡道3。一个分段内矿体回采及充填稳固后，使用相同方法进行上一分段矿体的回采。

以上实施例描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的具体工作原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种水平中深孔回采倾斜中厚矿体的采矿方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一、采场划分，阶段内划分分段，每个分段三个分层；

步骤二、采准工程，每个阶段对应施工沿矿体走向的中段运输平巷(1)和脉外分段平巷(2)，脉外分段平巷(2)形成后施工连接各分段的溜井(12)，自脉外分段平巷(2)掘进下向斜坡道(5)到达采场底部分层矿体下盘交界位置，自下向斜坡道(5)掘进垂直于矿体的大断面出矿巷(14)至矿体上盘交界处；

步骤三、切割工程，在其中一个采场中自出矿巷(14)掘进沿矿体走向的小断面进路形成切割槽(8)，在采场的分层断面沿矿体走向钻凿若干水平中深孔(9)，以切割槽(8)为自由面进行水平中深孔爆破，最终形成该分层的大断面进路(6)；

步骤四、进路回采及充填，对底部分层的大断面进路(6)进行回采并出矿完毕后，及时对大断面空区进行尾砂胶结充填，待充填体稳固后，按照相同方式完成底部分层剩余大断面进路(6)的回采及充填；

步骤五、上部矿体分层进路开采，完成底部分层矿体的回采及充填后，充填下向斜坡道(5)至上一分层矿体的底板标高位置，充填体稳固后，在斜坡道内施工联络平巷(11)至矿体下盘边界处并按照步骤三、四进行中间分层矿体的回采工艺，分段内最上一分层需要施工上向斜坡道(3)到达分层矿体的底板标高位置，剩余施工同步骤三、四。

2.根据权利要求1所述的一种水平中深孔回采倾斜中厚矿体的采矿方法，所述步骤一中，采场宽度为矿体厚度，将两个采场共用一条大断面出矿巷(14)，所述大断面出矿巷(14)位于两个采场之间，采场长度为20～25m，采场内各分层矿体的进路布置采用隔一采一的方式进行回采，分层高度为4.5～5m。

3.根据权利要求1所述的一种水平中深孔回采倾斜中厚矿体的采矿方法，所述步骤二中，阶段内设置脉外分段平巷(2)，分段高度13～15m，阶段高40～60m。

4.根据权利要求1所述的一种水平中深孔回采倾斜中厚矿体的采矿方法，所述下向斜坡道(5)和上向斜坡道(3)的坡度不超过20％，以满足矿山机械上坡坡度。

5.根据权利要求1所述的一种水平中深孔回采倾斜中厚矿体的采矿方法，所述大断面进路(6)高4.5～5m，宽6～8m，所述大断面出矿巷(14)的高度与大断面进路(6)的高度相同，宽为5～6m。

6.根据权利要求5所述的一种水平中深孔回采倾斜中厚矿体的采矿方法，所述水平中深孔(9)每次钻凿2～3排进行爆破，直至形成大断面进路要求尺寸。

7.根据权利要求6所述的一种水平中深孔回采倾斜中厚矿体的采矿方法，所述水平中深孔(9)使用具有中深孔钻孔装置的凿岩台车进行钻凿，爆破并出矿完毕，立即使用锚杆台车对采场顶板进行支护。

8.根据权利要求1所述的一种水平中深孔回采倾斜中厚矿体的采矿方法，所述切割槽(8)的宽度为2～2.5m，切割槽(8)单次掘进长度为水平中深孔的钻凿深度。

9.根据权利要求6所述的一种水平中深孔回采倾斜中厚矿体的采矿方法，所述水平中深孔的孔深为7～8m。

10.根据权利要求1所述的一种水平中深孔回采倾斜中厚矿体的采矿方法，所述底部分层采空区充填时需构筑人工假底，各分层采空区充填时底部采用灰砂比1:20的充填体胶结充填，靠近接顶0.5～1m位置采用灰砂比1:8的充填体胶结充填。