CN109026005B - 一种综合机械化落矿分层崩落采矿方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种综合机械化落矿分层崩落采矿方法，属于采矿方法技术领域，包括：采准切割，回采落矿，出矿，顶板管理，采场通风。该方法可实现机械化、连续化、规模化落矿出矿及顶板管理，降低作业人员劳动强度，使用单体液压支柱和金属网假顶控制回采空间，在单体液压支柱和金属网假顶的保护下进行落矿作业，安全性好、作业环境优良，不需要使用坑木，用综合机械化掘进机落矿替代金属非金属矿山炮采工艺，能实现绿色开发；解决普通分层崩落法生产能力低，劳动生产率低，机械化程度低，产量小等缺点，保证松软破碎开采条件下安全、经济、高效的采矿，大幅度提高金属非金属地下矿山机械化程度，降低采矿成本，提高回采率。

Description

一种综合机械化落矿分层崩落采矿方法

技术领域

本发明属于采矿方法技术领域，具体涉及一种综合机械化落矿分层崩落采矿方法。

背景技术

普通分层崩落采矿方法能适应松软破碎、顶板或上盘围岩稳固性差的开采条件，但由于机械化程度低、作业人员劳动强度大、生产率低、产量小、坑木消耗大、工序多、生产过程繁琐、不能实现规模化、连续化生产而逐渐被部分矿山所放弃。

因此，本申请提出一种综合机械化落矿分层崩落采矿方法以解决现有技术存在的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种综合机械化落矿分层崩落采矿方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

综合机械化落矿分层崩落采矿方法，包括以下步骤：

步骤1：采准切割

将矿体划分为矿块，自上而下分层进行回采，矿块沿矿体走向布置，采场长200米，宽度为矿体的厚度，中段高度为50米，分层高度4米，分层回采巷道高3米，上下两分层间留1米护顶矿石，上下两中段之间不留顶底柱，两相邻矿块中间留5米间柱；

在矿块中央距矿体下盘边界10－15米，从下中段运输巷道向上中段运输巷道之间掘进矿体下盘脉外斜坡道及斜溜矿井，自首分层起，自上而下每4米划分回采分层，分层与分层之间以及分层与中段运输巷道之间采用斜坡道联通，斜坡道坡度12％，溜矿井倾角与矿体倾角相同，溜矿井与分层之间采用溜井联络道联通，斜坡道用作通风、行人、材料运输、设备通行，溜矿井及溜井联络道用作矿石运输，分层回采巷道布置在矿体内靠近矿体下盘位置，由矿块中央掘进到矿块两翼边界，分层回采巷道掘进采用掘进机施工，断面3米×3米；

步骤2：回采落矿

掘进机通过截割头将矿体从巷道掌子面截割下来完成落矿工作，在矿体内顺矿体下盘边界沿矿体走向用掘进机掘进分层回采巷道达采场两侧间柱边界，从回采间柱边界在分层回采巷道内与矿体走向成20°－50°夹角，掘进回采进路到矿体上盘边界依次后退到采场中央完成本层矿体落矿工作，采取“采1留1放1”的放顶管理模式组织放顶，分层回采巷道与分层回采进路宽、高均为3米，留1米护顶矿石以便减少矿石贫化和回采过程中的施工误差；

步骤3：出矿

出矿作业是在单体液压支柱的支护巷道内进行，截割头将截割下来的矿体经掘进机自身的装载运输功能装载到紧跟掘进机的可伸缩皮带上，经皮带通过分层回采巷道、溜井联络道运输至采场溜矿井完成采场回采分层出矿工作；

步骤4：顶板管理

顶板管理包括回采工作面支护、金属网假顶铺设和放顶，具体如下：

(1)回采工作面支护：分层回采巷道、回采进路采用外注式单体液压支柱配合π型钢梁进行支护，支护高度、宽度均为3米，相邻两架单体液压支柱之间的间距为1米，π型钢梁上方相邻单体液压支柱之间空顶位置铺连续金属网，对矿体破碎、矿岩压力集中或随着开采深度的增加地压较大时采取加密支架间距的方式来应对；

(2)金属网假顶铺设

金属网假顶由两层金属网、预留护顶矿石和覆岩组成，进路矿石运输完后开始在回采进路底板铺设金属网假底，两相邻进路间金属网用12号铁丝编接成一整体，随着移柱放顶与液压支柱上方的金属网合为一组，共同组成两层金属网的人工假底，作为下一分层回采的金属网假顶，预留护顶矿石厚度为1米，覆岩是位于护顶矿石之上的自然崩落围岩，首分层回采时如果上盘围岩未发生自然冒落，采用水平深孔强制崩落采空区围岩形成8－10米的覆盖围岩；

(3)放顶

采用回柱放顶方式进行放顶组织，放顶前保证所有已采完的进路底板或放顶区底板都必须铺上金属网假底，单体液压支架泄压后用移柱绞车由远至近拆除金属网假顶下的柱子和钢梁，使金属网假顶依次缓慢地均匀陷落，对于局部无法自然崩落的护顶矿石，在支架支护下安全地点用YT－28风钻进行打眼爆装入少许炸药破强制崩落护顶矿石以免形成空洞；

步骤5：采场通风

回采工作面的通风方式为独头式通风，在分层平巷下方的斜坡道内新鲜风流侧架设11kw轴流式矿用通风机附以阻燃风筒，将新鲜风流压入回采工作面，冲洗工作面后污风经分层回采巷道、斜坡道，经上中段回风平巷经主风机排出地表。

优选地，所述金属网为14号铁丝编织而成，网孔为30－40毫米，金属网长根据矿体厚度由回采进路长度确定，宽度为回采进路宽度3米。

优选地，采场通风的具体风流线路是：下中段运输平巷—斜坡道—11kw矿用轴流式风机—风筒—回采进路—分层回采巷道—斜坡道—上中段运输平巷—地表。

本发明提供的综合机械化落矿分层崩落采矿方法可实现机械化、连续化、规模化落矿出矿及顶板管理，降低作业人员劳动强度，使用单体液压支柱和金属网假顶控制回采空间，在单体液压支柱和金属网假顶的保护下进行落矿作业，安全性好、作业环境优良，不需要使用坑木，用综合机械化掘进机落矿替代金属非金属矿山炮采工艺，能实现绿色开发；解决普通分层崩落法生产能力低，劳动生产率低、机械化程度低、劳动强度大，木材消耗大、产量小等缺点，保证松软破碎开采条件下安全、经济、高效的采矿，大幅度提高金属非金属地下矿山机械化程度，降低采矿成本，提高回采率，降低贫化率，最大限度回收有限资源，降低安全风险，改善作业条件，保护矿山生态环境，推动金属非金属矿山实现可持续发展，顺应“机械化换人、自动化减人”科技强安专项行动思路。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的的综合机械化落矿分层崩落采矿方法的矿体开采示意图；

图2为图1的B－B剖视图；

图3为图1的A－A剖视图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

本发明提供了一种综合机械化落矿分层崩落采矿方法，矿体开采示意图如图1至图3所示，具体开采过程包括以下步骤：

步骤1：采准切割

将矿体划分为矿块，自上而下分层进行回采，矿块沿矿体走向布置，采场长200米，宽度为矿体的厚度，中段高度为50米，分层高度4米，分层回采巷道4高3米，上下两分层间留1米护顶矿石，上下两中段之间不留顶底柱，两相邻矿块中间留5米间柱6，防止围岩混入相邻采场；

在矿块中央距矿体下盘边界10－15米，从下中段运输巷道向上中段运输巷道1之间掘进矿体下盘脉外斜坡道12及斜溜矿井，自首分层起，自上而下每4米划分回采分层，分层与分层之间以及分层与中段运输想到之间采用斜坡道12联通，斜坡道12坡度12％，为了减少采准工程量，溜矿井倾角与矿体倾角相同，溜矿井与分层之间采用溜井联络道3联通。斜坡道12用作通风、行人、材料运输、设备通行等，溜矿井及溜井联络道3用作矿石运输。分层回采巷道4布置在矿体内靠近矿体下盘位置，由矿块中央掘进到矿块两翼边界，分层回采巷道4掘进采用掘进机13施工，断面3米×3米；

步骤2：回采落矿

(1)采矿设备配置

试验采场主要配备的设备有：EBZ120型掘进机13 1台，外注式单体液压支柱9 300根，300根3米长π型钢梁10，BRW40/20乳化泵站1套。

(2)落矿

掘进机13通过截割头将矿体从巷道掌子面截割下来完成落矿工作，如图1所示，在矿体内顺矿体下盘边界沿矿体走向用EBZ120型掘进机13掘进分层回采巷道4达采场两侧间柱6边界，从回采间柱6边界在分层回采巷道4内与矿体走向成20°－50°夹角(可根据矿体厚度变化及稳定性确定分层回采进路5与分层回采巷道4的夹角)掘进回采进路到矿体上盘边界依次后退到采场中央完成本层矿体落矿工作，采取“采1留1放1”的放顶管理模式组织放顶，分层回采巷道4与分层回采进路5宽、高均为3米，留1米护顶矿石以便减少矿石贫化和回采过程中的施工误差；

步骤3：出矿

出矿作业是在单体液压支柱9的支护巷道内进行，作业条件相对较安全。掘进机13不仅是落矿设备还是装矿运输设备，截割头将截割下来的矿体经掘进机13自身的装载运输功能装载到紧跟掘进机13的可伸缩皮带上，经皮带通过分层回采巷道4、溜井联络道3运输至采场溜矿井2完成采场回采分层出矿工作；

步骤4：顶板管理

顶板管理包括回采工作面支护、金属网假顶11铺设和放顶，具体如下：

(1)回采工作面支护。如图2所示，分层回采巷道4、回采进路采用外注式单体液压支柱9配合π型钢梁10进行支护，支护高度、宽度均为3米，相邻两架单体液压支柱9之间的间距为1米，π型钢梁10上方相邻单体液压支柱9之间空顶位置铺连续金属网，防止两架支架矿石冒落。对矿体破碎、矿岩压力集中或随着开采深度的增加地压较大时采取加密支架间距的方式来应对。

(2)金属网假顶11铺设

金属网假顶11由两层金属网(隔绝废石)、预留护顶矿石7和覆岩组成。金属网为14号铁丝编织而成，网孔为30－40毫米，金属网长根据矿体厚度由回采进路长度确定，宽度为回采进路宽度3米。进路矿石运输完后开始在回采进路底板铺设金属网假底，两相邻进路间金属网用12号铁丝编接成一整体，随着移柱放顶与液压支柱上方的金属网合为一组，共同组成两层金属网的人工假底，作为下一分层回采的金属网假顶11。金属网假顶11可以控制回采工作面顶板有一定的暴露面积，以保证回采工作的安全，有效隔离废石，防止矿石贫化。预留护顶矿石7厚度为1米，可以防止覆盖围岩8进入采矿空场能有效防止矿石贫化。覆岩是位于护顶矿石之上的自然崩落围岩，首分层回采时如果上盘围岩未发生自然冒落，可采用水平深孔强制崩落采空区围岩形成8－10米的覆盖围岩8。

(3)放顶

采用回柱放顶方式进行放顶组织，放顶前保证所有已采完的进路底板或放顶区底板都必须铺上金属网假底。单体液压支架泄压后用移柱绞车由远至近拆除金属网假顶11下的柱子和钢梁，使金属网假顶11依次缓慢地均匀陷落。对于局部无法自然崩落的护顶矿石，在支架支护下安全地点用YT－28风钻进行打眼爆装入少许炸药破强制崩落护顶矿石以免形成空洞。

步骤5：采场通风

回采工作面的通风方式为独头式通风，在分层平巷下方的斜坡道12内新鲜风流侧架设11kw轴流式矿用通风机附以阻燃风筒，将新鲜风流压入回采工作面，冲洗工作面后污风经分层回采巷道4、斜坡道12，经上中段回风平巷经主风机排出地表。具体风流线路是：下中段运输平巷—斜坡道12—11kw矿用轴流式风机—风筒—回采进路—分层回采巷道4—斜坡道12—上中段运输平巷—地表。

本实施例提供的综合机械化落矿分层崩落采矿方法将矿体划分为矿块，自上而下分层进行回采。每一分层随着回采工作的进行，在底板上铺设金属网假底，然后进行移柱放顶，把上部假底及覆盖层放下，使其充满采空区，作为下一分层回采的金属网假顶。能适用于矿石松软破碎，矿体顶部覆盖岩石或上盘围岩稳固性差，易于自然崩落，地表允许崩落的开采技术条件。分层崩落法的回采是在金属网假顶的保护下进行，回采较为安全，金属网假顶可以将矿石与崩落围岩隔开，可以有效降低损失率和贫化率，最大限度的回收有限资源。

综合机械化下向分层崩落采矿法配套使用单体液压支柱和金属网假顶，可以解决普通分层崩落法生产能力低，劳动生产率低，机械化程度低，劳动强度大，木材消耗大、产量小等缺点，顺应了分层崩落采矿法发展方向。

以上所述实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种综合机械化落矿分层崩落采矿方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：采准切割

将矿体划分为矿块，自上而下分层进行回采，矿块沿矿体走向布置，采场长200米，宽度为矿体的厚度，中段高度为50米，分层高度4米，分层回采巷道(4)高3米，上下两分层间留1米护顶矿石，上下两中段之间不留顶底柱，两相邻矿块中间留5米间柱(6)；

在矿块中央距矿体下盘边界10-15米，从下中段运输巷道向上中段运输巷道(1)之间掘进矿体下盘脉外斜坡道(12)及斜溜矿井(2)，自首分层起，自上而下每4米划分回采分层，分层与分层之间以及分层与中段运输巷道之间采用斜坡道(12)联通，斜坡道(12)坡度12％，斜溜矿井(2)倾角与矿体倾角相同，斜溜矿井(2)与分层之间采用溜井联络道(3)联通，斜坡道(12)用作通风、行人、材料运输、设备通行，斜溜矿井(2)及溜井联络道(3)用作矿石运输，分层回采巷道(4)布置在矿体内靠近矿体下盘位置，由矿块中央掘进到矿块两翼边界，分层回采巷道(4)掘进采用掘进机(13)施工，断面3米×3米；

步骤2：回采落矿

掘进机(13)通过截割头将矿体从巷道掌子面截割下来完成落矿工作，在矿体内顺矿体下盘边界沿矿体走向用掘进机(13)掘进分层回采巷道(4)达采场两侧间柱(6)边界，从回采间柱(6)边界在分层回采巷道(4)内与矿体走向成20°-50°夹角掘进回采进路到矿体上盘边界，依次后退到采场中央完成本层矿体落矿工作，采取“采1留1放1”的放顶管理模式组织放顶，分层回采巷道(4)与分层回采进路(5)宽、高均为3米，留1米护顶矿石以便减少矿石贫化和回采过程中的施工误差；

步骤3：出矿

出矿作业是在单体液压支柱(9)的支护巷道内进行，截割头将截割下来的矿体经掘进机(13)自身的装载运输功能装载到紧跟掘进机(13)的可伸缩皮带上，经皮带通过分层回采巷道(4)、溜井联络道(3)运输至斜溜矿井(2)完成采场回采分层出矿工作；

步骤4：顶板管理

顶板管理包括回采工作面支护、金属网假顶(11)铺设和放顶，具体如下：

(1)回采工作面支护：分层回采巷道(4)、回采进路采用外注式单体液压支柱(9)配合π型钢梁(10)进行支护，支护高度、宽度均为3米，相邻两架单体液压支柱(9)之间的间距为1米，π型钢梁(10)上方相邻单体液压支柱(9)之间空顶位置铺连续金属网，当矿体破碎、矿岩压力集中或随着开采深度的增加地压较大时，采取减小支架间距的方式来应对；

(2)金属网假顶(11)铺设

金属网假顶(11)由两层金属网、预留护顶矿石(7)和覆岩组成，进路矿石运输完后开始在回采进路底板铺设金属网假底，两相邻进路间金属网用12号铁丝编接成一整体，随着移柱放顶与液压支柱上方的金属网合为一组，共同组成两层金属网的人工假底，作为下一分层回采的金属网假顶(11)，预留护顶矿石(7)厚度为1米，覆岩是位于护顶矿石之上的自然崩落围岩，首分层回采时如果上盘围岩未发生自然冒落，采用水平深孔强制崩落采空区围岩形成8-10米的覆盖围岩(8)；

(3)放顶

采用移柱放顶方式进行放顶组织，放顶前保证所有已采完的进路底板或放顶区底板都必须铺上金属网假底，单体液压支架泄压后用移柱绞车由远至近拆除金属网假顶(11)下的柱子和钢梁，使金属网假顶(11)依次缓慢地均匀陷落，对于局部无法自然崩落的护顶矿石，在支架支护下安全地点用YT-28风钻进行打眼爆破，装入少许炸药破强制崩落护顶矿石以免形成空洞；

步骤5：采场通风

回采工作面的通风方式为独头式通风，在分层平巷下方的斜坡道(12)内新鲜风流侧架设11kw轴流式矿用通风机附以阻燃风筒，将新鲜风流压入回采工作面，冲洗工作面后污风经分层回采巷道(4)、斜坡道(12)，经上中段回风平巷经主风机排出地表。

2.根据权利要求1所述的综合机械化落矿分层崩落采矿方法，其特征在于，所述金属网为14号铁丝编织而成，网孔为30-40毫米，金属网长根据矿体厚度由回采进路长度确定，宽度为回采进路宽度3米。

3.根据权利要求1所述的综合机械化落矿分层崩落采矿方法，其特征在于，采场通风的具体风流线路是：下中段运输平巷—斜坡道(12)—11kw矿用轴流式风机—风筒—回采进路—分层回采巷道(4)—斜坡道(12)—上中段运输平巷—地表。