CN109083644A - 一种缓倾斜中厚矿体安全高效采矿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种缓倾斜中厚矿体高效采矿方法，在矿体下盘沿矿体走向布置中段运输平巷，垂直矿体走向布置中段运输横巷，自中段运输平巷开口掘进盘区斜坡道，并开口掘进分段平巷联络道，垂直分段平巷联络道布置分段平巷，垂直分段平巷开掘上、下分层联络巷至各自分层标高，然后水平继续掘进分层巷至矿体底板，垂直分层巷布置凿岩巷和出矿平巷，并开掘出矿横巷联通凿岩巷和出矿平巷。下分层联络巷继续掘进至矿体上盘，布置回风充填巷、充填回风硐室及充填回风井，在上、下分层联络巷开口附近布置溜井联络巷和矿石溜井。采场回采采用中深孔落矿，自动化铲运机出矿，采空区嗣后充填。本发明便于自动化铲运机运行，具有回采作业安全、采场生产能力大、效率高等优点。

Description

一种缓倾斜中厚矿体安全高效采矿方法

技术领域

本发明属于地下采矿领域，尤其涉及一种缓倾斜中厚矿体安全高效采矿方法。

背景技术

随着浅部矿产资源开采逐渐枯竭，矿床开采逐步向深部发展。然而，随着开采深度的不断增大，采矿作业环境趋于恶劣，面临“三高一扰动”的严峻挑战。因此，如何实现深部矿床安全高效开采业已成为矿业可持续发展亟待解决的重要课题之一。

近年来，随着矿山信息化、智能化技术的快速兴起，通过远程遥控采装运设备将工人从繁重的工作和恶劣的环境中解放出来已成为深井采矿的发展趋向。其中，自动化铲运机发展尤为迅猛。将出矿区域形成封闭的门禁系统，利用自动化铲运机自带的路径记录工具，记录储存不同采场的出矿路径，人员即可在地表控制室同时操控多台铲运机进行出矿作业，实现出矿环节的动态循环。显然，自动化铲运机作为生产的核心设备，其作业效率直接影响到矿山的生产能力，因此尽可能的提高自动化铲运机的工作效率是采矿方法设计中必须研究解决的重要问题。根据山特维克LH514自动化铲运机的能力曲线可知，运矿路径长度由200m降低到100m，工作效率提高了约75％；运矿路径坡度由15％降低至水平，工作效率提高了约20％，长度为200m，坡度为15％的运矿路径理论出矿能力为250t/h；而长度为100m，坡度为水平的运矿路径理论出矿能力可达到500t/h。因此尽可能地缩短出矿路径、减少弯道数量和降低坡度，尽可能的不要在大面积空区下作业，以及创造良好的排水通风条件等是提高自动化铲运机工作效率的重要途径。

对于缓倾斜中厚矿体，尤其是矿体倾角大于15°的缓倾斜中厚矿体，开采难度大，要实现大规模开采更是难上加难。目前开采该类矿体的采矿方法主要包括房柱法、崩落法、上向水平分层充填采矿方法、水平分条空场嗣后充填采矿方法等。其中，房柱法工艺简单，常用设备为电耙，需要留大量点柱，生产能力小，损失率大，应用自动化铲运机比较困难；崩落法，尽管生产能力大，但易造成地压失衡或地表塌陷，且矿石大块率难以控制，容易造成自动化铲运机的闲置；上向水平分层充填采矿方法虽然贫化损失率低，但工艺复杂，生产能力低，一次崩矿量小，自动化铲运机闲置时间多、调度区域多，工作效率低；水平分条空场嗣后充填采矿方法根据采切工程的布置形式可分为脉内斜坡道形式和下盘联络巷形式，脉内斜坡道形式的优点是采切工程量小，且采切工程多布置在矿体，副产矿石量大，缺点是坡度大，转弯多，路径长，基站安装数量多，很难推广自动化铲运机；下盘联络巷形式的优点是损失率低，缺点是采切工程量大，联络巷坡度大，尤其对于下坡联络巷，排水条件差，路面泥泞，自动化铲运机工作效率低。为此，本发明创造一种新型的基于自动化铲运机的缓倾斜中厚矿体安全高效采矿方法，旨在综合解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种安全可靠、生产能力大、工作效率和自动化程度高、适用性强的一种缓倾斜中厚矿体安全高效采矿方法。该方法适应于矿体倾角>15°，矿岩中等稳固的中厚矿体，在保证安全的前提下，能够极大提高自动化铲运机的工作效率，保证规模化出矿，嗣后充填可有效控制地压，最终实现安全、经济、高效的开采。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种缓倾斜中厚矿体高效采矿方法，包括如下步骤：

1)在矿体下盘沿矿体走向布置中段运输平巷，沿矿体走向每隔100m布置垂直矿体走向的中段运输横巷；

2)自中段运输平巷开口掘进盘区斜坡道；

3)自盘区斜坡道开口掘进分段平巷联络道，并垂直分段平巷联络道布置分段平巷，分段高度20m，每隔100m垂直分段平巷开掘上、下分层联络巷至各自分层标高，然后继续水平掘进上、下分层巷至矿体底板；

4)垂直分层巷布置凿岩巷和出矿平巷，并开掘出矿横巷联通凿岩巷和出矿平巷；

5)下分层巷继续掘进穿过矿脉到达矿体上盘，布置回风充填巷，并在采场上盘中央掘进充填回风硐室，在充填回风硐室中向下掘进回风充填井与采场顶部贯通；

6)在上、下分层巷开口附近布置溜井联络巷和矿石溜井；

7)采场回采采用中深孔落矿，分层内一次回采，采用自动化铲运机出矿，采场回采出矿完毕后采空区嗣后充填；

8)采场回采过程中在上分层联络巷或下分层联络巷设置有门禁系统；所述门禁系统与自动化铲运机控制系统交叉联网，当门禁系统检测到有人或者其他设备进入出矿采场时，门禁系统将反馈信号给自动化铲运机控制系统，自动化铲运机控制系统将命令自动化铲运机自动停止工作。

所述盘区斜坡道为每隔600m设置一条，负责左右各300m范围内人员材料设备运输。

所述上分层联络巷呈上坡状，上坡坡度≤15％；所述下分层联络巷呈下坡状，下坡坡度≤15％。

所述凿岩巷中可采用中深孔凿岩台车向上钻凿扇形炮孔，并进行切割天井掘进、拉槽作业和大量崩矿等工作。

所述出矿平巷布置在两条凿岩巷之间、桃形矿柱之下；出矿横巷与凿岩巷、出矿平巷呈35°～50°的角度布置，有利于自动化铲运机的出矿；所述出矿横巷、出矿平巷、上分层巷、下分层巷的坡度为3‰，构成自动化铲运机的出矿路径，即落矿点到矿石溜井的路径。

所述回风充填井用于采场爆破通风和采场嗣后充填。

所述嗣后充填是指采场回采完毕后，在分层巷处设置充填挡墙，然后先充填一部分采切工程产生的废石，最后用膏体充填材料进行充填并接顶。

所述矿石溜井为一个分段的上、下分层巷共用；矿石溜井联络巷和矿石溜井需要在垂直方向上与中段运输横巷对应，可使上、下分层巷的矿石下放至中段运输横巷并运出。

本发明的优点和积极效果包括：第一、出矿路径(落矿点到溜井)长度不到80m；出矿路径有3个转弯，其中只有1个90°转弯，另外两个为钝角转弯，自动化铲运机转弯方便，同时基站安装数量也较少；出矿路径坡度为3‰，利于排水和行车。这3个出矿路径条件能够极大提高自动化铲运机的出矿效率；第二、通往出矿采场的巷道少，有利于门禁系统的安装和应用；第三、专门设置了通风充填系统，通风条件较好，并且充填采场可以采用上分段采切工程产生的废石，实现废石少出笼，最后采用膏体充填材料充填接顶，保证了充填体的整体性和强度，为后续间隔采场和间柱回采创造有利条件，废石和膏体充填相结合大大减少了水泥消耗量，降低了充填成本；第四、采用堑沟出矿底部结构，有利于矿石的集中且避免了自动化铲运机在大面积空区下作业的风险，另外，出矿平巷布置在两凿岩巷中间的桃形柱下，不仅减少了工程量，同时也保证了出矿平巷的安全性；第五、中深孔凿岩台车向上钻凿扇形炮孔，炮孔利用率高，材料单耗低，更重要的是可以采用一次性微差爆破实现大规模爆破，为单台自动化铲运机提供充足的矿量，避免了铲运机在多采场间频繁调度，减少了铲运机的闲置时间，提高了自动化铲运机的工作效率；第六，采场布置形式为间隔回采，保证了地压的稳定性。

附图说明

图1为本发明A-A侧视图；

图2为本发明B-B俯视图；

图3为本发明C-C剖面图；

图4为本发明D-D剖面图；

图中：1-中段运输平巷；2-中段运输横巷；3-盘区斜坡道；4-分段平巷联络道；5-分段平巷；6.1-上分层联络巷；6.2-下分层联络巷；7.1-上分层巷；7.2-下分层巷；8-凿岩巷；9-出矿平巷；10-出矿横巷；11-溜井联络巷；12-矿石溜井；13-回风充填巷；14-回风充填硐室；15-回风充填井；16-充填挡墙；17-废石充填体；18-膏体充填体；19-扇形炮孔；20-切割天井；21-门禁系统；22-矿石；23-堑沟；24-桃形矿柱；25-出矿封闭区域。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。

如图1，图2，图3和图4所示，本发明实施例提供的一种缓倾斜中厚矿体采矿方法，包括以下步骤：

1)在矿体下盘沿矿体走向布置中段运输平巷1，沿矿体走向每隔100m布置垂直矿体走向的中段运输横巷2；

2)自中段运输平巷1开口掘进盘区斜坡道3；

3)自盘区斜坡道3开口掘进分段平巷联络道4，并垂直分段平巷联络道4布置分段平巷5，分段高度20m，每隔100m垂直分段平巷开掘上分层联络巷6.1、下分层联络巷6.2至各自分层标高，然后继续水平掘进上分层巷7.1、下分层巷7.2至矿体底板；

4)垂直分层巷布置凿岩巷8和出矿平巷9，并开掘出矿横巷10联通凿岩巷8和出矿平巷9；

5)下分层巷7.2继续掘进穿过矿脉到达矿体上盘，布置回风充填巷13，并在采场上盘中央掘进充填回风硐室14，在充填回风硐室中向下掘进回风充填井15与采场顶部贯通；

6)在上分层巷7.1、下分层巷7.2开口附近布置溜井联络巷11和矿石溜井12；

7)采场回采采用中深孔落矿，分层内一次回采，采用自动化铲运机出矿，采场回采出矿完毕后采空区嗣后充填；

8)采场回采过程中在上分层联络巷6.1或下分层联络巷6.2设置有门禁系统21；所述门禁系统21与自动化铲运机控制系统交叉联网，当门禁系统21检测到有人或者其他设备进入出矿采场时，门禁系统将反馈信号给自动化铲运机控制系统，自动化铲运机控制系统将命令自动化铲运机自动停止工作。

所述盘区斜坡道3为每隔600m设置一条，负责左右各300m范围内人员材料设备运输。

所述上分层联络巷6.1呈上坡状，上坡坡度≤15％；所述下分层联络巷6.2呈下坡状，下坡坡度≤15％。

所述凿岩巷8中可采用中深孔凿岩台车向上钻凿扇形炮孔，并进行切割天井20掘进、拉槽作业和大量崩矿等工作。

所述出矿平巷9布置在两条凿岩巷8之间、桃形矿柱24之下；出矿横巷10与凿岩巷8、出矿平巷9呈35°～50°的角度布置，有利于自动化铲运机的出矿；所述出矿横巷10、出矿平巷9、上分层巷7.1、下分层巷7.2的坡度为3‰，构成自动化铲运机的出矿路径，即落矿点到矿石溜井的路径。

所述回风充填井15用于采场爆破通风和采场嗣后充填。

所述嗣后充填是指采场回采完毕后，在分层巷处设置充填挡墙16，然后先充填一部分采切工程产生的废石形成废石充填体17，最后用膏体充填材料进行充填接顶形成胶结充填体18。

所述矿石溜井12为一个分段的上分层巷7.1、下分层巷7.2共用；矿石溜井联络巷11和矿石溜井12需要在垂直方向上与中段运输横巷2对应，可使上分层巷7.1、下分层巷7.2的矿石22下放至中段运输横巷2并运出。为了进一步说明该采矿方法的优异性，需要对采矿工艺做进一步说明。

1)位于采场中央，阿特拉斯Easer L天井钻机在凿岩巷中向上钻凿切割天井20，山特维克DL421中深孔凿岩台车钻凿上向扇形中深孔19进行爆破扩槽，完成切割工程；

2)以切割槽为自由面，山特维克DL421中深孔凿岩台车钻凿上向扇形中深孔19，并采用微差起爆方式进行逐排爆破，在爆破过程中逐渐形成堑沟23和桃形矿柱24；

3)山特维克自动化铲运机LH514经过中段运输平巷1、盘区斜坡道3、分段平巷联络道4、分段平巷5、上分层联络巷6.1(下分层联络巷6.2)、上分层巷7.1(下分层巷7.2)、出矿平巷9和出矿横巷10到达落矿点。

4)在上分层联络巷6.1(或者下分层联络巷6.2)设置门禁系统21，最终形成出矿封闭区域25。

5)出矿封闭区域25形成后，山特维克自动化铲运机LH514铲装经堑沟23落入凿岩巷8的矿石22经过出矿横巷10、出矿平巷9、上分层巷7.1(下分层巷7.2)、溜井联络巷11，倒入矿石溜井12。然后做往复循环工作。

6)采场回采完毕后，进行充填工作。

所述阿特拉斯Easer L天井钻机、山特维克DL421中深孔凿岩台车、山特维克自动化铲运机LH514等设备为大型先进设备，因此对应的巷道工程为4.5m×4.5m的三心拱断面，矿石溜井为3m直径圆形断面。

本发明适应于缓倾斜中厚矿体，尤其适用于大型现代化矿山。相比其他采矿方法，该采矿方法出矿条件优良，系统简单可靠，落矿规模大，可大大提高自动化铲运机的工作效率，最终实现安全、经济、高效的开采。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种缓倾斜中厚矿体高效采矿方法，其特征在于包括如下步骤：

1)在矿体下盘沿矿体走向布置中段运输平巷，沿矿体走向每隔100m布置垂直矿体走向的中段运输横巷；

2)自中段运输平巷开口掘进盘区斜坡道；

3)自盘区斜坡道开口掘进分段平巷联络道，并垂直分段平巷联络道布置分段平巷，分段高度20m，每隔100m垂直分段平巷开掘上、下分层联络巷至各自分层标高，然后继续水平掘进上、下分层巷至矿体底板；

4)垂直分层巷布置凿岩巷和出矿平巷，并开掘出矿横巷联通凿岩巷和出矿平巷；

5)下分层巷继续掘进穿过矿脉到达矿体上盘，布置回风充填巷，并在采场上盘中央掘进充填回风硐室，在充填回风硐室中向下掘进回风充填井与采场顶部贯通；

6)在上、下分层巷开口附近布置溜井联络巷和矿石溜井；

7)采场回采采用中深孔落矿，分层内一次回采，采用自动化铲运机出矿，采场回采出矿完毕后采空区嗣后充填；

8)采场回采过程中在上分层联络巷或下分层联络巷设置有门禁系统；所述门禁系统与自动化铲运机控制系统交叉联网，当门禁系统检测到有人或者其他设备进入出矿采场时，门禁系统将反馈信号给自动化铲运机控制系统，自动化铲运机控制系统将命令自动化铲运机自动停止工作。

2.根据权利要求1所述的一种缓倾斜中厚矿体高效采矿方法，其特征在于：所述盘区斜坡道为每隔600m设置一条，负责左右各300m范围内人员材料设备运输。

3.根据权利要求1所述的一种缓倾斜中厚矿体高效采矿方法，其特征在于：所述上分层联络巷呈上坡状，上坡坡度≤15％；所述下分层联络巷呈下坡状，下坡坡度≤15％。

4.根据权利要求1所述的一种缓倾斜中厚矿体高效采矿方法，其特征在于：所述凿岩巷中可采用中深孔凿岩台车向上钻凿扇形炮孔，并进行切割天井掘进、拉槽作业和大量崩矿等工作。

5.根据权利要求1所述的一种缓倾斜中厚矿体高效采矿方法，其特征在于：所述出矿平巷布置在两条凿岩巷之间、桃形矿柱之下；出矿横巷与凿岩巷、出矿平巷呈35°～50°的角度布置，有利于自动化铲运机的出矿；所述出矿横巷、出矿平巷、上分层巷、下分层巷的坡度为3‰，构成自动化铲运机的出矿路径，即落矿点到矿石溜井的路径。

6.根据权利要求1所述的一种缓倾斜中厚矿体高效采矿方法，其特征在于：所述回风充填井用于采场爆破通风和采场嗣后充填。

7.根据权利要求1所述的一种缓倾斜中厚矿体高效采矿方法，其特征在于：所述嗣后充填是指采场回采完毕后，在分层巷处设置充填挡墙，然后先充填一部分采切工程产生的废石，最后用膏体充填材料进行充填并接顶。

8.根据权利要求1所述的一种缓倾斜中厚矿体高效采矿方法，其特征在于：所述矿石溜井为一个分段的上、下分层巷共用；矿石溜井联络巷和矿石溜井需要在垂直方向上与中段运输横巷对应，可使上、下分层巷的矿石下放至中段运输横巷并运出。