CN109139015B - 分条掏切式空场采矿法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分条掏切式空场采矿法，包括如下步骤：a、采场设计；b、采准工程；c、切割工程；d、回采工程，在两切割上山之间每隔6～8.5m采用矿岩分采分出的方式掘进一条与切割上山平行的回采空间；e、掏采出矿：首先从切割上山内侧中部和回采空间两侧中部向切割上山与回采空间之间、回采空间与回采空间之间凿顺斜炮孔，炮孔呈之字型排列，每个方向的掏采分多次进行，每次掏采矿体的宽度不大于1.5m；采用岩石炸药爆裂出矿，矿石通过铺设在切割上山或回采空间内的铁溜槽运出；爆破未抛至铁溜槽中的矿石通过人工耙运至切割上山或回采空间中；f、掏采完继续向上掘进一条相同规格的回采空间；g、重复步骤e和f；h、完成掏采作业。
Description
技术领域
本发明涉及空场采矿技术领域，尤其涉及一种分条掏切式空场采矿法。
背景技术
每个矿山能不能选取与自身开采技术条件相互匹配的采矿方法，直接牵扯到采矿贫化损失率，紧接着如多米诺效应般对矿山的经济效益以及企业做出的社会效益产生影响。其中，缓倾斜极薄矿体采矿作为国内外采矿界的难题，由于矿体薄、倾角缓，作业空间有限，矿石不能自溜，机械化设备无法使用，生产效率低，贫化损失大，采准、切割、充填费用大，生产成本高，这些因素严重影响资源的有效利用，严格制约矿山的生产发展。
国内外采矿界对缓倾斜极薄矿体采矿方法做了很多尝试。根据矿山地质条件不同，衍生出多种采矿方法，这些方法的共同点是剥离围岩，拓展作业空间，满足采矿作业的空间需要。根据拓展作业空间的方式不同，归纳起来为三大类，一大类为留矿全面法，一大类为壁式削壁充填法，另一大类为分条式掏切法。这三种方法都有着一些不足之处：
留矿全面法的弊端在于工作面的采幅比矿体厚度大好几倍，矿体和废石一起运出，因此贫化率和损失率太大，有些矿山的贫化率高达70％～90％，损失率已上升至30％～50％。
壁式削壁充填采矿法的缺陷体现在两个方面，其一是采幅的原因导致机械化程度低，基本都是人力，另外低角度的矿体中削岩后单纯靠抛掷爆破难以接顶，本来工人在小断面中作业就特别累，此时若再靠人工手推车拉岩石搬运接顶，难度太大，且效率太低，就生产能力方面，单个采场小于10d/t；其二是极薄矿脉中为了满足工人最小工作断面，需削大量岩石下来，有时候削岩量比削矿量的2倍还多，则导致削岩、充填的费用高于采矿的成本；加之现有矿山引进新型的小铲运机进行充填、出矿，虽然提高了充填、出矿速度，但为了满足新型机器的对工作段面大小的要求，必须增加削壁的高度及宽度，增加削壁充填工程费用，成本增多，此时贫化率又会进一步增大，还是不能达到低贫损、高效率的采矿。
分条式掏切法是在沿走向按一定宽度(6～8m)先掘进切割上山和上中段沿脉运输巷贯通，再在切割上山中往两边凿岩、爆破、出矿。切割上山能满足凿岩、行人、通风、出矿的空间需要，不必全面削壁，充填时也只是在此分条采完后，在切割上山一侧进行全粒级条带式充填，削壁充填量只有壁式削壁充填法的20％。分条式掏切法虽然大大减少了削壁充填量，但每8m就得掘进一条切割上山，其切割工程费用大大增加，采矿成本还是无法降低。
上述不利条件都是我们合理利用矿产资源路上的绊脚石，对采矿技术的发展来说也是一种羁绊。因此，研发出具有创新性的采矿方案对缓倾斜极薄矿体来说意义重大，既能够相应国家政策，达到对资源的充分利用，又能够达到矿山降本增效的目标。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种分条掏切式空场采矿法，以解决现有缓倾斜极薄矿体采矿的开采安全性差、损失贫化率高以及采矿成本高的问题。
本发明提供的这种分条掏切式空场采矿法，包括如下步骤：
a、采场设计，沿矿体走向布置采场，沿矿脉垂高将采场划分为中段和分段，将中段高度作为采场高度；
b、采准工程，在中段和分段底部布置相应的中段运输巷道和分段运输巷道；
c、切割工程，在采场两端分别掘进一条与中段运输巷道和上方分段运输巷道贯通的切割上山；
d、回采工程，在两切割上山之间每隔6～8.5m采用矿岩分采分出的方式掘进一条与切割上山平行的回采空间；
e、掏采出矿：
e1、首先从切割上山内侧中部和回采空间两侧中部向切割上山与回采空间之间、回采空间与回采空间之间凿顺斜炮孔，炮孔呈之字型排列，每个方向的掏采分多次进行，每次掏采矿体的宽度不大于1.5m；
e2、采用岩石炸药爆裂出矿，矿石通过铺设在切割上山或回采空间内的铁溜槽运出；
e3、爆破未抛至铁溜槽中的矿石通过人工耙运至切割上山或回采空间中；
f、掏采完步骤d中所述回采空间内的矿体后，继续向上掘进一条相同规格的回采空间；
g、重复步骤e和f；
h、完成掏采作业。
为利于后期凿岩工人采矿，在所述步骤c中，掘进切割上山时,始终要求控制矿体处于切割上山两侧的中下方位置。
为利于后期凿岩工人采矿，在所述步骤d中，掘进回采空间时，始终要求控制矿体处于回采空间两侧的中下方位置。
为使工人的安全得到最大程度的保障，在所述步骤e中，掏采的矿体宽度为7m，每个方向的掏采分三步骤进行，第一次安装1.5m的钎杆，掏采深度1m；第二次安装2.6m的钎杆，掏采深度1.5m；第三次采用套杆的方式，掏采深度1m。
在所述步骤e中，掏采的采幅控制过程如下：
(1)在围岩有品位的情况下：当矿体和蚀变带综合厚度小于40cm时，采幅一律按照40cm控制；当矿体和蚀变带综合厚度大于40cm时，采幅根据实际厚度控制；
(2)在围岩无品位的情况下：当矿体厚度小于40cm时，采幅一律按照40cm控制；当矿体厚度大于40cm时，采幅根据实际厚度控制。
在所述步骤e中，选择型号为YT-28的气腿式钻机进行炮孔的钻凿，钻头直径为38mm，爆破参数根据矿岩性质决定。
在所述步骤e中，矿石通过铁溜槽自由溜至采场底部架设的漏斗中。
在所述步骤e中，人工耙运的耙具为无缝耙子。
为降低摩擦阻力，加快出矿速度，在所述步骤e中，铁溜槽由光滑铁钢板制成并成半圆状。
当若干条回采空间同时进行掘进与掏采的施工，靠近切割上山的回采空间施工进度超前远离切割上山的回采空间，呈阶梯式进行，整体施工断面呈v形。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)利用切割上山和回采空间将采场划分为相对独立的条形回采单元，在上山和回采空间中前进式连续回采，通过回采空间代替切割工程，在相同的采场中，有效减少了切割工程的数量，使采矿成本大大降低。
(2)由于回采空间的高度肯定大于极薄矿脉的厚度，通过矿岩分采分出的方式掘进回采空间，只掏采矿石，不采围岩，能实现矿体安全、低贫损开采，有利于矿产资源的有效利用。
(3)回采空间在垂直矿体走向方向上与切割上山相互平行布置，可完全将切割上山与回采空间或相邻回采空间之间的矿体掏采完，不会留下条状柱子，降低损失率，保证了采场的整体回采效果。
(4)利用“之”字型炮孔控制采幅，只采矿，不采废石，采矿贫化损失率相比于以前的全面法和削壁充填法都大大降低。
(5)所有回采作业都在切割上山或回采空间中进行，顶板暴露的跨度只有1.5m，工人的安全得到最大程度的保障。
(6)通过人工耙运爆破未抛至铁溜槽中的矿石，可有效降低采场中留置的矿石量，增加开采率。
本发明既能减少削壁费用，又能减少切割上山的施工费用，能够实现缓倾斜极薄矿体的安全高效低贫损开采，特别适用于矿体稳固性不限、围岩中等稳固以上的缓倾斜极薄矿体开采，尤其是矿体不稳固、围岩中等稳固以上的矿岩界限清楚的缓倾斜极薄矿体。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
图2为本发明的结构示意图。
图3为图2中A-A处剖视结构示意图。
图4为图2中B-B处剖视放大结构示意图。
图5为图2中C-C处局部剖视放大结构示意图。
图中示出的标记及所对应的构件名称为：
1、点柱；2、中段运输巷道；3、分段运输巷道；4、切割上山；5、回采空间；6、炮孔；7、已采空区；8、待采矿体和蚀变带；9、围岩。
具体实施方式
本发明这种分条掏切式空场采矿法，包括如下步骤：
a、采场设计，沿矿体走向布置采场，沿矿脉垂高将采场划分为中段和分段，将中段高度作为采场高度；
b、采准工程，在中段和分段底部布置相应的中段运输巷道和分段运输巷道；
c、切割工程，在采场两端分别掘进一条与中段运输巷道和上方分段运输巷道贯通的切割上山；
d、回采工程，在两切割上山之间每隔6～8.5m采用矿岩分采分出的方式掘进一条与切割上山平行的回采空间；
e、掏采出矿：
e1、首先从切割上山内侧中部和回采空间两侧中部向切割上山与回采空间之间、回采空间与回采空之间凿顺斜炮孔，炮孔呈之字型排列；
e2、采用岩石炸药爆裂出矿，每个方向的掏采分多次进行，每次掏采矿体的宽度不大于1.5m，矿石通过铺设在切割上山或回采空间内的铁溜槽运出；
e3、爆破未抛至铁溜槽中的矿石通过人工耙运至切割上山或回采空间中；
f、掏采完步骤d中所述回采空间内的矿体后，继续向上掘进一条相同规格的回采空间；
g、重复步骤e、f；
h、完成掏采作业。
如图1至图5所示，本发明这种分条掏切式空场采矿法，包括如下步骤：
a、采场设计，采场沿矿体走向布置，长度根据矿脉和生产情况确定，为40～80m；采场不留顶底柱，在回采过程中根据需要适当留设点柱1，或形成适当的人工点柱；采场高度根据矿脉倾角确定，主要控制采场的斜长为40～60m，以便出矿；沿矿脉垂高将采场划分为中段和分段，将中段高度作为采场高度；
b、采准工程，在中段和分段底部布置相应的中段运输巷道2和分段运输巷道3；
c、切割工程，在采场两端分别掘进一条与中段运输巷道2和上方分段运输巷道3贯通的切割上山4，矿体处于切割上山4两侧的中下方位置；
d、回采工程，在两切割上山2之间每隔6～8.5m采用矿岩分采分出的方式掘进一条与切割上山平行的回采空间5，采场由切割上山4和回采空间5划分为相对独立的条带形回采单元，矿体处于回采空间5两侧的中下方位置，矿岩分采分出的方式为：先掏槽掘进矿体下盘的岩体，将废石运出后，然后压顶矿体，装矿运输，依次循环进行；或者先掏采矿体，将矿石全部运出后再抬底矿体下盘的岩体，装岩运输，依次循环进行；
e、掏采出矿：
e1、首先，选择型号为YT-28的气腿式钻机，从切割上山4内侧中部和回采空间5两侧中部向切割上山4与回采空间5之间、回采空间5与回采空间5之间钻凿顺斜炮孔6，钻头直径为38mm，爆破参数根据矿岩性质决定，炮孔6呈之字型排列，掏采的矿体宽度为7m，分条掏采的宽度控制如下：
每个方向的掏采分三步骤进行，第一次安装1.5m的钎杆，掏采深度1m；第二次安装2.6m的钎杆，掏采深度1.5m；第三次采用套杆的方式，掏采深度1m，则三个步骤可掏采深度共3.5m左右，即确定了每条上山或回采空间能够控制掏采的矿体宽度为7m；
e2、采用岩石炸药爆裂出矿，掏采的采幅控制过程如下：
(1)在围岩有品位的情况下：当矿体和蚀变带综合厚度小于40cm时，采幅一律按照40cm控制；当矿体和蚀变带综合厚度大于40cm时，采幅根据实际厚度控制；
(2)在围岩无品位的情况下：当矿体厚度小于40cm时，采幅一律按照40cm控制；当矿体厚度大于40cm时，采幅根据实际厚度控制；
矿石通过铺设在切割上山4或回采空间5内的铁溜槽自由溜至采场底部架设的漏斗中，铁溜槽由光滑铁钢板制成并成半圆状；
e3、采用控制爆破技术，可将大部分矿石抛至铁溜槽中，但掏采空间中仍会有少许块度较小的矿石留置，由于空间的限制，不能采用机械化程度高的电耙，只能人工出矿，考虑到操作的方便性，将厚度1.2mm的钢加工成规格400mm×150mm的无缝耙子，安装木质把手，爆破未抛至铁溜槽中的矿石通过人工使用无缝耙子耙运至切割上山4或回采空间5的铁溜槽中；
f、掏采完步骤d中所述回采空间内的矿体后，继续向上掘进一条相同规格的回采空间；
g、重复步骤e、f；
h、完成掏采作业。
在本发明中，待采场完全掏采完毕后，应进行封闭处理。
从图2可以看出，在本发明中，当若干条回采空间5同时进行掘进与掏采的施工，靠近切割上山4的回采空间5施工进度超前远离切割上山4的回采空间5，呈阶梯式进行，整体施工断面呈v形。
Claims (10)
1.一种分条掏切式空场采矿法，其特征在于包括如下步骤：
a、采场设计，沿矿体走向布置采场，沿矿脉垂高将采场划分为中段和分段，将中段高度作为采场高度；
b、采准工程，在中段和分段底部布置相应的中段运输巷道和分段运输巷道；
c、切割工程，在采场两端分别掘进一条与中段运输巷道和上方分段运输巷道贯通的切割上山；
d、回采工程，在两切割上山之间每隔6～8.5m采用矿岩分采分出的方式掘进一条与切割上山平行的回采空间；
e、掏采出矿：
e1、首先从切割上山内侧中部和回采空间两侧中部向切割上山与回采空间之间、回采空间与回采空间之间凿顺斜炮孔，炮孔呈之字型排列，每个方向的掏采分多次进行，每次掏采矿体的宽度不大于1.5m；
e2、采用岩石炸药爆裂出矿，矿石通过铺设在切割上山或回采空间内的铁溜槽运出；
e3、爆破未抛至铁溜槽中的矿石通过人工耙运至切割上山或回采空间中；
f、掏采完步骤d中所述回采空间内的矿体后，继续向上掘进一条相同规格的回采空间；
g、重复步骤e、f；
h、完成掏采作业。
2.根据权利要求1所述的分条掏切式空场采矿法，其特征在于：在所述步骤c中，掘进切割上山时,始终要求控制矿体处于切割上山两侧的中下方位置。
3.根据权利要求1所述的分条掏切式空场采矿法，其特征在于：在所述步骤d中，掘进回采空间时，始终要求控制矿体处于回采空间两侧的中下方位置。
4.根据权利要求1所述的分条掏切式空场采矿法，其特征在于：在所述步骤e中，掏采的矿体宽度为7m，每个方向的掏采分三步骤进行，第一次安装1.5m的钎杆，掏采深度1m；第二次安装2.6m的钎杆，掏采深度1.5m；第三次采用套杆的方式，掏采深度1m。
5.根据权利要求1所述的分条掏切式空场采矿法，其特征在于：在所述步骤e中，掏采的采幅控制过程如下：
(1)在围岩有品位的情况下：当矿体和蚀变带综合厚度小于40cm时，采幅一律按照40cm控制；当矿体和蚀变带综合厚度大于40cm时，采幅根据实际厚度控制；
(2)在围岩无品位的情况下：当矿体厚度小于40cm时，采幅一律按照40cm控制；当矿体厚度大于40cm时，采幅根据实际厚度控制。
6.根据权利要求1所述的分条掏切式空场采矿法，其特征在于：在所述步骤e中，选择型号为YT-28的气腿式钻机进行炮孔的钻凿，钻头直径为38mm，爆破参数根据矿岩性质决定。
7.根据权利要求1所述的分条掏切式空场采矿法，其特征在于：在所述步骤e中，矿石通过铁溜槽自由溜至采场底部架设的漏斗中。
8.根据权利要求1所述的分条掏切式空场采矿法，其特征在于：在所述步骤e中，人工耙运的耙具为无缝耙子。
9.根据权利要求1所述的分条掏切式空场采矿法，其特征在于：在所述步骤e中，铁溜槽由光滑铁钢板制成并成半圆状。
10.根据权利要求1所述的分条掏切式空场采矿法，其特征在于：当若干条回采空间同时进行掘进与掏采的施工，靠近切割上山的回采空间施工进度超前远离切割上山的回采空间，呈阶梯式进行，整体施工断面呈v形。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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