CN109209383A - 一种双上山回采防治岩爆的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种双上山回采防治岩爆的方法，在矿体中布置矿房，在矿房两侧同时掘进两条切割上山，将富矿一次性拿完；将两条切割上山与矿体上部联络平巷掘进贯穿；预留好顶柱位置，按照由上至下、由两侧向内顺序退采，采用电耙绞车出矿；再沿两条切割上山回采后，留好底柱，将矿房剩余矿石回收结束；采完矿石后，沿运输巷道走向方向邻近布置下一个矿房，按照上述流程继续下一矿房采掘作业。相比传统单上山工艺，两条切割上山（下称双上山）工艺通过两条上山共同承担掘进过程中冲击地压对矿房围岩的破坏强度，多点释放原单条上山承受的应力，降低因矿房围岩强度适应不了集中的过高应力而突发的失稳破坏导致的岩爆现象。
Description
技术领域
本发明涉特殊工程地质构造情况下矿山开采，特别是地压较为严重的地下矿山，为确保矿山开采安全和提高回采率的采矿方法。
背景技术
房柱采矿法具有回采工艺简单、通风良好、矿石贫化率低等特点，并且在近二十年里，由于轮胎式和履带式的凿岩、装载、运搬等设备的迅速发展，近乎水平厚度较大的矿床，可以采用房柱法结合无轨设备实现了大型机械化开采，大大提高了矿房生产能力，因而被国内外地下矿山广泛采用。在矿山开采过程中，矿层开采前岩层处于原始应力状态，开采后围岩原始平衡状态遭到破坏，各部分应力重新分布，顶板及帮壁出现应力集中，当应力超过岩石的强度及岩石具有较高的脆性和弹性时会出现岩爆，特别是随着开采深度的不断加大，应力随之增大，岩爆现象尤其剧烈，工人暴露在岩爆顶板下作业存在很大生产安全隐患，另外岩爆往往造成开挖工作面的严重破坏、设备损坏，已成为地下工程和岩石力学领域的世界性难题。
传统房柱采矿法在埋深大、岩爆显著区域一般采用预留矿壁方法开采，通过控制矿房顶板暴露面积，降低围岩应力，这种方法在预防岩爆上有较好的效果，但是缺点是回采率太低，一般只有60%，资源浪费严重。在岩爆治理方面，现有的防治措施主要是对围岩加强支护和超前支护、用水软化岩石，改善岩石性质、光面爆破等；优点是均能不同程度的改善和缓解岩爆现象；缺点是施工工艺复杂、成本高、影响产量等。
发明内容
本技术首次应用在磷矿生产中，同行业暂无借鉴案例。在采矿工艺上，双上山小矿柱技术不但具有传统房柱采矿法优点，还具有通过双上山掘进多点、均匀释放围岩应力，缓解岩爆现象，提高回采率和开采安全系数的特点。
发明的目的是这样实现的：
根据生产需要，每个矿房准备15KW电耙绞车两台，凿岩机两部。
具体施工工艺如下：
一种双上山回采防治岩爆的方法，包括如下步骤：
（1）在逆倾向方向布置矿房，倾角为0°～20°，在矿房两侧同时掘进两条切割上山，将富矿一次性拿完；控制两条切割上山间距为6-8米，切割上山宽度为2.3-3.3米，高度以富矿厚度为准，优选为55-70m。
（2）将两条切割上山与矿体上部联络平巷掘进贯穿；两条切割上山中间沿矿房方向预留一组矿柱位置，矿柱尺寸为（2-3）×（2-3）米，矿柱间距6-8米。
（3）预留好矿房上部顶柱（上一中段底柱保留不回采）位置，顶柱尺寸不小于5m×5m，按照由上至下、由两侧向内顺序退采，采用电耙绞车出矿；
（4）再沿两条切割上山回采后，留好矿房下部底柱，将矿房剩余矿石回收结束；
（5）采完矿石后，沿运输巷道走向方向邻近布置下一个矿房，控制两矿房间距不小于16m，按照上述流程继续下一矿房采掘作业。
本发明的技术方案如图1所示，具有如下有益效果：
第一、变传统单上山为双上山施工
相比传统单上山工艺，两条切割上山（下称双上山）工艺通过两条上山共同承担掘进过程中冲击地压对矿房围岩的破坏强度，多点释放原单条上山承受的应力，降低因矿房围岩强度适应不了集中的过高应力而突发的失稳破坏导致的岩爆现象。
第二、提高资源利用率
受矿体埋藏过深，传统房柱法开采岩爆剧烈影响，造成施工难度大、安全风险高，并且资源回采率低，资源浪费严重。使用双上山小矿柱回采工艺不但能解决开采过程中的安全问题，而且能保证回采率达到设计要求，实现了难易兼采目的，使矿产资源得到有效利用。
第三、保障生产安全
通过双上山回采工艺将开采中产生的高集中应力保持在可控范围内均匀释放，降低顶板安全风险，保障生产安全。
附图说明
图1为本发明的双上山回采防治岩爆的工艺流程图，其中，1.采空区，2.矿柱，3.运输巷道，4.电耙绞车，5.溜槽口，6.采空区。
具体实施方式
实施例1
针对宜昌下磷层顶板为中厚层白云岩及灰色白云岩夹砂屑磷块岩、泥质砂屑磷块岩条带或砂屑，在埋藏深度200-450米岩爆现象显著的特点。通过改变传统工艺，利用双上山掘进回采方式多点、均匀释放作用于周边围岩的应力，降低岩爆程度，提高施工安全系数，降低施工难度，使矿产资源得到有效利用。
第一：在薄矿体矿块中逆倾向方向布置矿房，在矿房两侧同时掘进两条切割上山，控制两条上山间距为6米，上山宽度3米，高度以富矿厚度为准，将富矿一次性拿完，一般为2-3米；
第二：将双上山与上部联络平巷掘进贯穿，双上山长度一般取60米；
第三：预留好顶柱，顶柱尺寸为5米*5米，按照由上至下、由两侧向内顺序退采，两上山中间沿矿房方向多预留一组矿柱，矿柱尺寸2*2米，矿柱间距8米，采用电耙绞车出矿；
第四：双上山回采结束，留好底柱，底柱尺寸为5米*5米，将矿房剩余矿石回收结束；
第五：沿运输巷道走向方向邻近已采完矿房布置下一个矿房，矿房间距16米，按照上述流程继续下一矿房采掘作业。
实施例2：苏家坡磷矿是典型的沉积型矿床，埋藏深度约500米，主要脉外开拓工程已经完成，大部分中段开拓巷道是沿矿脉布置，独头掘进距离长，岩爆的普遍存在导致掘进月速度不足40米。双上山施工技术试验成功后尝试沿脉平巷也采取双平巷同时施工，巷道宽度为3米，平行中心距离8米，每20米之间采取联络巷贯通，依次递进向前施工（后部进行砌砖封闭）既解决了双巷岩爆显现剧烈，又解决了长距离通风难题及会车要求，达到了月掘进80米的良好业绩。由于巷道是沿脉施工，掘进期间带矿可以冲抵施工成本，现在沿脉开拓掘进中广泛采用。
实施例3：同在宜昌的杨柳磷矿是设计400万吨/年的特大型矿山，现正在基建，也是典型的沉积型矿床，埋藏深度达800米，岩爆现象更为剧烈，各种支护手段均已尝试，掘进速度难以达到规划要求，经过探索双上山布置掘进施工，岩爆明显改观，交替平行施工，达到了月进度75米的好成绩，每两天3个掘进循环的工程进度。
Claims (6)
1.一种双上山回采防治岩爆的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）在矿体中布置矿房，在矿房两侧同时掘进两条切割上山，将富矿一次性拿完；
（2）将两条切割上山与矿体上部中段的回风巷掘进贯穿；
（3）预留好矿房上部顶柱位置，按照由上至下、由两侧向内顺序退采，采用电耙绞车出矿；
（4）再沿两条切割上山回采后，留好矿房下部底柱，将矿房剩余矿石回收结束；
（5）采完矿石后，沿运输巷道走向方向邻近布置下一个矿房，按照上述流程继续下一矿房采掘作业。
2.根据权利要求1所述的双上山回采防治岩爆的方法，其特征在于，步骤（1）中，在矿体中逆倾向方向布置矿房，倾角为0°～20°。
3.根据权利要求1所述的双上山回采防治岩爆的方法，其特征在于，步骤（1）中，控制两条切割上山间距为6-8米，切割上山宽度为2.3-3.3米，高度以富矿厚度为准，矿房长度优选为55-70m。
4.根据权利要求1所述的双上山回采防治岩爆的方法，其特征在于，步骤（2）中，两条切割上山中间沿矿房方向预留一组矿柱位置，矿柱尺寸为（2-3）×（2-3）米，矿柱间距6-8米。
5.根据权利要求1所述的双上山回采防治岩爆的方法，其特征在于，步骤（3）中，顶柱尺寸不小于5m×5m。
6.根据权利要求1所述的双上山回采防治岩爆的方法，其特征在于，步骤（5）中，布置下一个矿房，控制两矿房间距不小于16m。
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