CN109653748A - 一种薄与极薄矿体的采矿方法 - Google Patents

一种薄与极薄矿体的采矿方法 Download PDF

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Abstract

本发明(薄与极薄矿体的采矿方法)主要用于开采上盘围岩不稳固至中等稳固，最好能自然崩落形成大块；下盘围岩以中稳；矿体极不稳固或中等稳固，凿岩巷道不支护，炮孔不变形的急倾斜矿体。适用于矿体形态较规整，厚度变化小，含夹石不多或不含夹层；矿石不自燃，不粘结；地表与围岩允许陷落，矿岩界线明显，条件复杂矿石的开采。采用小分段崩落法引进中深孔凿岩、预裂爆破，引进钢筋混凝土假顶的敷设，回采工作是在假顶下进行(只在第一分层敷设，一般在中段平巷中)。其优点是作业人员安全性好，矿块生产能力大，回采设备简单，使用维修方便，采矿成本低；随着采矿技术的发展，该采矿方法用于条件合适的急倾斜薄矿脉的开采。

Description

一种薄与极薄矿体的采矿方法
技术领域
本发明属于采矿技术领域，特别涉及一种薄与极薄矿体的采矿方法。
背景技术
当矿体为薄至极薄，且有粘结性，湿胀崩解性，极不稳固；围岩节理裂隙发育，稳固性较矿体稍好，矿岩之间又存在较明显的粘土摩擦带界面，开采难度极大的矿体时，常用的采矿方法存在着贫化大、损失大、效率低、安全系数低，成本高等问题，无法满足采矿需要，严重制约着矿山发展。需要有一种相应的采矿方法解决上述问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种薄与极薄矿体的采矿方法，采用中深孔凿岩、预裂爆破，敷设钢筋混凝土假顶以隔离上部采空区，从而减少矿石贫化，回采工作在假顶下进行，考虑到矿体的顶底板围岩比较破碎，矿石回采要强采强出，形成采空区后，采场围岩可自然塌落在假顶上，最终达到急倾斜薄矿体高效开采的目的。本发明适合开采上盘围岩不稳固至中等稳固，最好能自然崩落形成大块；下盘围岩以中稳为好；矿体极不稳固或中等稳固，凿岩巷道不支护，炮孔不变形的急倾斜矿体。同时适用于矿体形态较规整，厚度变化小，含夹石不多或不含夹层；矿石不自燃，不粘结；地表与围岩允许陷落，矿岩界线明显，开采条件复杂的矿石开采。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种薄与极薄矿体的采矿方法，该采矿法不留顶底柱，也无底部结构，不采用覆盖岩下放矿，采准切割工程包括行人通风天井3、分层联络巷4、溜矿井 5和分层平巷6，采用中深孔凿岩，预裂爆破，同时敷设假顶8以隔离上部废石冒落采空区9，除溜矿井5的两翼保留5m间柱作为保安矿柱7外，采场不留顶底柱和其它间柱，全部回采。
所述采准切割工程主要布置在下盘围岩中，由脉外中段运输巷1垂直矿体掘进穿脉巷道2；行人通风天井3和溜矿井5布置在下盘围岩中采场中央；根据设计的分段高度，在每分段中设置分段联络巷4；之后掘进分层平巷6。
所述分层平巷6的宽度为0.5～2.5m，在分层平巷6施工过程中分两次爆破，矿岩分出；分层平巷6和溜矿井5分割的矿块沿矿脉13的走向布置，矿块长60～ 80m，宽1～1.2m，中段高度为40m，分段高度为8～10m。
所述分层平巷6的上下相邻两层之间设置有贯通的切割槽10，所述切割槽10为切割井或采用扇形中深孔直接爆破成槽。
所述中深孔凿岩采用导轨式中深孔凿岩机实现，所述预裂爆破的炮孔布置方式：在下、上盘分界线分别布置1～5段的竖向的预裂炮孔12，从落矿边界或切割槽10开始，间隔200～2000mm，先布置一个直径40～110mm的装药炮孔，然后以相同或类似间距布置一个直径40～110mm的不装药空孔，最后再布置一个直径40～110mm的装药炮孔，其中不装药炮孔为预裂炮孔12，装药炮孔为落矿炮孔11。
所述预裂爆破，每次爆破时，矿体上、下盘每排各布置1个预裂炮孔12，矿体中部每排布置1个落矿炮孔11实施爆破。一次爆破的落矿炮孔11排数为1～ 20排，排间距为200～2000mm，分段高度为2～50m，落矿炮孔11的孔深为段高2～50m。
所述假顶8的敷设方法是：第一分段回采后，在其底板上敷设钢筋混凝土或槽钢钢板棚假底，也即下一个小分段的假顶，隔离上部采空区，以减少矿石贫化，回采工作在假顶8下进行，矿石回采要强采强出。
所述假顶8只在中段最下部的分层平巷6中敷设，分层平巷6掘进完毕，立即施工锚杆，铺设钢筋，钢筋与锚杆联接；敷设强度为C15～C55、厚度0.1～ 3m、宽度为小中段巷道宽的混凝土，并捣实，钢筋混凝土楼板经至少一周养护后，进行下一分层回采。
不采用覆盖岩下放矿，仅在假顶8上逐步形成一层6～20m的废石覆盖层，对达不到要求的，用炸药强制崩落以保护假顶8免受大块冒落岩石的冲击破坏，同时隔离上部废石冒落采空区9，减少矿石贫化，形成采空区后，采场围岩自然塌落在假顶上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)该采矿方法，利用预裂爆破技术，即在下、上盘分界线分别布置2段、3 段的预裂炮孔，从而消除采空区对围岩的破坏，有效地降低损失和贫化。
2)该采矿方法，采用钢筋混凝土假顶(8)敷设。回采工作是在假顶下进行。假顶将采空区和采场有效的隔离，降低贫化。
3)该采矿方法，作业人员安全性好，矿块生产能力大，矿石损失贫化小，回采设备简单，使用维修方便，采矿成本低。
附图说明
图1是本发明采场正投影视图。
图2是本发明采场侧面投影视图。
图3是本发明采场水平投影视图。
图4是图1中A区域放大视图。
图5是图2中B区域放大视图。
图6是图3中C区域放大视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，本发明为一种薄与极薄矿体的采矿方法，不留顶底柱，也无底部结构，不采用覆盖岩下放矿。该采矿法适用于开采上盘围岩不稳固至中等稳固，最好能自然崩落形成大块；下盘围岩以中稳为好；最好矿体中等稳固，凿岩巷道不支护，炮孔不变形的急倾斜矿体。适用于矿体形态较规整，厚度变化小，含夹石不多或不含夹层；矿石不自燃，不粘结；地表与围岩允许陷落，矿岩界线明显，开采条件复杂的矿体。
1、矿块布置
某金矿的矿块布置是沿矿脉走向布置的，矿块长根据矿岩稳定性、矿体厚度、电耙扒矿有效距离(15KW电耙有效距离不大于60m)等因素确定为60～ 80m，宽度根据矿脉厚度、倾角、人行设备的要求确定，一般为1～1.2m，中段高度为40m，分段高度为8～10m。
2、采准切割
采准切割工程有：行人通风井3、溜矿井5、分层联络巷4和分层平巷6。采准切割工程布置在下盘围岩中。
由脉外中段运输巷1垂直矿体掘进穿脉巷道2；在下盘围岩中采场中央布置人行通风天井3和溜矿井5；根据设计的分段高度，在每分段中设置分层联络巷 4；之后掘进分层平巷6。由于分段高度不高，矿脉软弱，矿脉产状变化较大，因此一般用切割井作为切割槽10，切割井由YT-28凿岩机施工，要求切割井上下分层凿岩巷道贯通。对于矿脉产状比较稳定时可采用扇形中深孔直接爆破成槽。
由于矿岩均不稳固，分层联络巷4、分层平巷6、溜矿井5、人行通风天井 3尽量采用小规格断面，但同时要保证分段平巷施工过程中足够的作业空间，其中分层联络巷4(高×宽)(1.8～3.0)×(0.8～3.0)m2，分层平巷6宽度尽可能小，断面为(高×宽)(1.8～3.0)×(0.8～3.0)m2，但必须满足行人和出矿的要求，在分段平巷6施工过程中要求分两次爆破，矿岩分出。溜矿井5(1.0～ 2.0)×(10～2.0)m2，人行通风天井3(1.0～2.0)×(10～2.0)m2。分层平巷 6和溜矿井5分割的矿块沿矿脉13的走向布置，底板岩石较稳固时，一般可不支护，不稳固时采用木支护，支护间距0.7～1.5m，必要时采用密集木支护。
标准采场采准切割工程统计见表。
标准采场矿脉厚度1.0m、倾角60°矿块的采切工程统计如表1。
表1
经上表计算，标准矿块千吨采切比为418.6m/9.792kt＝42.75m/kt。
3、回采与落矿
回采与出矿采用导轨式中深孔凿岩机凿岩，配FJZ-25A型钻架，使用直径为55mm的柱齿型或一字型钻头凿岩，回采炮孔表示方式：在下、上盘分界线分别布置2段、3段的预裂炮孔12，从落矿边界或切割槽开始，间隔600-800mm 先布置一个直径50mm的装药炮孔，然后类似间距再布置一个不装药空孔，最后又布置一个直径50mm的装药炮孔，构成一个炮孔充填区14，其中不装药炮孔为预裂炮孔12，装药炮孔为落矿炮孔11。每次爆破，上、下盘每排各布置1 个预裂炮孔12，每排布置1个落矿炮孔11实施爆破，矿体中部可仅在预裂爆破的长度中部略退后矿体的位置布置一个上向倾斜75°的落矿炮孔11。一次爆破的落矿炮孔11排数为1～20排，排间距为200～2000mm，分段高度为2～50m，落矿炮孔11的孔深为段高2～50m。炮孔装药密度为1.2～1.4kg/m，不耦合系数 1.1～1.2，炮孔装药系数0.85～0.90，孔口炮泥填塞长度为0.5～0.8m，炮孔间距 0.6～0.8m，分段强力出矿。
分层平巷6的上下相邻两层之间设置有贯通的切割槽10，切割槽10为切割井或采用扇形中深孔直接爆破成槽。回采首先开凿上向切割井形成切割槽10，切割井由YT-28凿岩机施工，要求切割井上下分层凿岩巷道贯通。对于矿脉产状比较稳定时可采用扇形中深孔直接爆破成槽。成槽后随即爆破上向中深孔并出矿。由于爆破规模小，采用人工装填炸药，火雷管起爆的形式爆破，每次爆破3排炮孔，每米炮孔崩矿量1～2t/m。崩落矿石采用15kw的小型电耙，从分层平巷6扒至溜矿井5，经过溜矿井5至中段运输巷1，由扒矿机装入柴油三轮车运至地表。
矿块除溜矿井5的两翼保留5m间柱作为保安矿柱7外，采场不留顶底柱和其它间柱，全部回采。
4、顶板管理
1)、回采工作面支护。分段平巷及采场原则上不支护，但为了安全起见，一般在不稳定地段进行临时木支护，支护间距一般为0.8～1.0m。
2)、钢筋混凝土假底8制作
借鉴分层崩落采矿法的假顶敷设方法，假顶8的敷设方法是：第一分段回采后，在其底板上敷设钢筋混凝土或槽钢钢板棚假底，也即下一个小分段的假顶，隔离上部采空区，以减少矿石贫化，回采工作在假顶8下进行，考虑到矿体的顶底板围岩比较破碎，矿石回采要强采强出，形成采空区后，采场围岩可自然塌落在假顶上。
假顶8一般敷设在该矿块中段最下部的分层平巷6中，分层平巷6掘进完毕，立即按要求施工锚杆，铺设钢筋，钢筋与锚杆联接；敷设强度为C15、厚度 0.3m、宽度为小中段巷道宽的混凝土，并捣实。
钢筋混凝土楼板经至少一周养护后，进行下一分层回采。
在地表建立一个小型简易的混凝土搅拌站，管道输送至井下浇灌。
3)、放顶。放顶是这种采矿法中顶板管理的重要环节。放顶前，已采完的进路底板或放顶区底板都必须铺满假顶，同时封闭溜矿井5。放顶工作是在分层平巷6内，由采场内端部向分层联络巷4边退边放顶。放顶采用爆破放顶和自然塌落的方式放顶。
5、采场通风
新鲜风流由本中段运输巷道1经人行通风天井3，分层联络巷4、采用局扇通风进入分层平巷6，清洗工作面后，污风再由分层联络巷4经人行通风天井3 进入上中段运输巷1。
6、贫化损失管理
敷设钢筋混凝土假顶8，隔离上部采空区，以减少矿石贫化。小中段崩落法回采工作是在假顶下进行。分层平巷6掘进施工完毕敷设假顶8后，考虑到矿体的顶底板围岩比较破碎，矿石回采要强采强出，形成采空区后，采场围岩可自然塌落在假顶上。
采场中的切割井作为切割槽10，切割井由YT-28凿岩机施工，要求切割井上下分层凿岩巷道贯通。对于矿脉产状比较稳定时可采用扇形中深孔直接爆破成槽。通过切割槽及分段沿脉平巷搞清矿体形态、产状、空间分布情况、品位变化，使采准、切割、崩矿落实到可靠的地质资料基础上。要及时掌握出矿品位变化情况，指导出矿工作；
7、回采顺序
平面上上盘矿体平行或超前下盘矿体，两翼矿体平行或超前中央矿体，剖面上应从上而下的后退式回采顺序。
8、空区处理
采空区的形成是采矿方法等生产工艺进行的必然产物，此次采用的薄与极薄矿体的采矿方法改进的措施就是借鉴分层崩落采矿法的假顶敷设方法，即第一分层回采后，在其底板上敷设假底，也是下一个小中段的假顶，假顶敷设完毕后，不采用覆盖岩下放矿，在假顶上逐步形成不小于6～8m的废石覆盖层，对达不到要求的，用炸药强制崩落以保护假顶免受大块冒落岩石的冲击破坏，同时隔离上部采空区，减少矿石贫化，形成采空区后，采场围岩自然塌落在假顶上。小中段崩落法回采工作是在假顶下进行，
9、主要技术经济指标表如表2所示。
表2无底柱分段中深孔崩落采矿方法主要技术经济指标表

Claims (10)

1.一种薄与极薄矿体的采矿方法，采准切割工程包括行人通风天井(3)、分层联络巷(4)、溜矿井(5)和分层平巷(6)，其特征在于，采用中深孔凿岩，预裂爆破，同时敷设假顶(8)以隔离上部废石冒落采空区(9)，除溜矿井(5)的两翼保留5m间柱作为保安矿柱(7)外，采场不留顶底柱和其它间柱，全部回采。
2.根据权利要求1所述薄与极薄矿体的采矿方法，其特征在于，所述采准切割工程主要布置在下盘围岩中，由脉外中段运输巷(1)垂直矿体掘进穿脉巷道(2)；行人通风天井(3)和溜矿井(5)布置在下盘围岩中采场中央；根据设计的分段高度，在每分段中设置分段联络巷(4)；之后掘进分层平巷(6)。
3.根据权利要求1所述薄与极薄矿体的采矿方法，其特征在于，所述分层平巷(6)的宽度为0.5～2.5m，在分层平巷(6)施工过程中分两次爆破，矿岩分出；分层平巷(6)和溜矿井(5)分割的矿块沿矿脉(13)的走向布置，矿块长60～80m，宽1～1.2m，中段高度为40m，分段高度为8～10m。
4.根据权利要求1所述薄与极薄矿体的采矿方法，其特征在于，所述分层平巷(6)的上下相邻两层之间设置有贯通的切割槽(10)，所述切割槽(10)为切割井或采用扇形中深孔直接爆破成槽。
5.根据权利要求1所述薄与极薄矿体的采矿方法，其特征在于，所述中深孔凿岩采用导轨式中深孔凿岩机实现，所述预裂爆破的炮孔布置方式：在下、上盘分界线分别布置1～5段的竖向的预裂炮孔(12)，从落矿边界或切割槽(10)开始，间隔200～2000mm，先布置一个直径40～110mm的装药炮孔，然后以相同或类似间距布置一个直径40～110mm的不装药空孔，最后再布置一个直径40～110mm的装药炮孔。
6.根据权利要求1或5所述薄与极薄矿体的采矿方法，其特征在于，所述预裂爆破，每次爆破时，矿体上、下盘每排各布置1个预裂炮孔12，矿体中部每排布置1个落矿炮孔(11)实施爆破。
7.根据权利要求6所述薄与极薄矿体的采矿方法，其特征在于，一次爆破的落矿炮孔(11)排数为1～20排，排间距为200～2000mm，分段高度为2～50m，落矿炮孔(11)的孔深为段高2～50m。
8.根据权利要求1所述薄与极薄矿体的采矿方法，其特征在于，所述假顶(8)的敷设方法是：第一分段回采后，在其底板上敷设钢筋混凝土或槽钢钢板棚假底，也即下一个小分段的假顶，隔离上部采空区，以减少矿石贫化，回采工作在假顶(8)下进行，矿石回采要强采强出。
9.根据权利要求1所述薄与极薄矿体的采矿方法，其特征在于，所述假顶(8)只在中段最下部的分层平巷(6)中敷设，分层平巷(6)掘进完毕，立即施工锚杆，铺设钢筋，钢筋与锚杆联接；敷设强度为C15～C55、厚度0.1～3m、宽度为小中段巷道宽的混凝土，并捣实，钢筋混凝土楼板经至少一周养护后，进行下一分层回采。
10.根据权利要求1所述薄与极薄矿体的采矿方法，其特征在于，不采用覆盖岩下放矿，仅在假顶(8)上逐步形成一层6～20m的废石覆盖层，对达不到要求的，用炸药强制崩落以保护假顶(8)免受大块冒落岩石的冲击破坏，同时隔离上部废石冒落采空区(9)，减少矿石贫化，形成采空区后，采场围岩自然塌落在假顶上。
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