CN109723441A

CN109723441A - 控制地压房柱两步骤机械化协同高分段无固废开采工艺

Info

Publication number: CN109723441A
Application number: CN201910088347.9A
Authority: CN
Inventors: 刘青灵; 简文彬; 陈诗伟; 楼晓明; 李兵磊
Original assignee: Fuzhou University
Current assignee: Fuzhou University
Priority date: 2019-01-29
Filing date: 2019-01-29
Publication date: 2019-05-07

Abstract

本发明提供本发明公开一种控制地压房柱两步骤机械化协同高分段无固废开采工艺，包括以下步骤（1）矿房和矿柱分两步骤回采，回采过程中依次形成两步骤回采半圆拱维持采场稳定。（2）采场外部形成无轨斜坡道采准系统和全尾砂胶结充填系统。（3）采场采用高分段中深孔破技术进行崩矿，首采分段上下部首先掘进分段凿岩平巷。（4）崩落的矿石通过遥控铲运机转运至采场溜井，完成出矿。（5）采场出矿完毕，在分段下部构筑充填挡墙，在上部对采场空区进行充填（6）下分段回采嗣后充填完毕后，掘进上部的凿岩平巷开始回采上分段。该方法能有效控制顶板矿压，工人不直接在顶板下作业，开采安全性高，机械化程度高，采矿高效。

Description

控制地压房柱两步骤机械化协同高分段无固废开采工艺

技术领域

本发明涉及涉及矿山开采技术领域，具体涉及一种一种控制地压房柱两步骤机械化协同高分段无固废开采工艺。

背景技术

查阅国内外相关文献资料表明，矿山采用充填采矿方法可以实现绿色开采，目前国内主要运用分层充填采矿法（分层高度2~4m）对破碎矿体进行开采，运用阶段嗣后充填采矿法（阶段高50~60m）对坚硬稳固矿体进行开采。而对于中等稳固矿体在采矿方法选择时，一般采矿设计研究院推荐矿山采用分层充填法，或冒险采用阶段空场嗣后充填采矿法。采用分层充填法和阶段空场嗣后充填采矿法目前存在以下问题：

（1）采矿效率低。采矿效率低这一点在分层充填采矿法中尤其突出，每一层采充完毕后，要通过转层将设备和人员转移至新的分层。

（2）机械化程度低，工艺设备不匹配。在采用分层充填采矿法时，受限于开采空间，机械化设备无法充分发挥性能。在实施采准，切割，落矿，通风，出矿，地压管理（充填，巷道支护）等采矿工艺过程中，一方面机械化程度低，人工采矿作业强度大；另一方面，在实践中存在合同施工方有什么设备用什么设备的问题，没有考虑工艺设备衔接科学匹配问题。

（3）采场充填体不能有效承压。目前采用分层充填采矿法和阶段嗣后充填采矿法时，回采顺序为依次平行上向开采。实践表明，无论是空场空区，还是充填体，这种开采方式不能有效控制地压，都无法有效地维持采场顶板的稳定，仍然发生充填体压裂，顶板冒顶等安全隐患，难以保证开采的安全性。

发明内容

本发明要解决的采矿技术难题是现有开采方法存在采场顶板压力不能有效控制，机械化程度低，设备匹配等技术问题，针对品位高价值大、中等稳固急倾斜厚大矿体提出一种控制地压房柱两步骤机械化协同高分段无固废绿色开采工艺，实现安全、高效无固废绿色采矿。

本发明提出的提出一种控制地压房柱两步骤机械化协同高分段无固废绿色开采工艺，技术方案如下：

本发明的具体实施方案是：一种控制地压房柱两步骤机械化协同高分段无固废开采工艺，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将矿体在高程方向划分为各个阶段，各个阶段之间留设顶底柱保证安全回采，在阶段内将矿体划分为高分段，沿矿体走向划分为一步骤回采矿房和二步骤回采矿柱；

（2）开采各个分段时，首先在各个分段的上部和下部各掘进一条分段凿岩平巷，在矿体下盘掘进，沿矿体走向布置分段运输平巷，分段运输平巷与采场通过水平联络道连接；各个分段的矿体下盘布设采场溜井，各个分段矿体上盘布设切割平巷和切割天井；

（3）深孔液压凿岩机在开采分段上部分段凿岩平巷向下钻凿垂直扇形中深孔，高分段采场以切割槽为自由面，全分段一次爆破崩落矿石，崩落的矿石转运至采场溜井，完成出矿过程；

（4）高分段一步骤采场出矿完成后，仅在高分段下部构筑充填挡墙，充填料浆通过充填管路经高分段上部水平联络道对采场空区分两次进行充填嗣后充填，充填高度起点为下部分段凿岩平巷底板，充填高度终点为上部分段凿岩平巷底板；

（5）对二步骤矿柱回采空区进行充填时，充填控制高度和充填次数与一步采场空区嗣后充填高度相同。

（6）矿体在阶段内，从上阶段至下阶段依次回采，阶段内各高分段矿体，在高度方向上依次上采，在各分段和阶段内采充循环，依次完成回采过程。

进一步的，在矿块回采过程中，矿房采场始终超前矿柱二步采场2～3个分段，且分别形成回采半圆拱维持采场的稳定，所述回采半圆拱的高度为矿块长度的一半，使采场空区嗣后充填体有效承压。

进一步的，步骤（3）中崩落的矿石采用遥控铲运机转运至采场溜井，完成崩落矿石的转运过程。这样在有限空间机械化作业工序衔接匹配，以及整个采矿工艺实施过程中，工人不直接在采场顶板下作业，采矿安全性高。

进一步的，步骤（2）中，采用天井钻机结合中深孔爆破一次成井技术形成采场溜井和切割天井，切割天井和切割平巷采用深孔爆破一次形成高分段切割槽。

进一步的，步骤（4）中对采场空区分两次进行充填嗣后充填，第一次采用低配比全尾砂胶结充填，第二次采用高配比充填0.8m；步骤（5）中，对矿柱采场空区分两次进行充填，矿柱采场空区第一次采用碎石或水砂进行非胶结充填，第二次采用高配比充填1.5m。

进一步的，所述阶段高100～120m，顶底柱厚度为15～20m，分段高18～22m。

进一步的，所述矿房宽9～12m，矿柱宽10～15m，矿块长100～120m。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本技术方案以采矿安全和机械化作业为根本出发点，针对品位高价值大的中等稳固体，有效解决了充填采矿工效低，工人劳动强度大安全性低，采场充填体不能有效承压，有限空间机械化作业工序衔接匹配等技术难题，有效控制顶板矿压，工人不直接在顶板下作业，具有开采安全性高，机械化程度高，设备匹配科学，采矿高效等显著优点，能实现矿山安全无固废绿色开采。

附图说明

图1为本发明采矿方法结构示意图。

图2为图1的B-B剖面图。

图3为图1的C-C剖面图。

图中：1—顶柱、2—高分段上部凿岩平巷、3—矿房回采控制拱、4—扇形中深孔、5—上向分层矿体、6—采下矿石、7—出矿平巷、8—矿柱回采控制拱、9—矿房嗣后充填体、10—矿柱嗣后充填体、11—充填挡墙、12—阶段运输巷道、13—采场溜井、14—充填接顶线、15—无轨斜坡道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

如图1～3所示，本发明提出的提出一种控制地压房柱两步骤机械化协同高分段无固废绿色开采工艺，下面结合附图和具体实施实例对本发明作进一步详细说明：

山东某矿是一座黄金矿山，实验矿段为破碎带控制的中等稳固矿体。矿体呈脉状，走向长度500m，走向15°，倾角55°，矿体平均厚度34m，金品位2.15g/t，选择实验采场进行工业实验，实验实施一种控制地压房柱两步骤机械化协同高分段无固废绿色开采工艺。具体实施步骤是：

（1）实验矿块阶段高120m，在阶段分内划分5个高分段，分段高度20m。矿块沿走向长100m，矿体厚度为矿块的宽度。同时沿矿体走向划分为一步骤回采矿房和二步骤回采矿柱，矿房宽9m，矿柱宽12m。

（2）首采分段开采，首先在分段的上部和下部各掘进一条分段凿岩平巷，在矿体下盘掘进沿走向布置分段运输平巷，分段运输平巷与采场通过水平联络道连接。分段矿体下盘布设采场溜井，分段矿体上盘布设切割平巷和切割天井。采用Atlas Copco的Robbins系列天井钻机首先形成1.2m的大孔，然后采用中深孔爆破一次成井技术形成采场溜井和切割天井，排距1.2m，炮孔间距1.8m。切割天井和切割平巷采用深孔爆破一次形成高分段切割槽。

（3）采用Sandvik DL330-5深孔液压凿岩机在开采分段上部分段凿岩平巷向下钻凿垂直扇形中深孔，高分段采场以切割槽为自由面，全分段一次爆破崩落矿石，排距1.4~1.6m，炮孔间距2.2~2.8m。崩落的矿石采用Atlas ST1030型遥控铲运机转运至采场溜井，完成出矿过程。

（4）高分段一步骤采场出矿完成后，仅在高分段下部构筑充填挡墙。充填料浆通过充填管路经高分段上部水平联络平巷对采场空区分两次进行充填嗣后充填，第一次采用低配比（1:20）全尾砂胶结充填，第二次采用高配比（1：4）充填，充填高度0.8m。终了充填高度起点为下部分段凿岩平巷底板，充填高度终点为上部分段凿岩平巷底板。

（5）对二步骤矿柱回采空区进行充填时，充填控制高度和充填次数与一步采场空区嗣后充填高度相同。矿柱采场空区第一次采用碎石或水砂进行非胶结充填，第二次采用高配比（1：4）充填，充填高度1.5m。

（6）一步骤回采矿房，二步骤回采矿柱，在矿块回采过程中，矿房采场始终超前矿柱二步采场2个分段，且分别形成回采半圆拱维持采场的稳定，半圆拱的高度为矿块长度的一半。

（7）矿体在阶段内，从上阶段至下阶段依次回采。阶段内各高分段矿体，在高度方向上依次上采。在各分段和阶段内采充循环，依次完成回采过程。

本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims

1.一种控制地压房柱两步骤机械化协同高分段无固废开采工艺，其特征在于，包括以下步骤：

（5）对二步骤矿柱回采空区进行充填时，充填控制高度和充填次数与一步采场空区嗣后充填高度相同;

2.根据权利要求1所述的一种控制地压房柱两步骤机械化协同高分段无固废开采工艺，其特征在于：在矿块回采过程中，矿房采场始终超前矿柱二步采场2~3个分段，且分别形成回采半圆拱维持采场的稳定，所述回采半圆拱的高度为矿块长度的一半，使采场空区嗣后充填体有效承压。

3.根据权利要求1和2所述的一种控制地压房柱两步骤机械化协同高分段无固废开采工艺，其特征在于：步骤（3）中崩落的矿石采用遥控铲运机转运至采场溜井，完成崩落矿石的转运过程。

4.根据权利要求1所述的一种控制地压房柱两步骤机械化协同高分段无固废绿色开采工艺，其特征在于：步骤（2）中，采用天井钻机结合中深孔爆破一次成井技术形成采场溜井和切割天井，切割天井和切割平巷采用深孔爆破一次形成高分段切割槽。

5.根据权利要求1或2所述的一种控制地压房柱两步骤机械化协同高分段无固废绿色开采工艺，其特征在于：步骤（4）中对采场空区分两次进行充填嗣后充填，第一次采用低配比全尾砂胶结充填，第二次采用高配比充填0.8m；步骤（5）中，对矿柱采场空区分两次进行充填，矿柱采场空区第一次采用碎石或水砂进行非胶结充填，第二次采用高配比充填1.5m。

6.根据权利要求1或2所述的一种控制地压房柱两步骤机械化协同高分段无固废绿色开采工艺，其特征在于：所述阶段高100～120m，顶底柱厚度为15～20m，分段高18～22m。

7.根据权利要求1或2所述的一种控制地压房柱两步骤机械化协同高分段无固废绿色开采工艺，其特征在于：所述矿房宽9～12m，矿柱宽10～15m，矿块长100～120m。