CN109736800B - 井下机械化连续落矿选矿方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种井下机械化连续落矿选矿方法，根据对工作面矿体矿料成分的检测，按品位等级对工作面进行区域和工作段划分，利用滚筒式采矿机从工作面的始端到终端逐个工作段进行开采，每个工作段内按矿料品位等级由高到低的顺序逐个区域开采，每个工作段内仅保留顶部最低等级矿料和底部台阶，然后采矿机从终端返回始端，过程中一次性对顶部最低等级矿料和底部台阶逐工作段开采，在开采矿料的等级即将切换前，先通过信号协调控制输送机分时输送和末端卸料分装机的分装，按照矿料品位等级的不同将落下的矿料分装到不同的料仓。本发明实现了同一工作面内不同品质矿料的分别开采，开采利润大大增加，特别是坚硬且分品位等级物料开采的经济性显著提高。

Description

井下机械化连续落矿选矿方法

技术领域

本发明涉及一种落矿选矿方法，属于矿井下连续开采方法，可用于坚硬物料的井下开采。

背景技术

分层分段开采提出于露天开采领域，主要针对较厚矿层，因不同矿层不同区段矿料品质相差很大，若统一混采则导致矿料贫化率严重、有益成分提炼成本高、开采效益很低，不同层不同区段区分开采及入库提炼则可以大大增加企业的效益。

现有的露天分层分段开采主要由铲斗、铲运车等工作面设备配套汽车运输等完成，空间大，易于操作。然而对于矿井下，狭长工作面条件下，要由双滚筒采矿机实现工作面不同品位矿体分布的连续开采，将变得十分困难。工作面矿层分布多变、顶底板及矿层内结构复杂，给双滚筒采矿机的连续机械化实现分层分段开采更加增大了难度。

由于矿料品位决定开采矿料的价格，高品质矿料与低品质矿料具有非常大的利润差，因此通过现有采矿机如何追求高品质矿料目前已成为矿井下开采中的突出问题。

发明内容

本发明旨在提供一种井下机械化连续落矿选矿方法，能解决矿层不同品位矿料混合导致的贫化严重等问题，保持不同品质矿料的原始品位，特别是高品位矿料的原始品位，有利于实现利润最大化。

本发明的主要技术方案有：

一种井下机械化连续落矿选矿方法，根据对矿体矿料成分的检测，将工作面开采矿壁按照矿料品位等级划分成不同的层状区域，再将工作面开采矿壁横向划分成一个或多个工作段，开采时利用滚筒式采矿机从工作面的始端到终端逐个工作段进行开采，每个工作段内按照矿料品位等级由高到低的顺序逐个区域开采，再按照矿料品位等级的不同将落下的矿料分装到不同的料仓。

所述区域和工作段的确定方式优选为：按照矿料品位等级的不同，在工作面开采矿壁上标示出代表各个矿料品位等级的矿料所占据位置和面积的原始区块，以该工作面开采矿壁内最高矿料品位等级的矿料所对应的原始区块的竖向边界为界线划分出若干个原始区间，

步骤1)确定各原始区间的占优等级：评估各原始区间内能采到的矿料的最高矿料品位等级，将该最高矿料品位等级作为该原始区间的占优等级；

步骤2)确定所述区域：每个原始区间内，当存在矿料品位等级高于占优等级的原始区块时，将这样的原始区块并入矿料品位等级等于占优等级的原始区块中；

步骤3)原始区间的合并：每相邻两个原始区间，其二者的占优等级相同或者前者的占优等级高于后者且前者中含有其矿料品位等级与后者的占优等级相同的原始区块，则将这两个原始区间合并为一个，允许同一原始区间参与多次符合上述规则的合并，其中前者和后者分别靠近工作面的始端和终端；

步骤4)确定所述工作段：以经过步骤3)合并操作后得到的各区间作为各个所述工作段。

采矿机从始端向终端开采过程中，至少对于其中含有多个对应于不同矿料品位等级的区域的工作段保留顶部最低等级矿料和底部台阶，留到所述采矿机从所述工作面的终端返回至始端的过程中一次性逐个工作段开采。

本发明的有益效果是：

本发明通过执行分层分段的开采工艺，实现了同一工作面不同品质矿料的分别落矿，能很好地解决矿层不同品位矿料混合导致的贫化严重等问题，为井下开采的利润空间的提升提供了现实可行的途径。

本发明通过分层分段开采工艺与低品回采工艺的前后配合，使得开采过程中因低品位矿料的混入对高品位矿料的品质的影响进一步降低，有利于进一步提高开采的经济效益。

本发明通过对所开采矿层特性、开采设备参数的分析，提出了依据矿料品位等级对工作面开采矿壁进行区段划分的方法，该方法既考虑的矿料的自然分布特点，又兼顾了开采的经济性和利润最大化，为分层分段开采提供了基础条件，是分层分段开采的优点得以显现的重要因素。

本发明通过分层分段分采，结合后续的分运、分装，实现了不同矿料品质的区分，保证了高品位矿料的品质，实现了利润的最大化，特别是对于坚硬物料开采的经济性具有显著的改良效果。

附图说明

图1为采用本发明的方法进行开采时所使用滚筒式采矿机举例的总体结构示意图；

图2为采用本发明的方法进行开采时采矿机与工作面开采矿壁相对位置关系侧视图；

图3为本发明的总体开采流程图；

图4是采用本发明的方法在落矿前对工作面开采矿壁进行区域和工作段划分过程的一个实施例；

图5是在图4所示划分过程之后具体实施“分层分段、留底低品回采”工艺进行落矿选矿过程的示意图。

附图标记：1.机身；2.截割机构；3.滚筒；4.输送机；5.支护架；51.伸缩梁；52.护帮板；9.采矿机。

具体实施方式

本发明公开了一种井下机械化连续落矿选矿方法，其核心是根据事先对矿体矿料成分的检测，将工作面开采矿壁按照矿料品位等级划分成不同的层状区域(大致呈横向延伸的条形)，“层状”符合矿料分布的自然特性，因此层状区域基本上是遵循矿料的自然分布特点划分而成的，再将工作面开采矿壁人为地横向划分成一个或多个工作段，每个工作段就是一个小的工作面开采矿壁单元。开采时利用滚筒式采矿机9从工作面的始端切入，沿工作面推进直至到达终端过程中逐个工作段进行开采，每个工作段内则按照矿料品位等级由高到低的顺序逐个区域开采，然后按照矿料品位等级的不同将落下的矿料分装到不同的料仓。

视矿层的厚度与采矿机的滚筒直径的具体情况，每个工作段内单个区域的开采可在采矿机一次单向行走中完成，也允许分在多次单向行走中完成。

本发明按照矿料品位等级对工作面开采矿壁进行划分，并进行“分层分段开采”，再结合不同品位等级矿料的分装，能有效解决不同品质矿料混料导致贫化严重等问题，能较好地保持不同品质矿料的原始品位，特别是高品位矿料的原始品位，有利于实现利润最大化。

所述区域和工作段的确定首先要进行基础的矿料区分：先按照矿料品位等级的不同，在工作面开采矿壁上标示出代表各个矿料品位等级的矿料所占据位置和面积的原始区块，以该工作面开采矿壁内最高矿料品位等级的矿料所对应的原始区块的竖向边界为界线划分出若干个原始区间。

本文中的横向、竖向是指在与工作面开采矿壁平行的平面内相互垂直的两个方向，其中横向与采矿机沿工作面行走的方向平行。

所述区域和工作段的确定方式一：以所述原始区间作为所述工作段，以所述原始区间内的各个原始区块作为所述区域。这种方式适用于同一矿料品位等级特别是较高矿料品位等级的矿料分布比较集中且矿层较厚的工作面开采矿壁，亦或是对于品位等级区分的要求相对宽松的情况。前者最为极端的情况是整个工作段的矿料只有一个矿料品位等级。

所述区域和工作段的确定方式二，可以采用如下四个步骤：

步骤1)确定各原始区间的占优等级：根据采矿机的滚筒的直径，评估各原始区间内实际能采到的最高矿料品位等级，该最高矿料品位等级作为该原始区间的占优等级；

步骤2)确定所述区域：每个原始区间内矿料品位等级高于以及等于占优等级的各原始区块合并成一个所述区域；

步骤3)原始区间的合并：每相邻两个原始区间，其二者的占优等级相同或者后一原始区间的占优等级与前一原始区间内非最低矿料品位等级的任一等级相同，则将这两个原始区间合并为一个，允许同一原始区间参与多次符合上述规则的合并，其中前者和后者分别靠近工作面的始端和终端；

步骤4)确定所述工作段：以经过步骤3)合并操作后得到的各区间作为各个所述工作段。每个工作段的占优等级与参与合并的多个原始区间中占优等级最高的一个保持一致。

由于矿料分布具有随机性，很多时候会遇到高品质矿料层比较分散、矿料层比较薄的情况，对此几乎没有足够小直径的滚筒能够做到只采高品质矿料而使低品质矿料不会混入其中，也就是说矿料分布的自然特性和采矿设备的局限性决定了有一部分高品质矿料必然要被降级开采。采用上述方式二确定所述区域和工作段，可以把一些必然要被降级开采的原始区块直接做降级划分处理，对基于自然属性划分得到的比较分散的原始区块，通过体现开采经济性评估的人为的归并、整理，变得更加集中，使基于“分层分段”工艺开采时需要在不同矿料品位等级之间切换的次数减少，切换后单次采到更多的矿料，开采效率更高。可见，所述区域和工作段的确定方式二更具有普适性，它兼顾了矿料分布的自然特性和开采经济性要求。

所述步骤1)中，评估各原始区间内能采到的矿料的最高矿料品位等级的方法为：针对一个原始区间，如果滚筒的直径不超过其中矿料品位等级最高的原始区块的厚度，则该原始区间内能够采到的矿料的最高矿料品位等级就是该原始区块的矿料品位等级，反之，需要具体核算利用该直径的单个滚筒全直径范围参与开采时截割区域完全覆盖矿料品位等级最高的原始区块的情况下，所获得的不同品质的混合矿料最高能够达到哪一个矿料品位等级。

构成混合矿料的高品质矿料越多，能够达到的矿料品位等级越高，构成混合矿料的低品质矿料越多，能够达到的矿料品位等级越低。因此需要由构成混合矿料的两个或更多个品位等级的矿料各自的开采厚度、各自有效料的含量计算混合矿料中各成分的总含量或相互间的比例，再比照矿料品位等级的设定范围，确定混合矿料所属的最高的矿料品位等级。

上述井下机械化连续落矿选矿方法可以从下文中的多个方面进行进一步的优化，且这些优化可以任意组合。

1、所述采矿机的滚筒的直径优选为在所述采矿机允许的配套滚筒直径范围内、根据能够使获得的最高矿料等级的矿料最多为标准确定。因此，当最高矿料等级的矿料层普遍较薄时，例如其厚度接近可配套滚筒的直径范围的下限，通常选择单个滚筒的直径略小于大多数最高矿料品位等级的原始区块的厚度，而当最高矿料等级的矿料层普遍较厚时，很可能单个滚筒的直径都不超过最高矿料等级的矿料层的厚度，为了单次单向行走采到更多的矿料，需要选择稍大直径的滚筒，需要控制的是采矿机上多个滚筒在高度方向上叠加后的尺寸不超出大多数最高矿料品位等级的原始区块的厚度。需要注意的是，基于上述标准选择配套的滚筒的直径可能并不唯一。

2、所述采矿机对当前工作面进行完一次全开采后，向工作面开采矿壁前进一个步距后即可准备下一个工作面的开采。作为对工作面开采矿壁划分区域和工作段的基础依据的矿料成分检测，可以一个工作面检测一次，也可以多个工作面检测一次，即连续多个所述工作面共同利用同一次矿体矿料成分检测结果，实现对每个工作面开采矿壁的所述层状区域和工作段的划分。如果矿料分布出现了较大变化，可以通过增加矿体矿料成分检测次数和对原有区域和工作段的划分的进一步细化，随时改变共用一次矿体矿料成分检测结果的工作面的数量。

3、优选把所述工作面的两端中靠近较长的最高等级矿料所在区域的一端作为所述工作面的始端，即采矿机从这一端切入矿层。由于采矿机进入矿体需要一个斜切的过程，相对较长，选用较长的一端作为切入端，可以尽量不破坏或少破坏高等级矿料的品位。

4、所述矿料品位等级主要根据开采矿料的品质要求确定，是对矿料品质高低的人为定义。本发明中所述矿料品位等级设定为至少包括A、B、C三级，当仅有A、B、C三级时，A 级为最高等级，B为中间等级，C为最低等级。

5、优选配套采用“留底低品回采”工艺：即采矿机从始端向终端开采过程中，至少对于其中含有多个对应于不同矿料品位等级的区域的工作段保留顶部最低等级矿料和底部台阶E1，留到所述采矿机从所述工作面的终端返回至始端的过程中一次性逐个工作段开采，实现最低等级矿料的截割与装载。采矿机采下的矿料通过输送机外输。所保留的顶部最低等级矿料通常是位于顶部的对应于最低矿料品位等级的所述区域的全部。

保留底部台阶E1为的是避免前一个步距开采时留有的低级品位的矿料浮渣E2混入高一级别品质的矿料中。

由于一般情况下，矿料按照品位等级在工作面开采矿壁上自然呈现出高度方向(即纵向) 上分层的现象，并且通常品位等级越高的矿料层越集中在工作面开采矿壁高度方向的中部，越靠近工作面开采矿壁的顶部和底部，矿料层的品位等级越低。保留顶部最低等级矿料和底部台阶，采矿机从工作面始端到终端开采的过程中，更多的是在次低等级矿料开采向最高等级矿料开采的切换，相比于从最低等级矿料开采向最高等级矿料开采的切换，矿料装载与传输过程中高品位矿料中因低品位矿料的混入对高品位矿料品质的降低影响会更小。

对于其中仅含有一个对应于最低矿料品位等级的区域的工作段，顶部最低等级矿料和底部台阶可以保留，也可以不保留。

进一步地，所述底部台阶的高度优选参照输送机槽帮的高度确定，例如在以输送机槽帮的高度为中心上下浮动20％的范围内任意取值，最好与输送机槽帮的高度相等或相近。一般输送机槽帮的高度在300mm左右，所述底部台阶的高度可优选为250-350mm。

不同的工作段所保留的底部台阶的高度可以不同，但多数情况是一致的。

6、除采矿机和料仓外，还优选设有输送机和卸料分装机，采矿机对矿料进行截割、破碎，并将落料推入输送机，卸料分装机设置在输送机的末端，卸料分装机具有多角度定位装置，接收来自工作面的不同品位等级矿料后，通过调整多角度定位装置的短道与不同料仓的仓道对接，实现不同品位等级的矿料进入相应的料仓内存储。

当所述采矿机要从对一个矿料品位等级的区域开采向对另一个矿料品位等级的区域开采切换时，所述采矿机先向集控中心发出与另一个矿料品位等级相对应的开采准备信号，集控中心接到所述开采准备信号后向位于输送机末端的卸料分装机发出分装信号以及向所述采矿机发出许可信号，所述分装信号的控制内容为使所述分装机在一定时长的延时后将出料口切换至与另一个矿料品位等级的料仓相对接，所述采矿机接到所述许可信号后，开始对另一个矿料品位等级的区域的开采。

图1是所述滚筒式采矿机的一种结构型式举例，所述采矿机包括机身1、左右两个截割机构2以及左右两个滚筒3。滚筒一一对应地安装在所述截割机构的一端，滚筒的驱动和传动结构均安装在所述截割机构上。滚筒定轴旋转，其上的截割齿对矿料进行截割破碎。当截割齿的线速度保持在较低范围时，适用于截割硬质矿料。所述截割机构的另一端角度可调地安装在所述机身上。通过调整所述截割机构相对机身的角度，可以改变滚筒的高度，从而进行不同高度的截割矿料作业。

本发明的井下机械化连续落矿选矿方法并不限定具体的滚筒式采矿机的结构型式，例如不限制截割机构的数量、滚筒的直径等。

采用本发明的方法进行井下开采时，如图2所示，所述采矿机位于输送机4的上方、位于支护架5的下方，所述输送机沿工作面(垂直于纸面延伸)线型铺设，所述采矿机跨设在所述输送机上方，沿所述输送机行驶。所述采矿机采下的矿料落入所述输送机，随时经输送机运离。所述支护架支撑顶部的顶板为采矿机的行驶提供空间与保护，支护架的伸缩梁51与护帮板52对顶部进行支护，防止顶板碎石等杂质掉落影响矿料的品位，同时对矿壁支护，保证采矿机来去行走的安全。所述输送机采用刮板输送机。当完成一个工作面的开采后，采矿机、输送机、支护架都朝向工作面开采矿壁的方向移动一个步距，准备进行下一个工作面的开采。

本发明通过采前对工作面矿料成分的实际检测与不同品质矿料分布情况的标示，基于矿料品质对工作面开采矿壁进行了区域划分，再以此为基础开展“分层分段开采”和“留底低品回采”工艺，实现了同一工作面不同品质矿料的分别落矿，再配合后续的分运、分装实现了矿料品质的区分，由此实现开采的经济利润的最大化。这种矿料品质的区分带来的经济利益的提升在坚硬物料开采上效果尤为显著。

下文以一个工作面矿体为例，结合图3、4、5具体说明本发明的井下机械化连续落矿选矿方法的实施过程。

1、设定矿料品位等级。根据矿料品位要求，设定三个等级，A级是最高品位、B级是中间品位、C级是最低品位。

2、矿料成分检测和矿料品位等级标示区分。先对工作面矿体矿料成分进行检测，然后按照上述矿料品位等级的不同，在工作面开采矿壁上标示出代表各个矿料品位等级的矿料所占据位置和面积的原始区块。可以理解的是，并非所有部位的矿料都能非常明显地归为哪个矿料品位等级，因此上述原始区块的划分是基于实际需要精确程度可接受的粗略的划分。

3、划分原始区间。图4中的 (a)中I表示该工作面开采矿壁内存在的最高矿料品位等级即 A级矿料所对应的原始区块，以A级矿料所对应的原始区块的竖向边界为界线划分出7个原始区间①-⑦，各原始区间内自然存在的矿料的最高品位等级分别是A级、B级、A级、B级、 A级、B级和A级。

A级一般在中间，其上方和下方为B级矿料层，近顶底为C级矿料层。A级大多数情况分布厚度较大，一般居中偏上或偏下，例如原始区间①、⑤、⑦中的原始区块I，但有时也会出现减薄孤立状态，例如原始区间③中的原始区块I，也有时会出现一段没有A级矿料层而仅存在B级、C级矿料层的情况，例如原始区间⑥，其中B级矿料靠上，C级矿料靠下。

4、确定滚筒的直径。在所述采矿机允许的配套滚筒直径范围内，选取直径略小于原始区间①、⑤、⑦中A级矿料所对应的各原始区块的厚度的滚筒，使滚筒切入原始区间①、⑤、⑦的原始区块I时所获得的矿料都不至于混入其他低等级矿料，由此保证矿料的A级品位，从而在可能的情况下使获得的A级矿料最多。

5、确定各原始区间的占优等级。评估各原始区间内能采到矿料的最高矿料品位等级，将该最高矿料品位等级作为该原始区间的占优等级。即一个原始区间的占优等级就是在该原始区间内采用具体配置参数和能力的采矿设备所能够实际获得的矿料的最高矿料品位等级。

在考虑了上述滚筒直径的情况下，由于原始区间①、⑤、⑦内能够采到的矿料的最高矿料品位等级为A级，因此原始区间①、⑤、⑦的占优等级为A级。与此同理，原始区间②、④中自然存在的矿料品位等级最高为B级，所述滚筒的直径不超过原始区间②、④中B级矿料所对应的原始区块的厚度，因此在考虑了滚筒直径因素的情况下，判断出原始区间②、④内能够采到的矿料的最高矿料品位等级仍为B级，也因此原始区间②、④的占优等级为B级。

对于原始区间③，滚筒的直径超过了其中A级矿料所对应的原始区块I的厚度，因此不可避免地会混入其他低级品位的矿料，图示情况下混入的是B级矿料。根据A级矿料所对应的原始区块的厚度、滚筒的直径可以知道混入的B级矿料的最小厚度，通过A级和B级矿料各自的厚度占比，可以计算出所采矿料品质最优情况下矿料的具体品质情况，然后通过与预先设定的各矿料品位等级所对应的品质标准范围比对，判断出其不符合A级矿料标准，但符合B级矿料标准，因此原始区间③内实际能够采到的矿料的最高矿料品位等级为B级而不是 A级，也因此原始区间③的占优等级为B级。

对于原始区间⑥，其中自然存在的矿料品位等级最高的原始区块是靠近上部的B级矿料所对应的原始区块，然而由于滚筒的直径超过了B级矿料的厚度，因此开采时不可避免地会混入下部原始区块的C级品位的矿料。同理，通过B级和C级矿料各自的厚度占比，可以计算出所采矿料品质最优情况下矿料的具体品质情况，然后通过与预先设定的各矿料品位等级所对应的品质标准范围比对判断其符合哪个等级的矿料标准，本实施例中判断结果是其不符合B级矿料标准，符合C级矿料标准，因此原始区间⑥内能够采到的矿料的最高矿料品位等级为C级而不是B级，也因此原始区间⑥的占优等级为C级。

综上，原始区间①-⑦的占优等级分别为A级、B级、B级、B级、A级、C级和A级。占优等级的确定为下一步判断是否需要兼容开采(通过原始区块和原始区间的合并体现)提供依据。

6、通过原始区块的合并，得到所述区域。原始区块的合并规则是：每个原始区间内，当存在矿料品位等级高于占优等级的原始区块时，将这样的原始区块并入矿料品位等级等于占优等级的原始区块中。上述7个原始区间中，符合这种情况的原始区间为③和⑥。原始区间③的占优等级为B级，将③中矿料品位等级为A级的原始区块I并入矿料品位等级为B 级的原始区块中，并入的效果是把矿料品位等级为A级的原始区块I降为B级与矿料品位等级为B级的原始区块同时开采。原始区间⑥的占优等级为C级，将⑥中矿料品位等级为B级的原始区块并入矿料品位等级为C级的原始区块中，并入的效果是把矿料品位等级为B级的原始区块降为C级与矿料品位等级为C级的原始区块同时开采。原始区块合并后的效果如图4中的(b)所示。

7、通过原始区间的合并，得到所述工作段。原始区间的合并规则是：每相邻两个原始区间，其二者的占优等级相同或者前者的占优等级高于后者，且前者中含有其矿料品位等级与后者的占优等级相同的原始区块，则将这两个原始区间合并为一个。同时允许同一原始区间参与多次符合上述规则的合并。其中前者和后者的区分以工作面的两端为参照，分别靠近工作面的始端和终端。

相邻的原始区间②、③、④的占优等级均为B级，符合上述规则，进行合并。相邻的原始区间①、②中，前一原始区间①的占优等级为A级，高于后一原始区间②的占优等级B级，且前一原始区间①中含有其矿料品位等级为B级的原始区块，也符合上述规则，因此进行合并。由此相邻的原始区间①、②、③、④全部合并在一起，成为工作段D1，原始区间⑤、⑥、⑦不符合上述合并规则，无需经过合并，直接充当工作段D2、D3和D4。原始区间合并后的效果如图4中的(c)所示。

8、按照“分层分段、留底低品回采”工艺进行开采。

(1)如图5所示，由于D10段中A1区域长度较大，有利于采矿机切入矿体中，因此将A1区域所靠近的工作面的端作为始端，采矿机随同输送机被推入矿壁一侧。采矿机先给集控中心发送A级矿料开采准备信号，集控中心接到信号后向位于输送机末端的卸料分装机发出A级矿料分装信号以及向采矿机发出A级矿料开采许可信号，采矿机接收到来自集控中心的许可信号后才开始对区域A1的落料与装料，实现D1工作段内A级品位矿料开采。

(2)A1区域开采完成后，采矿机退回到工作段D1的起始位置(即工作面的始端)，退回的过程中优选对高品质矿料的浮料进行彻底清理装净，提高回收率。采矿机向集控中心发出B级矿料开采准备信号，集控中心接到信号后向位于输送机末端的卸料分装机发出B级矿料分装信号以及向采矿机发出B级矿料开采许可信号，所述采矿机接到来自集控中心的许可信号后，再启动对B1和A11的落料与装料，实现D1工作段内B级品位矿料开采。

这期间保留顶部最低等级矿料(本实施例中为C级矿料)所对应的区域C1和底部台阶，底部台阶一般与输送机槽帮高度相近，这里留300mm高的台阶。

(3)采矿机向集控中心发出A级矿料开采准备信号，集控中心接到信号后向位于输送机末端的卸料分装机发出A级矿料分装信号以及向采矿机发出A级矿料开采许可信号，所述采矿机接到来自集控中心的许可信号后，启动对区域A2的落料与装料，实现D2工作段内A级品位矿料的开采。

(4)A2区域开采完成后，采矿机退回到工作段D2的起始位置。采矿机向集控中心发出B级矿料开采准备信号，集控中心接到信号后向位于输送机末端的卸料分装机发出B级矿料分装信号以及向采矿机发出B级矿料开采许可信号，所述采矿机接到来自集控中心的许可信号后，再启动对D2工作段内B2区域的落料与装料，实现D2工作段内B级品位矿料的开采。

期间保留顶部最低等级矿料(本实施例中为C级矿料)所对应的区域C2和底部台阶，底部台阶的高度仍然保持300mm。

(5)采矿机向集控中心发出C级矿料开采准备信号，集控中心接到信号后向位于输送机末端的卸料分装机发出C级矿料分装信号以及向采矿机发出C级矿料开采许可信号，所述采矿机接到来自集控中心的许可信号后，启动对D3工作段内B3和C3区域的落料与装料，实现D3工作段内C级品位矿料的开采。

期间保留顶部最低等级矿料(本实施例中为C级矿料)所对应的区域和底部台阶，底部台阶的高度仍然保持300mm。事实上，由于该工作段的占优等级已经是最低矿料等级，不存在高品位矿料中混入低品位矿料的情况，因此该工作段开采时也可以不留底部台阶。

(6)采矿机向集控中心发出A级矿料开采准备信号，集控中心接到信号后向位于输送机末端的卸料分装机发出A级矿料分装信号以及向采矿机发出A级矿料开采许可信号，所述采矿机接到来自集控中心的许可信号后，启动对区域A4的落料与装料，实现D4工作段内A级品位矿料的开采。

(7)采矿机向集控中心发出B级矿料开采准备信号，集控中心接到信号后向位于输送机末端的卸料分装机发出B级矿料分装信号以及向采矿机发出B级矿料开采许可信号，所述采矿机接到来自集控中心的许可信号后，再启动对D4工作段内B4区域的落料与装料，实现 D4工作段内B级品位矿料的开采。

期间保留顶部最低等级矿料(本实施例中为C级矿料)所对应的区域和底部台阶C4，底部台阶的高度仍然保持300mm。

(8)采矿机向集控中心发出C级矿料开采准备信号，集控中心接到信号后向位于输送机末端的卸料分装机发出C级矿料分装信号以及向采矿机发出C级矿料开采许可信号，所述采矿机接到来自集控中心的许可信号后，采矿机由工作面的终端向始端行走，回采前面被保留的顶部C级区域及底部台阶。采矿机从工作面的始端到终端，再由终端到始端，完成了一个工作面的开采。

(9)采矿机、输送机、支护架等设备朝向矿壁移动一个步距，按照上述“分层分段、留底低品回采”工艺进行下一个工作面的开采。

本发明的井下机械化连续落矿选矿方法，通过开采前对工作面矿料的实际检测及按照矿料品位等级对矿体的标示区分，再用采矿机对不同品位矿料进行分层分段开采，实现了同一工作面不同品质矿料的单独落矿，保证了矿料品质，通过后续的分运、分装实现了对所采到的不同品质矿料的区分，开采利润大大增加，特别是对于坚硬物料开采的经济性具有显著的改良效果。

Claims (14)

1.一种井下机械化连续落矿选矿方法，其特征在于，根据对矿体矿料成分的检测，将工作面开采矿壁按照矿料品位等级划分成不同的层状区域，再将工作面开采矿壁横向划分成一个或多个工作段，开采时利用滚筒式采矿机从工作面的始端到终端逐个工作段进行开采，每个工作段内按照矿料品位等级由高到低的顺序逐个区域开采，再按照矿料品位等级的不同将落下的矿料分装到不同的料仓，所述区域和工作段的确定方式为：按照矿料品位等级的不同，在工作面开采矿壁上标示出代表各个矿料品位等级的矿料所占据位置和面积的原始区块，以该工作面开采矿壁内最高矿料品位等级的矿料所对应的原始区块的竖向边界为界线划分出若干个原始区间，

方式一：以所述原始区间作为所述工作段，以所述原始区间内的各个原始区块作为所述区域；或者，

方式二：步骤1)确定各原始区间的占优等级：评估各原始区间内能采到的矿料的最高矿料品位等级，将该最高矿料品位等级作为该原始区间的占优等级；

步骤2)确定所述区域：每个原始区间内，当存在矿料品位等级高于占优等级的原始区块时，将这样的原始区块并入矿料品位等级等于占优等级的原始区块中；

步骤3)原始区间的合并：合并的规则是每相邻两个原始区间，其二者的占优等级相同或者前者的占优等级高于后者且前者中含有其矿料品位等级与后者的占优等级相同的原始区块，则将这两个原始区间合并为一个，允许同一原始区间参与多次符合上述规则的合并，其中前者和后者分别靠近工作面的始端和终端；

步骤4)确定所述工作段：以经过步骤3)合并操作后得到的各区间作为各个所述工作段。

2.如权利要求1所述的井下机械化连续落矿选矿方法，其特征在于，评估各原始区间内能采到的最高矿料品位等级的方法为：针对一个原始区间，如果滚筒的直径不超过其中矿料品位等级最高的原始区块的厚度，则该原始区间内能采到的最高矿料品位等级就是该原始区块的矿料品位等级，反之，核算利用该直径的单个滚筒开采时截割区域完全覆盖矿料品位等级最高的原始区块的情况下，所获得的不同品质的混合矿料最高能够达到哪一个矿料品位等级。

3.如权利要求2所述的井下机械化连续落矿选矿方法，其特征在于，所述采矿机的滚筒的直径在所述采矿机允许的配套滚筒直径范围内根据能够使获得的最高矿料等级的矿料最多为标准确定。

4.如权利要求1-3中任意一项权利要求所述的井下机械化连续落矿选矿方法，其特征在于，所述采矿机对当前工作面进行完一次全开采后，向工作面开采矿壁前进一个步距，准备下一个工作面的开采，一个所述工作面或连续多个所述工作面共同利用同一次矿体矿料成分检测结果实现对每个工作面开采矿壁的所述层状区域和工作段的划分。

5.如权利要求1-3中任意一项权利要求所述的井下机械化连续落矿选矿方法，其特征在于，所述工作面的两端中靠近较长的最高等级矿料所在区域的一端作为所述工作面的始端。

6.如权利要求1-3中任意一项权利要求所述的井下机械化连续落矿选矿方法，其特征在于，所述矿料品位等级设定为至少包括A、B、C三级，当仅有A、B、C三级时，A级为最高等级，B为中间等级，C为最低等级。

7.如权利要求1-3中任意一项权利要求所述的井下机械化连续落矿选矿方法，其特征在于，采矿机从始端向终端开采过程中，至少对于其中含有多个对应于不同矿料品位等级的区域的工作段保留顶部最低等级矿料和底部台阶，留到所述采矿机从所述工作面的终端返回至始端的过程中一次性逐个工作段开采。

8.如权利要求7所述的井下机械化连续落矿选矿方法，其特征在于，所述底部台阶的高度在以输送机槽帮的高度为中心上下浮动20％的范围内任意取值。

9.如权利要求1-3中任意一项权利要求所述的井下机械化连续落矿选矿方法，其特征在于，当所述采矿机要从对一个矿料品位等级的区域开采向对另一个矿料品位等级的区域开采切换时，所述采矿机先向集控中心发出与另一个矿料品位等级相对应的开采准备信号，集控中心接到所述开采准备信号后向位于输送机末端的卸料分装机发出相应等级矿料分装信号以及向所述采矿机发出相应等级矿料开采许可信号，所述分装信号的控制内容为使所述分装机在一定时长的延时后将出料口切换至与另一个矿料品位等级的料仓相对接，所述采矿机接到所述许可信号后，开始对另一个矿料品位等级的区域的开采。

10.如权利要求4所述的井下机械化连续落矿选矿方法，其特征在于，当所述采矿机要从对一个矿料品位等级的区域开采向对另一个矿料品位等级的区域开采切换时，所述采矿机先向集控中心发出与另一个矿料品位等级相对应的开采准备信号，集控中心接到所述开采准备信号后向位于输送机末端的卸料分装机发出相应等级矿料分装信号以及向所述采矿机发出相应等级矿料开采许可信号，所述分装信号的控制内容为使所述分装机在一定时长的延时后将出料口切换至与另一个矿料品位等级的料仓相对接，所述采矿机接到所述许可信号后，开始对另一个矿料品位等级的区域的开采。

11.如权利要求5所述的井下机械化连续落矿选矿方法，其特征在于，当所述采矿机要从对一个矿料品位等级的区域开采向对另一个矿料品位等级的区域开采切换时，所述采矿机先向集控中心发出与另一个矿料品位等级相对应的开采准备信号，集控中心接到所述开采准备信号后向位于输送机末端的卸料分装机发出相应等级矿料分装信号以及向所述采矿机发出相应等级矿料开采许可信号，所述分装信号的控制内容为使所述分装机在一定时长的延时后将出料口切换至与另一个矿料品位等级的料仓相对接，所述采矿机接到所述许可信号后，开始对另一个矿料品位等级的区域的开采。

12.如权利要求6所述的井下机械化连续落矿选矿方法，其特征在于，当所述采矿机要从对一个矿料品位等级的区域开采向对另一个矿料品位等级的区域开采切换时，所述采矿机先向集控中心发出与另一个矿料品位等级相对应的开采准备信号，集控中心接到所述开采准备信号后向位于输送机末端的卸料分装机发出相应等级矿料分装信号以及向所述采矿机发出相应等级矿料开采许可信号，所述分装信号的控制内容为使所述分装机在一定时长的延时后将出料口切换至与另一个矿料品位等级的料仓相对接，所述采矿机接到所述许可信号后，开始对另一个矿料品位等级的区域的开采。

13.如权利要求7所述的井下机械化连续落矿选矿方法，其特征在于，当所述采矿机要从对一个矿料品位等级的区域开采向对另一个矿料品位等级的区域开采切换时，所述采矿机先向集控中心发出与另一个矿料品位等级相对应的开采准备信号，集控中心接到所述开采准备信号后向位于输送机末端的卸料分装机发出相应等级矿料分装信号以及向所述采矿机发出相应等级矿料开采许可信号，所述分装信号的控制内容为使所述分装机在一定时长的延时后将出料口切换至与另一个矿料品位等级的料仓相对接，所述采矿机接到所述许可信号后，开始对另一个矿料品位等级的区域的开采。

14.如权利要求8所述的井下机械化连续落矿选矿方法，其特征在于，当所述采矿机要从对一个矿料品位等级的区域开采向对另一个矿料品位等级的区域开采切换时，所述采矿机先向集控中心发出与另一个矿料品位等级相对应的开采准备信号，集控中心接到所述开采准备信号后向位于输送机末端的卸料分装机发出相应等级矿料分装信号以及向所述采矿机发出相应等级矿料开采许可信号，所述分装信号的控制内容为使所述分装机在一定时长的延时后将出料口切换至与另一个矿料品位等级的料仓相对接，所述采矿机接到所述许可信号后，开始对另一个矿料品位等级的区域的开采。

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