CN109812268B - 盘区机械化上向水平分层充填顶柱定向抛掷爆破采矿法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种盘区机械化上向水平分层充填顶柱定向抛掷爆破采矿法，属于采矿技术领域。该方法回采顶柱矿体时，将一个采场内矿体分为二个区域回采。首先，使用爆力搬运对区域一进行回采，使用压顶采矿法对区域二进行回采。之后，对顶柱进行斜向钻孔，保证爆堆生成的最小抵抗线方向与钻孔角度垂直，使用毫秒管起爆，将顶柱矿石抛掷至采场联巷进行出矿作业，然后再凿岩爆破回收不在使用的采场联巷上方顶柱矿体。该方法机械化程度高，爆破后，人员不用进入采场内，是一种安全回采顶柱方法，反复循环该操作工艺，直至顶柱回采完毕，该方法为顶底柱的回采提供了一条新的思路，同时提高了顶柱的回收率。

Description

盘区机械化上向水平分层充填顶柱定向抛掷爆破采矿法

技术领域

本发明涉及采矿技术领域，特别是指一种盘区机械化上向水平分层充填顶柱定向抛掷爆破采矿法。

背景技术

随着矿山资源的不断消耗，矿山顶柱的二次回收逐渐成为关注重点。但矿山建设生产前期阶段，为了满足安全、环保需求以及降低矿石的损失率，一些矿山选择分层进路充填法进行采矿作业，但也均面临着产量低、品位估测不准，经济效益风险大等问题。因此，采用充填采矿法的矿山，在生产的初期阶段，为了控制成本，会采用非胶结尾砂充填法。但随着矿山资源的消耗，特别针对一些井下品位较高，回收价值较大的顶柱，面临着直接顶充填体呈现流沙体的情况，即使能够将矿石崩落，但人员及铲运机需进入采场进行二次凿岩、出矿作业，存在较大安全隐患的问题。

顶柱回采工作是金属非金属矿山工作的重要之中，随着矿山开采深度的增加，顶柱积压大量矿体，面临着安全风险大，回收率不高等问题。针对顶柱矿体，国内外矿山一般选择不在回采、一次爆破，根据工作面实际情况，进行安全范围内的少量出矿作业，或者预留安全矿柱等方式。但都面临着回收率低、安全性差等问题。针对流沙态顶柱矿体，较为便捷有效应回采方法还处于空白阶段。

发明内容

本发明为解决盘区机械化上向水平分层充填采矿法矿山顶柱回采过程中，面临的安全、回收率低等问题，提供一种盘区机械化上向水平分层充填顶柱定向抛掷爆破采矿法。

该方法首先采用定向抛掷爆破对区域一矿体进行回采，其次针对区域二进行分层崩落法进行回采。

采场内的矿体是区域一、区域二矿体是采场联巷顶部的矿体。也即：顶板斜向钻孔，采用毫秒微差起爆向采场联巷外口推移矿体为区域一，顶板平行钻孔，采用秒微差起爆的是区域二。

具体包括步骤如下：

S1：在矿体顶柱矿体下层矿体回采结束后，采用灰砂比1:4充填料浆进行0.5～1.0m高度的胶结充填，养护至胶结面上可以行人、铲运机能铲运修坡的强度即可；

S2：对原划分采场进行二次切割，新增采场联巷，巷道断面宽×高为2.4m×2.4m，巷道采用锚喷联合支护；

S3：进入采场内进行排险支护、通风除尘、冲帮刷顶、局扇通风、安全确认辅助工作；采场采用锚杆支护；

S4：对区域一集中一次性均匀斜向钻孔，钻孔与矿体走向平行，钻孔倾角设计45°～90°；

S5：在采场联巷口两端用铲运机对底板胶结面进行推坡，上行角度不大于12°，保证回采区域一中心位置处位于相对高度的最高点；

S6：钻孔装药采用不耦合装药结构，毫秒微差起爆，起爆顺序由采场外口至采场中央分排使用1、2、3……N毫秒雷管连接，其中，N为大于1的整数；

S7：在底板坡面上铺垫金属网片，并用钢丝绳牵引至采场联巷外口，在回采区域一中平整区域层状堆放圆木，直至最顶层无法堆放圆木为止；利用爆破运力将采场矿石抛掷至采场联巷口内；

S8：在回采区域一出矿结束后，针对区域二，采用垂直矿体走向的平行炮孔，不耦合装药结构，分层崩落采场联巷顶板的矿体，铲运机出矿，人员不用进入采场中进行出矿作业。

S2中锚杆长1.5m，直径32mm，支护网度2.0m×2.0m，初喷厚度不小于20mm，总厚度不小于50mm。

S3中锚杆长2.0m，直径32mm，支护网度1.5m×1.5m。

S4中炮孔深度不超过4m，孔径28mm，孔底距0.6m，排距0.6m。

区域一采矿使用毫秒微差爆破，通过爆破运力将矿石推至采场联巷口位置以及通过矿石撞击圆木致使矿石向采场联巷口位置滚动，通过钢丝绳拖拽矿房底板的金属网片，致使金属网片上部的矿石向采场联巷口滚动。

该方法原理是结合定向抛掷爆破的相关理论，将矿石爆破抛掷出矿作业的安全区域，同时利用底板搭建的缓坡平台，使崩落于采场内的矿石能够滚落至安全区域进行出矿作业，最终解决矿山顶板回采安全性差、回收率低等一系列问题。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，适用于上向水平分层充填采矿法的顶柱回采工作，特别适用于缓倾斜矿体顶柱的回采工作，本发明具有以下特征与优势：

(1)本采矿方法融合了上向水平分层充填采矿法与爆力运搬法，克服了单一采矿方法的不足，实现了不同采矿方法的优势互补，为顶柱矿体的开采提供了新思路。

(2)此方法的巷道工程布置在矿体外部稳定的围岩内，减少了支护的难度和工作量；工人无需直接暴露在采场内作业，作业更加安全。

(3)此方法的采准切割工艺简单、易于施工，采切工程量小，采矿成本低；爆力运搬将矿石抛掷至落矿点，由铲运机出矿，大大提升了采出矿的作业效率；

(4)整个采矿过程可完全实现无轨设备机械化作业，劳动生产率高。

附图说明

图1为本发明的盘区机械化上向水平分层充填顶柱定向抛掷爆破采矿法针对上向水平分层充填顶柱定向回采的抛掷爆破剖视图；

图2为图1中B-B剖面示意图；

图3为图2中C-C剖面示意图。

其中：1-区域一；2-区域二；3-采场联巷；4-钢丝绳；5-胶结面；6-金属网片；7-圆木；8-炮孔；9-分段运输巷。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种盘区机械化上向水平分层充填顶柱定向抛掷爆破采矿法。

该方法首先采用定向抛掷爆破对区域一1矿体进行回采，其次针对区域二2进行分层崩落法进行回采。采场内的矿体是区域一、区域二矿体是采场联巷顶部的矿体。也即：顶板斜向钻孔，采用毫秒微差起爆向采场联巷外口推移矿体为区域一，顶板平行钻孔，采用秒微差起爆的是区域二。

具体包括步骤如下：

S1：在矿体顶柱矿体下层矿体回采结束后，采用灰砂比1:4充填料浆进行0.5～1.0m高度的胶结充填，养护至胶结面上可以行人、铲运机能铲运修坡的强度即可；

S2：对原划分采场进行二次切割，新增采场联巷3，巷道断面宽×高为2.4m×2.4m，巷道采用锚喷联合支护；

S3：进入采场内进行排险支护、通风除尘、冲帮刷顶、局扇通风、安全确认辅助工作；采场采用锚杆支护；

S4：对区域一1集中一次性均匀斜向钻孔，钻孔与矿体走向平行，钻孔倾角设计45°～90°；

S5：在采场联巷3口两端用铲运机对底板胶结面5进行推坡，上行角度不大于12°，保证回采区域一1中心位置处位于相对高度的最高点；

S6：钻孔装药采用不耦合装药结构，毫秒微差起爆，起爆顺序由采场外口至采场中央分排使用1、2、3……N毫秒雷管连接，其中，N为大于1的整数；

S7：在底板坡面上铺垫金属网片6，并用钢丝绳4牵引至采场联巷外口，在回采区域一1中平整区域层状堆放圆木7，直至最顶层无法堆放圆木为止；利用爆破运力将采场矿石抛掷至采场联巷3口内；

S8：在回采区域一1出矿结束后，针对区域二2，采用垂直矿体走向的平行炮孔8，不耦合装药结构，分层崩落采场联巷3顶板的矿体，铲运机出矿，人员不用进入采场中进行出矿作业。

S2中锚杆长1.5m，直径32mm，支护网度2.0m×2.0m，初喷厚度不小于20mm，总厚度不小于50mm。

S3中锚杆长2.0m，直径32mm，支护网度1.5m×1.5m。

S4中炮孔深度不超过4m，孔径28mm，孔底距0.6m，排距0.6m。

在具体实施过程中，在回采区域一1出矿结束后，针对区域二2矿体，如图1所示，采用垂直矿体走向的平行炮孔，不耦合装药结构，分层崩落采场联巷3顶板的矿体，铲运机出矿，人员不用进入采场中进行出矿作业。此新型采矿方法的结构如图2、3所示，技术要点如下：

采准工程包括分段运输巷9。采准工程布置于矿体的上盘围岩稳定的区域，采准巷道的断面规格宽×高为2.6m×2.6m，利用铲运机进行机械化作业。

切割工程主要包括充填回风井和采场联巷3，切割天井断面规格1.5m×1.5m，沿矿体下盘布置，倾向与矿体下盘一致。采场联巷3布置于矿体上盘，开口根据服务采场的阶段顶柱的底板高度确定，保证铲运机能够在服务不同标高进行采出矿作业，断面规格宽×高为2.4m×2.4m。

采场支护方式主要采用左旋无纵肋树脂锚杆，锚杆长度2.0m，直径32mm，支护网度1.5m×1.5m，围岩破碎也可采用喷浆、挂网、螺旋支护。

采场通风风流流向为：新鲜风流经分段运输巷道9、采场联巷3，清洗工作面后，污风经充填回风井排出。在进行相关作业时，在采场联巷3口放置轴流式风机，借助局部通风机通风，保证工作面的空气质量。

某金矿采场顶柱分段运输巷布置于矿体上盘，控制矿体走向长度40m，矿体最大厚度4.2m，矿体产状295°-300°∠51°-56°，矿体赋存状态严格受构造控制，倾向上有分支复合现象，主矿体岩性为构造角砾岩，角砾状结构，块状构造，矿化以硅化、黄铁矿化为主，黄铁矿化呈浸染状分布于岩石裂隙；上盘分支矿体为石英斑岩，斑状结构，块状构造，矿化均匀，以黄铁矿化、钾化为主。矿体下盘围岩为蚀变碎裂岩，蚀变以硅化、高岭土化为主，黄铁矿化较弱，遇水较破碎；矿体上盘围岩为石英斑岩，蚀变以钾化为主，矿化较弱。给予历史原因，顶柱上覆采用全尾充填，顶柱上部矿体呈现流沙态。使用本发明所述的新型采矿方法开采此矿体，结合图1、图2、图3说明具体实施方案如下：

1)采场沿矿体走向布置，回采顺序由矿体南翼逐步向北翼矿体回采。原采场联巷控制采场长度20m，在上盘分段运输巷围岩稳定区域开口，施工一条新的采场联巷，对采场进行二次切割，将采场控制长度控制在10m，巷道断面宽×高均为2.4m×2.4m。

2)对原划分采场进行二次切割，新增采场联巷3，控制采场走向长度变为10m，巷道断面宽×高为2.4m×2.4m，增加整个分段矿体的落矿点，减少爆破抛掷距离。巷道采用锚喷联合支护，锚杆长1.5m，直径32mm。支护网度2.0m×2.0m，初喷厚度不小于20mm总厚度不小于50mm；

3)进入采场内进行排险支护、通风除尘、冲帮刷顶、局扇通风、安全确认等辅助性工作。采场采用锚杆支护，锚杆长2.0m，直径32mm，支护网度1.5m×1.5m；

4)对区域一1集中一次性均匀斜向钻孔，钻孔与矿体走向平行，钻孔倾角设计约60°。使用YT28式气腿式凿岩机，炮孔深度依情况而定，一般不超过4m，孔径28mm，孔底距0.6m，排距0.6m；

5)在采场联巷3口两端用铲运机对底板胶结面5进行推坡，上行角度不大于11°，保证回采区域一1中心位置处位于相对高度的最高点；

6)钻孔装药采用不耦合装药结构，毫秒微差起爆，起爆顺序由采场外口至采场中央分排使用1、2、3.....毫秒雷管连接；

7)在底板坡面上铺垫金属网片6，并用钢丝绳4牵引至采场联巷外口，在回采区域一1中平整区域层状堆放圆木7，直至最顶层堆放圆木无法堆放；利用爆破运力将采场矿石抛掷至采场联巷口3内。

8)在回采区域一1出矿结束后，针对区域二2，如图1所示，采用垂直矿体走向的平行炮孔，不耦合装药结构，分层崩落采场联巷3顶板的矿体，铲运机出矿，人员不用进入采场中进行出矿作业。

9)采用此发明所述的新型采矿法对厚度4.2m、倾角51°的矿体进行回采，分层高度为4.0m，矿石的回收率与传统的直接垮落法相比，回收率大幅度提高，损失率、贫化率均有所下降，同时人员不用进入采场内进行出矿作业，同时提高了矿山的安全管理水平。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种盘区机械化上向水平分层充填顶柱定向抛掷爆破采矿法，其特征在于：首先采用定向抛掷爆破对区域一(1)矿体进行回采，其次针对区域二(2)进行分层崩落法进行回采；

具体包括步骤如下：

S1：在矿体顶柱矿体下层矿体回采结束后，采用灰砂比1:4充填料浆进行0.5～1.0m高度的胶结充填，养护至胶结面上可以行人、铲运机能铲运修坡的强度即可；

S2：对原划分采场进行二次切割，新增采场联巷(3)，巷道断面宽×高为2.4m×2.4m，巷道采用锚喷联合支护；

S3：进入采场内进行排险支护、通风除尘、冲帮刷顶、局扇通风、安全确认辅助工作；采场采用锚杆支护；

S4：对区域一(1)集中一次性均匀斜向钻孔，钻孔与矿体走向平行，钻孔倾角设计45°～90°；

S5：在采场联巷(3)口两端用铲运机对底板胶结面(5)进行推坡，上行角度不大于12°，保证回采区域一(1)中心位置处位于相对高度的最高点；

S6：钻孔装药采用不耦合装药结构，毫秒微差起爆，起爆顺序由采场外口至采场中央分排使用1、2、3……N毫秒雷管连接，其中，N为大于1的整数；

S7：在底板坡面上铺垫金属网片(6)，并用钢丝绳(4)牵引至采场联巷外口，在回采区域一(1)中平整区域层状堆放圆木(7)，直至最顶层无法堆放圆木为止；利用爆破运力将采场矿石抛掷至采场联巷(3)口内；

S8：在回采区域一(1)出矿结束后，针对区域二(2)，采用垂直矿体走向的平行炮孔(8)，不耦合装药结构，分层崩落采场联巷(3)顶板的矿体，铲运机出矿，人员不用进入采场中进行出矿作业。

2.根据权利要求1所述的盘区机械化上向水平分层充填顶柱定向抛掷爆破采矿法，其特征在于：所述区域一(1)为顶板斜向钻孔，采用毫秒微差起爆向采场联巷外口推移矿体；所述区域二(2)为顶板平行钻孔，采用秒微差起爆。

3.根据权利要求1所述的盘区机械化上向水平分层充填顶柱定向抛掷爆破采矿法，其特征在于：所述S2中锚杆长1.5m，直径32mm，支护网度2.0m×2.0m，初喷厚度不小于20mm，总厚度不小于50mm。

4.根据权利要求1所述的盘区机械化上向水平分层充填顶柱定向抛掷爆破采矿法，其特征在于：所述S3中锚杆长2.0m，直径32mm，支护网度1.5m×1.5m。

5.根据权利要求1所述的盘区机械化上向水平分层充填顶柱定向抛掷爆破采矿法，其特征在于：所述S4中炮孔深度不超过4m，孔径28mm，孔底距0.6m，排距0.6m。

6.根据权利要求1所述的盘区机械化上向水平分层充填顶柱定向抛掷爆破采矿法，其特征在于：所述区域一(1)采矿使用毫秒微差爆破，通过爆破运力将矿石推至采场联巷口位置以及通过矿石撞击圆木致使矿石向采场联巷口位置滚动，通过钢丝绳拖拽矿房底板的金属网片，致使金属网片上部的矿石向采场联巷口滚动。

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