一种上向分步交错式充填采矿方法
技术领域:
本发明涉及一种采矿技术领域,具体涉及一种上向分步交错式充填采矿方法。
背景技术:
采矿方法在解决难采矿床开采问题中具有核心作用,其他技术均为实现采矿方法的目标提供支撑。其中充填采矿方法由于具有回采率高、作业安全、保护地表地物等优点,在矿山开采中得到广泛应用。
中国专利CN201510985876.0“一种垂直中深孔落矿小分段进路充填采矿法”。该专利公开了在回采进路中应用中深孔落矿分段充填的采矿方法。通过在上分段凿岩巷道开凿下向中深孔,以微差爆破控制单次起爆药量,并且在两帮处实施光面爆破,确保采空区两帮平整光滑;开采顺序由进路迎头向分段联络巷后退施工;所有进路开采充填完毕,再进行矿柱回采作业。该方法与普通分层进路法相比采准工程量、充填挡墙数量及管路长度等大为减少,回采进路顶板暴露面积小、平整光滑且易于支护,中深孔作业、集中出矿,生产效率高,回采成本低。但其不足之处在于此方法对充填体的强度、自立高度等指标要求较高,否则矿柱回采时无法确保出矿人员及设备的安全。充填固化剂消耗量大,故充填成本相对较高。
中国专利CN201310125403.4“一种预控顶上向进路充填采矿法”。该专利公开了一种两个分层作为一个回采单元的开采方法,通过对上分层(控顶层)顶板加固,再回采下分层(回采层)矿体,最后对矿房进行接顶充填;本采场所有单元进路采充完毕后,再升层至上两个分层。该方法相对于单分层进路充填采矿法而言,减少了进路支护工程量和支护费用,减少了进路充填次数,加快了作业循环进度,提高了下分层回采效率。但其不足之处之处在于每个矿房充填前均需在两端砌筑充填挡墙,砌筑充填挡墙耗时较长,且数量较多,增加了开采成本。
发明内容:
为克服上述存在的技术问题,本发明提供一种上向分步交错式充填采矿方法,充分利用矿体的稳固性高于充填体这一特点,对不同分层的首采矿房、二采矿房进行分布交错式开采。
本发明解决技术问题的技术方案如下:
一种上向分步交错式充填采矿方法,具体步骤如下:
1)采准工程:
步骤一:沿矿体垂直方向划分形成若干个条状矿块,沿矿体水平方向划分分层形成若干个首采矿房和二采矿房,首采矿房和二采矿房均以三个分层作为一个回采单元;
步骤二:沿采准斜坡道垂直方向开凿岩体至矿体下盘形成分层联络巷,并沿矿体水平方向开凿岩体形成脉内运输巷,沿脉内运输巷垂直方向外侧开凿岩体至下部运输中段形成溜井;
步骤三:沿脉内运输巷垂直方向内侧开凿矿体形成拉底矿房,然后对拉底矿房进行接顶充填;
步骤四:采用缓斜坡方式上升两个分层高度至矿体上盘,沿矿体上盘开凿岩体形成凿岩联巷;
步骤五:在采场上一个中段的矿体上盘开凿沿脉充填联巷,并下向施工2~3个充填钻孔。
2)采矿施工:
步骤一:开凿首采矿房的切割顶巷;
步骤二:在首采切割顶巷端部由内往外后退式、采用两帮光面爆破与中深孔爆破的组合方式对下部两个分层矿体进行崩落,并且从矿体下盘的脉内运输巷进入矿房将矿堆运出;
步骤三:待本分层的所有首采矿房开采完毕后,采用挡墙封闭该分层的分层联络巷,再通过中段充填钻孔一次性完成所有首采矿房的接顶充填;
步骤四:由采准斜坡道施工完成上一分层的采准工程后,进行二采矿房进行回采;
步骤五:所有二采矿房回采完毕,一次性完成所有二采矿房的接顶充填;
步骤六:重复首采、二采矿房交替上升,直至本中段矿石回采完毕。
进一步地,所述矿房沿矿体水平方向按4~6m宽划分,竖直方向按3.5~4.5m高划分。
进一步地,所述切割顶巷的施工方法为由凿岩联巷采用水平钻孔切割单个盘区内所有首采矿房顶部分层矿体至矿体下盘的脉内运输巷边缘,并保留脉内运输巷上方矿体作为顶柱。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果:1)通过采场矿房布置方式的变化,形成矿体与充填体的组合岩柱作为矿房的两帮,减小帮部裸露充填体的高度,改善充填体的受力状况,降低对充填体强度及自立高度等指标的依赖,进而降低消耗充填固化剂成本;2)对所有首采矿房及二采矿房实施一次性连续充填,提高充填作业的效率,降低砌筑充填挡墙对充填工作的影响以及充填挡墙的制作费用。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明:
图1是本发明一种上向分步交错式充填采矿方法的采矿矿房结构示意图;
图2是图1中A-A向剖面图;
图3是图1中B-B向剖面图;
图4是本发明实施例1的充填采矿方法的流程示意图;
图5是本发明实施例1的充填采矿方法的流程示意图。
图中标号如下:1-采准斜坡道;2-分层联络巷;3-矿体;4-脉内运输巷;5-溜井;6-有轨主运输巷;7-分层界线;8-拉底矿房;9-底板岩层;10-充填体;11-首采切顶巷;12-矿堆;13-二采切顶巷;14-凿岩联巷;15-矿体上盘;16-矿体下盘。
具体实施方式
实施例1
如图1至图3所示,一种上向分步交错式充填采矿方法,具体步骤如下:
1)采准工程:
步骤一:沿矿体3垂直方向按3.5~4.5m高划分形成若干个条状矿块,沿矿体3水平方向按4~6m宽划分分层形成若干个首采矿房和二采矿房,水平方向划分10~15个矿房作为单个盘区,首采矿房和二采矿房均以三个分层作为一个回采单元;
本实施例中,每分层的高度为3.5m,矿房的宽度为6m,以12个矿房作为单个盘区。在实际应用中,矿房尺寸可根据矿体3的稳固性适当增减。单个盘区矿房的数量,根据充填料浆的流动性以及料浆制备能力确定。
步骤二:沿采准斜坡道1垂直方向开凿岩体至矿体下盘16形成分层联络巷2,并沿矿体3水平方向开凿岩体形成脉内运输巷4,沿脉内运输巷4垂直方向外侧开凿岩体至下部运输中段形成溜井5,该溜井5与采场下部的有轨主运输巷6连通;
步骤三:沿脉内运输巷4垂直方向内侧开凿矿体3形成拉底矿房8,然后对拉底矿房8进行接顶充填,作为首采矿房的帮底柱;
该步骤是在待溜井5形成出矿能力后,采用水平穿孔爆破及隔一采一的方式切割拉底矿房8。如图4中a图所示,底层切割完毕后,封堵每个拉底矿房8并进行接顶充填。
步骤四:由单个盘区端部采用缓斜坡方式上升两个分层高度至矿体上盘15,沿矿体上盘15开凿岩体形成凿岩联巷14;
步骤五:在采场上一个中段的矿体上盘15开凿沿脉充填联巷,并下向施工2~3个充填钻孔。
2)采矿施工:
步骤一:开凿首采矿房的切割顶巷;
所述切割顶巷的施工方法为由凿岩联巷14采用水平钻孔切割单个盘区内所有首采矿房顶部分层矿体3至矿体下盘16的脉内运输巷4边缘,并保留脉内运输巷4上方矿体3作为顶柱。
步骤二:在首采切割顶巷端部由内往外后退式、采用两帮光面爆破与中深孔爆破的组合方式对下部两个分层矿体3进行崩落,并且从矿体下盘16的脉内运输巷4进入矿房将矿堆12运出;
步骤三:待本分层的所有首采矿房开采完毕后,采用挡墙封闭该分层的分层联络巷2,再通过中段充填钻孔一次性完成所有首采矿房的接顶充填;
步骤四:由采准斜坡道1施工完成上一分层的采准工程后,进行二采矿房进行回采;
步骤五:所有二采矿房回采完毕,一次性完成所有二采矿房的接顶充填。
步骤六:重复首采、二采矿房交替上升,直至本中段矿石回采完毕。
本实施例中,如图4中的b图和c图,首采分为切割顶巷与拉底,其中顶巷采用水平浅孔凿岩方式、开采高度为3.5m,拉底采用下向中深孔落矿、开采高度为7m;如图4中的e图所示,二采矿房为首采矿房相邻交错的10.5m高矿柱,采用“顶部切一分层、底部拉二分层”的开采方式。
图5中各图与图4一一对应。如图5中的a图所示,在完成底层矿房充填后,:由单个盘区端部采用缓斜坡方式上升两个分层高度至矿体上盘15,沿矿体上盘15开凿岩体形成凿岩联巷14;该凿岩联巷14的巷道与矿体下盘16的脉内运输巷4的高差为7m,即两个分层高度。如图5中的b图和c图所示,分别为首采切顶与拉底。如图5中的d图所示,首采矿石开采完毕后,接顶充填首采矿房,本次充填需分别在分层联络巷2内及凿岩联巷14端部布置一个充填挡墙,然后一次性完成首采矿房的充填工作。如图5中的e图与f图所示,凿岩联巷14与脉内运输巷4均上升了一个分层高度,然后开采二采矿房。
本充填采矿方法是以首采矿房两帮为位于顶部的两个分层高度矿体3与位于底部的一个分层高度充填体10的组合岩柱;二采矿房两帮为位于顶部的一个分层高度矿体3与位于底部的两个分层高度充填体10的组合岩柱,所有凿岩联巷14的两帮均在矿体3内,矿体3与充填体10形成的组合岩柱减小帮部裸露充填体10的高度,改善充填体10的受力状况,降低对充填体10强度及自立高度等指标的依赖,进而降低消耗充填固化剂成本。待单个盘区内所有二采矿房开采完毕,和下分层的首采矿房相同,分别在分层联络巷2与采准斜坡道1口、凿岩联巷14的端部布置充填挡墙,一次性完成所有二采矿房充填并接顶,如此首采与二采矿房交错向上推进,直至矿体3顶板边界。对所有首采矿房及二采矿房实施一次性连续充填,提高充填作业的效率,降低砌筑充填挡墙对充填工作的影响以及充填挡墙的制作费用。
此外,矿体上盘15的凿岩联巷14下分层矿体3,可在首采矿房开采前提前回采充填,以避免底柱留矿损失。在开采分层转换前,对溜井5采用加套筒的方式往上分层延伸,以减少新增溜井5工程量。
以上仅为本发明的较佳实施例,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
本发明未详述之处,均为本技术领域技术人员的公知技术。