CN110185449B - 针对缓倾斜薄矿体上方有不稳定岩层的中深孔采矿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针对缓倾斜薄矿体上方有不稳定岩层的中深孔采矿方法，包括：矿块结构布置：矿块内沿矿体倾向布置切割上山，在切割上山的两侧沿矿体倾向划分采场，矿块内布置超前掘进巷道，采用工作面梯度式推进；采场内的空区布置连续胶结矿柱；凿岩：采用低矮式中深孔凿岩台车对采场的不稳定岩层及矿体层钻凿与矿体倾向的炮孔；爆破出矿：先爆破不稳定岩层，部分岩石爆破时直接回填空区，其余岩石通过遥控低矮式推土机推出采场，并用低矮式铲运机转运至卡车向外运出；再对矿体层爆破使矿体层的矿石松动，采用遥控低矮式推土机将松动的矿石推出采场，并用低矮式铲运机转运至卡车运出。本发明运营成本降低，生产安全效率高，出矿品位高。

Description

针对缓倾斜薄矿体上方有不稳定岩层的中深孔采矿方法

技术领域

本发明涉及针对缓倾斜薄矿体上方有不稳定岩层的中深孔采矿技术领域，尤其涉及一种针对缓倾斜薄矿体上方有不稳定岩层的中深孔采矿方法。

背景技术

现有一种缓倾斜破碎薄矿脉中深孔开采方法，主要是根据岩体力学性质及爆力抛掷爆破能量距离来确定矿房和矿柱的尺寸，进而合理划分布置矿房和矿柱，然后在矿柱内钻凿水平中深炮孔进行矿体回采，利用爆力运搬与机械运搬相结合的方式进行崩落矿石的运搬，实现对缓倾斜破碎薄矿脉的安全高效回采。采用中深孔开采落矿方式，避免了施工人员在采场顶板下作业，保证施工人员安分，提高了采场的生产能力和效率。采用爆力运搬技术，提高了崩落矿石的运输效率，优化采切工程布置，减少采切工程量，简化回采工艺。但是，这种技术也存在一些缺点：

第一、该技术针对的也是矿体上方有破碎岩层的情况，该技术采取的措施为留点柱或连续矿柱来支撑上方的破碎岩层。如果上方的岩层非常破碎，稳定性极差，单靠留矿柱的形式来开采，一方面不能保证矿柱能真正支撑住顶板，另一方面所留的矿柱也造成极大的矿石损失。

第二、该技术中矿石的运搬主要采用爆力抛掷及辅助电耙，电耙的出矿效率是较低的，因此，采场整体的生产能力不会很大。

第三、该技术中采场凿岩采用的是YG40导轨式凿岩机，凿岩效率较低。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种针对缓倾斜薄矿体上方有不稳定岩层的中深孔采矿方法，运营成本降低、生产安全效率高、出矿品位高。

根据本发明实施例的针对缓倾斜薄矿体上方有不稳定岩层的中深孔采矿方法，包括如下步骤：

矿块结构布置，沿矿体走向和倾向布置矿块，所述矿块内沿矿体倾向布置切割上山，所述切割上山的后端与回风巷道连通且前端与脉内运输巷连通，在所述切割上山的两侧沿矿体倾向划分多个采场，最后的所述采场的后侧与回风巷道相邻，每一所述采场在矿体走向方向上具有第一端和第二端，所述第一端靠近所述切割上山，所述第二端远离所述切割上山，所述矿块内在位于每一所述采场的前侧自所述第一端向所述第二端布置超前掘进巷道，多个所述采场采用工作面梯度式推进；在位于每一所述超前掘进巷道后侧的所述采场内的空区布置连续胶结矿柱；

凿岩，采用低矮式中深孔凿岩台车对每一所述采场的不稳定岩层及矿体层分别钻凿与矿体倾向平行的不稳定岩层炮孔和矿体层炮孔，所述不稳定岩层炮孔凿岩完毕立即插入第一导管，所述矿体层炮孔凿岩完毕立即插入第二导管；

爆破出矿，每一所述采场爆破时，先在所述第一导管内装药，爆破不稳定岩层，部分岩石爆破时直接回填所述采场内的所述空区，且每一所述采场内的所述空区回填时留有沿矿体倾向延伸的作业空间，所述作业空间连通于相邻两个所述超前掘进巷道；其余部分岩石通过遥控低矮式推土机推出采场，并用低矮式铲运机转运至卡车向外运出；待不稳定岩层清理完毕后，再对矿体层的所述第二导管内装药爆破，以使矿体层的矿石松动，采用遥控低矮式推土机将松动的矿石推出采场，并用低矮式铲运机转运至卡车运出。

根据本发明实施例的针对缓倾斜薄矿体上方有不稳定岩层的中深孔采矿方法，相比传统的采矿方法，具有如下优点：

第一、由于矿体为薄矿体，因此采矿工艺中的凿岩、出矿全部采用低矮式无轨设备，生产效率高。凿岩用低矮式中深孔凿岩台车，出矿时工人不直接进入采场内出矿，通过遥控低矮式推土机将矿石推出采场，生产过程安全高效。

第二、针对矿体上方的不稳定岩层，爆破时将部分岩石回填相邻空区，这样不仅将空区进行了回填，还可以减少废石的提升运输量，降低运营成本。

第三、爆破矿石层时只让矿石松动，避免矿石混入到废石中，这样可以控制矿石的损失率，有效降低矿石贫化，提高出矿品位。

第四、为保证生产中的安全，单个采场生产过程中边生产，边修筑连续胶结矿柱，一方面是为支撑空区顶板，另一方面也对回填空区的废石起到阻挡作用，防止废石四处散落，影响无轨生产设备的运行。

根据本发明的一个实施例，在矿体倾向方向上，两两相邻的所述采场中的在后所述采场的生产进度比在前所述采场的产生进度快。

根据本发明的一个实施例，所述连续胶接矿柱采用充填袋构筑而成，所述连续胶接矿柱边生产边构筑。

根据本发明的一个实施例，每一所述采场中，所述不稳定岩层炮孔和所述矿体层炮孔沿矿体倾向贯穿于所述采场。

根据本发明的一个实施例，所述第一导管的孔径大于所述第二导管的孔径。

根据本发明的一个实施例，每一所述采场的不稳定岩层爆破时，所述第一导管中装满药并采用抛掷爆破方式爆破。

根据本发明的一个实施例，每一所述采场的矿体层爆破时，所述第二导管中间隔装药爆破，以使矿体层的矿石松动。

根据本发明的一个实施例，所述第一导管和第二导管均为塑料管。

根据本发明的一个实施例，两两相邻的所述矿块之间沿矿体走向留有间柱，所述间柱不回采。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例的针对缓倾斜薄矿体上方有不稳定岩层的中深孔采矿方法的示意图。

附图标记：

矿块1 切割上山2 采场3 空区31 待采区32 超前掘进巷道4 连续胶结矿柱5 作业空间6 回风巷道7 脉内运输巷8 间柱9

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

随着厚大易采矿体逐步开采完毕，未来在采矿过程中会遇到更多的难采矿体，尤其是缓倾斜薄矿体的开采。本发明适用矿体倾角不超过20°且矿体上方有不稳定岩层的薄矿体，尤其是南非金矿的开采，市场价值极大。

下面参考图1来描述根据本发明实施例的针对缓倾斜薄矿体上方有不稳定岩层的中深孔采矿方法。

如图1所示，根据本发明实施例的针对缓倾斜薄矿体上方有不稳定岩层的中深孔采矿方法，包括如下步骤：

矿块1结构布置，沿矿体走向和倾向布置矿块1，矿块1内沿矿体倾向布置切割上山2，切割上山2的后端与回风巷道7连通且前端与脉内运输巷8连通，在切割上山2的两侧沿矿体倾向划分多个采场3，最后的采场3的后侧与回风巷道7相邻，每一采场3在矿体走向方向上具有第一端和第二端，第一端靠近切割上山2，第二端远离切割上山2，矿块1内在位于每一采场3的前侧自第一端向第二端布置超前掘进巷道4，多个采场3采用工作面梯度式推进；在位于每一超前掘进巷道4后侧的采场3内的空区31布置连续胶结矿柱5；

凿岩，采用低矮式中深孔凿岩台车对每一采场3的不稳定岩层及矿体层分别钻凿与矿体倾向平行的不稳定岩层炮孔和矿体层炮孔，不稳定岩层炮孔凿岩完毕立即插入第一导管，矿体层炮孔凿岩完毕立即插入第二导管；

爆破出矿，每一采场3爆破时，先在第一导管内装药，爆破不稳定岩层，部分岩石爆破时直接回填采场3内的空区31，且每一采场3内的空区31回填时留有沿矿体倾向延伸的作业空间6，作业空间6连通于相邻两个超前掘进巷道4；其余部分岩石通过遥控低矮式推土机推出采场3，并用低矮式铲运机转运至卡车向外运出；待不稳定岩层清理完毕后，再对矿体层的第二导管内装药爆破，以使矿体层的矿石松动，采用遥控低矮式推土机将松动的矿石推出采场3，并用低矮式铲运机转运至卡车运出。

具体而言，矿块1结构布置采用如下方式进行：沿矿体走向和倾向布置矿块1，从而将矿体划分成多个矿块1，以利于有序开采矿体。矿块1内沿矿体倾向布置切割上山2，一方面可以作为矿体倾向方向上的通道，可供无轨生产设备通行，另一方面，可以作为每一采场3首次爆破空间使用，有利于不稳定岩层和矿体层爆破时朝向切割上山2的空间爆破。切割上山2的后端与回风巷道7连通且前端与脉内运输巷8连通，可以理解的是，切割上山2的后端与回风巷道7连通，切割上山2的前端与脉内运输巷8连通，一方面可以把矿块1内的风排出，起到风的循环作用，另一方面，方便无轨生产设备通行。在切割上山2的两侧沿矿体倾向划分多个采场3，也就是说，矿块1内的多个采场3沿矿体倾向分布且沿矿体走向延伸。最后的采场3的后侧与回风巷道7相邻，可以理解的是，回风巷道7通过与切割上山2连通，一方面可以把矿块1内的风排出，起到风的循环作用，另一方面，也可以供无轨生产设备通行。每一采场3在矿体走向方向上具有第一端和第二端，第一端靠近切割上山2，第二端远离切割上山2，矿块1内在位于每一采场3的前侧自第一端向第二端布置超前掘进巷道4，这样每一采场3首次爆破时，切割上山2可以作为爆破空间使用，有利于不稳定岩层和矿体层爆破时朝向切割上山2的空间爆破，同时，超前掘进巷道4用作采场的凿岩出矿空间。多个采场3采用工作面梯度式推进，也就是说，在矿体倾向方向上，可以自后向前同时推进多个采场3开采，其中控制在后采场3的生产进度快于在前采场3的生产进度，有利于保证矿内通风。在位于每一超前掘进巷道4后侧的采场3内的空区31布置连续胶结矿柱5，由于每一采场3的生产均是自第一端向第二端开采，当每一采场3内开采一次后形成采场空区31，为避免采场空区31的顶部塌陷，同时也为了避免回填采场空区31时岩石四处乱滚而影响后续对该采场3的待采区32继续开采时无轨生产设备通行，因此，在位于每一超前掘进巷道4后侧的采场3内的空区31布置连续胶结矿柱5，一方面可以支护空区31顶板，另一方面，可以阻挡空区31回填时岩石滚散现象，有利于后续无轨生产设备顺畅通行。

可选的，最前的超前掘进巷道4可以与脉内运输巷8相邻，由此，当有设备在最前的超前掘进巷道4作业时，不影响脉内运输巷8其它设备的通行。

由于矿体层厚度较薄，而矿体层上方即为不稳定岩层，如果只采矿体，那么上方的不稳定岩层由于厚度较厚，会在应力的作用向下塌落，不仅影响安全生产，还会造成矿石出矿品位的降低。为解决这一问题，采矿工艺流程的中的爆破、出矿都分两步进行。

凿岩采用如下方式进行：采用低矮式中深孔凿岩台车对每一采场3的不稳定岩层及矿体层分别钻凿与矿体倾向平行的不稳定岩层炮孔和矿体层炮孔。由于矿体为薄矿体，采用低矮式中深孔凿岩台车凿岩，凿岩生产效率高。不稳定岩层炮孔凿岩完毕立即插入第一导管，可以防止不稳定岩层炮孔堵塞；矿体层炮孔凿岩完毕立即插入第二导管；可以防止矿体层炮孔堵塞。

爆破出矿采用如下方式：每一采场3爆破时，先在第一导管内装药，爆破不稳定岩层，部分岩石爆破时直接回填采场3内的空区31，这样不仅将空区31进行了回填，还可以减少废岩石的提升运输量，降低运营成本。每一采场3内的空区31回填时留有沿矿体倾向延伸的作业空间6，作业空间6连通于相邻两个超前掘进巷道4，从而可以保证工作面梯度式推进生产时通风，同时，也是作为下次对采场3内的待采区32进行爆破用的爆破空间。其余部分岩石通过遥控低矮式推土机推出采场3，并用低矮式铲运机转运至卡车向外运出，通过遥控低矮式推土机推出其余部分的岩石，一方面清理掉了不稳定岩层，有利于矿体层采矿的顺利进行，同时，不需要人员进入矿块1内，保证了人员的安全。待不稳定岩层清理完毕后，再对矿体层的第二导管内装药爆破，以使矿体层的矿石松动，避免矿石混入废石中，这样可以控制矿石的损失率，有效降低矿石贫化，提高出矿品位。采用遥控低矮式推土机将松动的矿石推出采场3，并用低矮式铲运机转运至卡车运出生产效率高，不需要人员进入矿块1内，保证了人员的安全。

根据本发明实施例的针对缓倾斜薄矿体上方有不稳定岩层的中深孔采矿方法，相比传统的采矿方法，具有如下优点：

第一、由于矿体为薄矿体，因此采矿工艺中的凿岩、出矿全部采用低矮式无轨设备，生产效率高。凿岩用低矮式中深孔凿岩台车，出矿时工人不直接进入采场3内出矿，通过遥控低矮式推土机将矿石推出采场3，生产过程安全高效。

第二、针对矿体上方的不稳定岩层，爆破时将部分岩石回填相邻空区31，这样不仅将空区31进行了回填，还可以减少废石的提升运输量，降低运营成本。

第三、爆破矿体层时只让矿石松动，避免矿石混入到废石中，这样可以控制矿石的损失率，有效降低矿石贫化，提高出矿品位。

第四、为保证生产中的安全，单个采场3生产过程中边生产，边修筑连续胶结矿柱5，一方面是为支撑空区31顶板，另一方面也对回填空区31的废石起到阻挡作用，防止废石四处散落，影响无轨生产设备的运行。

根据本发明的一个实施例，在矿体倾向方向上，两两相邻的采场3中的在后采场3的生产进度比在前采场3的产生进度快，有利于实现工作面梯度式推进生产，保证矿内采场3通风的要求。

根据本发明的一个实施例，连续胶接矿柱采用充填袋构筑而成，连续胶接矿柱边生产边构筑。可以理解，充填袋形式的矿柱，工艺简单高效，可以保障生产的连续性，能很好保证采场3的稳定性。

根据本发明的一个实施例，每一采场3中，不稳定岩层炮孔和矿体层炮孔沿矿体倾向贯穿于采场3。这样，可以将矿体层在矿体倾向方向上一次采全。

根据本发明的一个实施例，第一导管的孔径大于第二导管的孔径。也就是说，对于不稳定岩层炮孔的直径要求大些，相应地，插入不稳定岩层炮孔的第一导管的孔径也要求大些，并且通过在第一导管内装满药，利用抛掷爆破技术使得不稳定岩层的岩石飞溅起来，部分岩石落入相邻的采场空区31，直接对空区31进行回填。由于矿体层为薄矿体，矿体厚度薄，为控制矿体层的矿石不飞溅起来，只是发生松动，因此，对矿体层炮孔的直径要求小些，相应地，插入矿体层炮孔的第二导管的孔径也要求小些。

根据本发明的一个实施例，每一采场3的不稳定岩层爆破时，第一导管中装满药并采用抛掷爆破方式爆破。抛掷爆破技术是一种较成熟的爆破技术，常用于露天矿、水利水电工程等地表工程，本发明将这种抛掷爆破方式引入井下采矿，针对矿体层上方的不稳定岩层，爆破时采用抛掷爆破的方式将部分岩石回填相邻空区31，一方面消除上方不稳定岩层会塌落的风险，另一方面空区31也得到了回填，还可以减少废石的提升运输量，降低运营成本。

根据本发明的一个实施例，每一采场3的矿体层爆破时，第二导管中间隔装药爆破，以使矿体层的矿石松动。也就是说，爆破矿体层时采用间隔装药的方式，而不是传统的满装药，目的是只让矿石松动，避免矿石混入到废石中，这样可以控制矿石的损失率，有效降低矿石贫化，提高出矿品位。

根据本发明的一个实施例，第一导管和第二导管均为塑料管，可以起到绝缘的作用。

根据本发明的一个实施例，两两相邻的矿块1之间沿矿体走向留有间柱9，间柱9不回采，可以保证矿块1内采场3的稳定性。

下面结合图1来描述根据本发明实施例的针对缓倾斜薄矿体上方有不稳定岩层的中深孔采矿方法的一个具体示例。在该实施例中，包括如下步骤：

矿块1结构布置，沿矿体走向和倾向布置矿块1，两两相邻的矿块1之间沿矿体走向留有间柱9，间柱9不回采；矿块1内沿矿体倾向布置切割上山2，切割上山2的后端与回风巷道7连通且前端与脉内运输巷8连通，在切割上山2的两侧沿矿体倾向划分多个采场3，最后的采场3的后侧与回风巷道7相邻，每一采场3在矿体走向方向上具有第一端和第二端，第一端靠近切割上山2，第二端远离切割上山2，矿块1内在位于每一采场3的前侧自第一端向第二端布置超前掘进巷道4，最前的超前掘进巷道4与脉内运输巷8相邻，多个采场3采用工作面梯度式推进；在位于每一掘进巷道后侧的采场3内的空区31布置连续胶结矿柱5，连续胶接矿柱采用充填袋构筑而成，连续胶接矿柱边生产边构筑。

凿岩，采用低矮式中深孔凿岩台车对每一采场3的不稳定岩层及矿体层分别钻凿与矿体倾向平行的贯穿于采场3的不稳定岩层炮孔和矿体层炮孔，不稳定岩层炮孔凿岩完毕立即插入第一塑料导管，矿体层炮孔凿岩完毕立即插入第二塑料导管，第一塑料导管的孔径大于第二塑料管的孔径；

爆破出矿，每一采场3爆破时，先在第一导管内装满药，采用抛掷爆破方式爆破不稳定岩层，部分岩石爆破时直接回填采场3内的空区31，且每一采场3内的空区31回填时留有沿矿体倾向延伸的作业空间6，作业空间6连通于相邻两个超前掘进巷道4；其余部分岩石通过遥控低矮式推土机推出采场3，并用低矮式铲运机转运至卡车向外运出；待不稳定岩层清理完毕后，再对矿体层的第二导管内间隔装药方式并爆破，以使矿体层的矿石松动，采用遥控低矮式推土机将松动的矿石推出采场3，并用低矮式铲运机转运至卡车运出。

该实施例充分利用较成熟的抛掷爆破技术将废石回填空区31，有效降低运营成本；采用低矮式无轨设备进行凿岩、出矿，由充填袋形成连续矿柱，生产效率高，工人的安全能得到充分保障。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种针对缓倾斜薄矿体上方有不稳定岩层的中深孔采矿方法，其特征在于，包括如下步骤：

矿块结构布置，沿矿体走向和倾向布置矿块，所述矿块内沿矿体倾向布置切割上山，所述切割上山的后端与回风巷道连通且前端与脉内运输巷连通，在所述切割上山的两侧沿矿体倾向划分多个采场，最后的所述采场的后侧与回风巷道相邻，每一所述采场在矿体走向方向上具有第一端和第二端，所述第一端靠近所述切割上山，所述第二端远离所述切割上山，所述矿块内在位于每一所述采场的前侧自所述第一端向所述第二端布置超前掘进巷道，多个所述采场采用工作面梯度式推进；在位于每一所述超前掘进巷道后侧的所述采场内的空区布置连续胶结矿柱；

凿岩，采用低矮式中深孔凿岩台车对每一所述采场的不稳定岩层及矿体层分别钻凿与矿体倾向平行的不稳定岩层炮孔和矿体层炮孔，所述不稳定岩层炮孔凿岩完毕立即插入第一导管，所述矿体层炮孔凿岩完毕立即插入第二导管；

爆破出矿，每一所述采场爆破时，先在所述第一导管内装药，爆破不稳定岩层，部分岩石爆破时直接回填所述采场内的所述空区，且每一所述采场内的所述空区回填时留有沿矿体倾向延伸的作业空间，所述作业空间连通于相邻两个所述超前掘进巷道；其余部分岩石通过遥控低矮式推土机推出采场，并用低矮式铲运机转运至卡车向外运出；待不稳定岩层清理完毕后，再对矿体层的所述第二导管内装药爆破，以使矿体层的矿石松动，采用遥控低矮式推土机将松动的矿石推出采场，并用低矮式铲运机转运至卡车运出。

2.根据权利要求1所述的针对缓倾斜薄矿体上方有不稳定岩层的中深孔采矿方法，其特征在于，在矿体倾向方向上，两两相邻的所述采场中的在后所述采场的生产进度比在前所述采场的产生进度快。

3.根据权利要求1所述的针对缓倾斜薄矿体上方有不稳定岩层的中深孔采矿方法，其特征在于，所述连续胶结 矿柱采用充填袋构筑而成，所述连续胶结 矿柱边生产边构筑。

4.根据权利要求1所述的针对缓倾斜薄矿体上方有不稳定岩层的中深孔采矿方法，其特征在于，每一所述采场中，所述不稳定岩层炮孔和所述矿体层炮孔沿矿体倾向贯穿于所述采场。

5.根据权利要求1所述的针对缓倾斜薄矿体上方有不稳定岩层的中深孔采矿方法，其特征在于，所述第一导管的孔径大于所述第二导管的孔径。

6.根据权利要求1所述的针对缓倾斜薄矿体上方有不稳定岩层的中深孔采矿方法，其特征在于，每一所述采场的不稳定岩层爆破时，所述第一导管中装满药并采用抛掷爆破方式爆破。

7.根据权利要求1所述的针对缓倾斜薄矿体上方有不稳定岩层的中深孔采矿方法，其特征在于，每一所述采场的矿体层爆破时，所述第二导管中间隔装药爆破，以使矿体层的矿石松动。

8.根据权利要求1所述的针对缓倾斜薄矿体上方有不稳定岩层的中深孔采矿方法，其特征在于，所述第一导管和第二导管均为塑料管。

9.根据权利要求1所述的针对缓倾斜薄矿体上方有不稳定岩层的中深孔采矿方法，其特征在于，两两相邻的所述矿块之间沿矿体走向留有间柱，所述间柱不回采。

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