CN110359914A - 一种缓倾斜中厚矿体安全、低成本组合分段采矿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种缓倾斜中厚矿体安全、低成本组合分段采矿方法，沿矿体垂直方向每隔10～15m交替布置下分段采场(2)和上分段采场(3)，下分段采场(2)和上分段采场(3)组合成一个回采单元(1)，在回采单元(1)端部划出间柱(4)；下分段采场(2)内以切割天井(10)为自由面形成切割槽，矿石落入堑沟(9)，利用铲运机在装矿进路(8)中装矿，经出矿巷道(7)运搬至矿石溜井(11)中，再下放至运输巷道(12)装车运出。本发明将两个分段采场划成一个回采单元开采，共用出矿巷道、矿石溜井、斜坡道联络道等工程，降低了采准成本，节省了采准工作准备时间，提高了开采效率。采出废石既可加工成建材销售，又为尾砂充填新增堆存空间。
Description
技术领域
本发明属于地下矿山开采技术领域，具体涉及一种缓倾斜中厚矿体的开采方法，可在黑色、有色、化工等非煤固体矿山地下开采中广泛应用。
背景技术
缓倾斜中厚矿体为倾角5°～30°，厚度4～15m的矿体。由于其固有的开采技术条件，一直被视为难采矿体。因矿体倾角较小，采用运搬设备进入采场出矿，作业很不安全，或开掘下盘底部结构装矿，因矿体厚度相对不大，造成采切工程量大、采矿成本高。
国内外矿山在缓倾斜中厚矿体开采方面，大多数仍主要采用房柱法或下盘底部结构的空场法开采。该两种方法难以兼顾缓倾斜中厚矿体的安全和低成本开采。主要表现在：
(1)采用房柱法开采缓倾斜中厚矿体，因矿体倾角较小，崩落矿石不能完全借助于自重放出，必须使用运搬设备进入采场内出矿，随着顶板暴露面积逐渐扩大，在尚无成熟可靠的顶板检护设备条件下，作业很不安全；且矿块内需留设点柱、顶底柱及间柱，矿量损失量大。
(2)沿垂直方向每隔10～15m将矿体划分分段，采用下盘底部结构的空场法开采缓倾斜中厚矿体。该方法需在每个分段均布置出矿底部结构，包括出矿巷道、装矿进路、堑沟、溜井及联络道等工程，因矿体厚度不大，造成采切比大、采矿成本大幅度提高。
可见，目前针对缓倾斜中厚矿体开采尚无安全、低成本的开采方法。
此外，以前的单分段地下开采工艺，从节约能源的角度出发，需要尽可能降低采矿贫化率，一般控制在10％～15％以下。但这种开采方法，矿石开采后供尾矿充填用的井下空间不足，无法满足全尾矿充填的需要。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的作业不安全、矿量损失大、采切比大、采矿成本等问题，而提供一种缓倾斜中厚矿体安全、低成本组合分段采矿方法。该方法针对缓倾斜中厚矿体赋存特点，在保障安全的前提下，尽可能降低开采成本，并充分回收矿产资源的开采方法。
为实现本发明的上述目的，本发明一种缓倾斜中厚矿体安全、低成本组合分段采矿方法采用以下技术方案：
本发明利用组合开采理念，将两个分段划成一个单元统一开采，既避免了运搬设备进入采场作业的安全隐患，又大大简化了采切工程量、降低了采切成本，同时采掘下盘岩石为尾砂充填新增堆存空间，解决了尾砂地表堆存问题。
1)沿矿体垂直方向每隔10～15m交替布置下分段采场和上分段采场；
2)将将相邻的下分段采场和上分段采场组合成一个回采单元，在回采单元端部划出间柱，先回采下分段采场，再回采上分段采场；
3)完成下分段采场的采准工程，包括出矿巷道、装矿进路、堑沟、矿石溜井，采准工程的布置结构为：出矿巷道布置在回采单元下部中央，下分段采场和上分段采场的下部中间区域各自布置堑沟，出矿巷道和堑沟之间设装矿进路，矿石溜井布置在间柱内出矿巷道的一侧，矿石溜井的下部与运输巷道联通；
4)完成切割工程，在下分段采场内利用切割天井为自由面采用中深孔爆破，形成切割槽，切割天井的下端与堑沟联通；
5)采场落矿：以切割槽为自由面，采用中深孔向两侧后退式爆破，矿石落入堑沟；
6)矿石运搬：采用铲运机将堑沟中矿石经装矿进路和出矿巷道，卸入矿石溜井后下放至位于矿体脉外下盘的运输巷道运出；
7)采场出矿完毕：重复5)、6)工序，直至下分段采场出矿完毕，在此过程中，控制下分段采场采矿贫化率10％～18％，采出的废石作为建筑材料销售；
8)充填工作：对下分段采场通道进行封闭，封闭墙强度满足设计要求后，保证充填接顶效果，形成充填体；
9)回采并充填上分段采场：依次重复3)、4)、5)、6)、7)、8)工序回采并充填上分段采场，并控制上分段采场采矿贫化率20％～35％，采出的废石作为建筑材料销售。
所述回采单元长度为60～100m、高度为20～30m，回采单元长度以80～100m为佳；所述的间柱宽为9～12m。
所述的下分段采场和上分段采场共用斜坡道联络道、出矿巷道和矿石溜井。
所述的上分段采场采掘的下盘废石加工成建材外卖，并为尾砂充填新增堆存空间，实现绿色开采。
本发明一种缓倾斜中厚矿体安全、低成本组合分段采矿方法采用以上技术方案后，具有下列积极效果：
(1)采用下盘布置底部结构的出矿方案，避免了人工及运搬设备直接进入采场顶板作业，作业安全得到保障；
(2)将两个分段划成一个回采单元，两个分段采场共同利用斜坡道联络道、出矿巷道、溜井等其它联络道工程，采准工程量比传统单分段采矿法降低了20～30％，并省去部分采切工程准备时间，降低了采矿成本，提高了生产效率；
(3)上分段采场因其底部结构布置在下盘岩石中，虽造成矿石贫化率增加，但一方面可通过分采或大块抛尾方式，将废石分离并加工成建材外卖，由于国家禁止采石场运行，建材类废石价格高达每吨80～100元，多采废石作为建材销售，不仅可抵销其回采成本，而且会带来巨大的经济效益；另一方面，采掘下盘岩石为尾砂充填新增堆存空间，进一步减少地表尾砂堆存量，实现绿色开采。
附图说明
图1为本发明一种缓倾斜中厚矿体安全、低成本组合分段采矿方法的主视图。
图2为本发明一种缓倾斜中厚矿体安全、低成本组合分段采矿方法的底部结构布置图。
图3为本发明一种缓倾斜中厚矿体安全、低成本组合分段采矿方法的生产工艺流程图。
附图标记为：
1－回采单元；2－下分段采场；3－上分段采场；4－间柱；5－采区斜坡道；6－斜坡道联络道；7－出矿巷道；8－装矿进路；9－堑沟；10－切割天井；11－矿石溜井；12－运输巷道；13-充填体。
具体实施方式
为更好地描述本发明，下面结合附图对本发明一种缓倾斜中厚矿体安全、低成本组合分段采矿方法做进一步详细描述。
由图3所示的本发明一种缓倾斜中厚矿体安全、低成本组合分段采矿方法的生产工艺流程图并结合图1、图2看出，本发明一种缓倾斜中厚矿体安全、低成本组合分段采矿方法，采用以下工艺、步骤：
1)沿矿体垂直方向每隔10～15m交替布置下分段采场2和上分段采场3。
2)将将相邻的下分段采场2和上分段采场3组合成一个回采单元1，在回采单元1端部划出间柱4，采区斜坡道5布置在矿体下盘，斜坡道联络道6布置在矿体下盘间柱4中部，斜坡道联络道6与采区斜坡道5联通。回采单元1长度为60～100m、高度为20～30m，所述的间柱4宽10m。
先回采下分段采场2，再回采上分段采场3；人行、材料及设备由采区斜坡道5和斜坡道联络道6进出回采单元1。
3)完成下分段采场2的采准工程，包括出矿巷道7、装矿进路8、堑沟9、矿石溜井11，采准工程的布置结构为：出矿巷道7布置在回采单元1下部中央，下分段采场2和上分段采场3的下部中间区域各自布置堑沟9，出矿巷道7和堑沟9之间设装矿进路8，矿石溜井11布置在间柱4内出矿巷道7的一侧，矿石溜井11的下部与运输巷道12联通；下分段采场2和上分段采场3共用斜坡道联络道6、出矿巷道7和矿石溜井11。
4)完成切割工程，在下分段采场2内利用切割天井10为自由面采用中深孔爆破，形成切割槽，切割天井10的下端与堑沟9联通；
5)采场落矿：以切割槽为自由面，采用中深孔向两侧后退式爆破，矿石落入堑沟9；
6)矿石运搬：采用铲运机将堑沟9中矿石经装矿进路8和出矿巷道7，卸入矿石溜井11后下放至位于矿体脉外下盘的运输巷道12运出；
7)采场出矿完毕：重复5)、6)工序，直至下分段采场2出矿完毕，在此过程中，控制下分段采场2采矿贫化率10％～18％，采出的废石作为建筑材料销售；
8)充填工作：对下分段采场2通道进行封闭，封闭墙强度满足设计要求后，保证充填接顶效果，形成充填体13；
9)回采并充填上分段采场3：依次重复3)、4)、5)、6)、7)、8)工序，并控制上分段采场3采矿贫化率20％～35％，采出的废石作为建筑材料销售，并为尾砂充填新增堆存空间，实现绿色开采。
本发明将两个分段采场划成一个回采单元开采，可共用出矿巷道、矿石溜井、斜坡道联络道等工程，既避免了运搬设备进入采场作业的安全隐患，又大大简化了采切工程量、降低了采切成本，并节省了采准工作准备时间，提高了开采效率。同时，采掘下盘废石既可加工成建材外卖，又为尾砂充填新增堆存空间，解决了尾砂地表堆存问题。
本发明已在国内某200万吨地下铁矿开采中应用，每年降低采掘费用1000多万元，多采出建材用废石40万吨，增加销售收入3200万元，并解决了15万m3尾矿堆存空间，解决了此前全尾矿充填空间不足的难题，取得了意想不到的经济效益和社会、环境效益。
Claims (4)
1.一种缓倾斜中厚矿体安全、低成本组合分段采矿方法，其特征在于采用以下技术方案：
1)沿矿体垂直方向每隔10～15m交替布置下分段采场(2)和上分段采场(3)；
2)将将相邻的下分段采场(2)和上分段采场(3)组合成一个回采单元(1)，在回采单元(1)端部划出间柱(4)，采区斜坡道(5)布置在矿体下盘，斜坡道联络道(6)布置在矿体下盘间柱(4)中部，斜坡道联络道(6)与采区斜坡道(5)联通；先回采下分段采场(2)，再回采上分段采场(3)；
3)完成下分段采场(2)的采准工程，包括出矿巷道(7)、装矿进路(8)、堑沟(9)、矿石溜井(11)，采准工程的布置结构为：出矿巷道(7)布置在回采单元(1)下部中央，下分段采场(2)和上分段采场(3)的下部中间区域各自布置堑沟(9)，出矿巷道(7)和堑沟(9)之间设装矿进路(8)，矿石溜井(11)布置在间柱(4)内出矿巷道(7)的一侧，矿石溜井(11)的下部与运输巷道(12)联通；
4)完成切割工程，在下分段采场(2)内利用切割天井(10)为自由面采用中深孔爆破，形成切割槽，切割天井(10)的下端与堑沟(9)联通；
5)采场落矿：以切割槽为自由面，采用中深孔向两侧后退式爆破，矿石落入堑沟(9)；
6)矿石运搬：采用铲运机将堑沟(9)中矿石经装矿进路(8)和出矿巷道(7)，卸入矿石溜井(11)后下放至位于矿体脉外下盘的运输巷道(12)运出；
7)采场出矿完毕：重复5)、6)工序，直至下分段采场(2)出矿完毕，在此过程中，控制下分段采场(2)采矿贫化率10％～18％，采出的废石作为建筑材料销售；
8)充填工作：对下分段采场(2)通道进行封闭，封闭墙强度满足设计要求后，保证充填接顶效果，形成充填体(13)；
9)回采并充填上分段采场(3)：依次重复3)、4)、5)、6)、7)、8)工序，并控制上分段采场(3)采矿贫化率20％～35％，采出的废石作为建筑材料销售。
2.如权利要求1所述的一种缓倾斜中厚矿体安全、低成本组合分段采矿方法，其特征在于：所述回采单元(1)长度为60～100m、高度为20～30m，所述的间柱(4)宽9～12m。
3.如权利要求1或2所述的一种缓倾斜中厚矿体安全、低成本组合分段采矿方法，其特征在于：所述的下分段采场(2)和上分段采场(3)共用斜坡道联络道(6)、出矿巷道(7)和矿石溜井(11)。
4.如权利要求3所述的一种缓倾斜中厚矿体安全、低成本组合分段采矿方法，其特征在于：所述的上分段采场(3)采掘的下盘废石加工成建材外卖，并为尾砂充填新增堆存空间，实现绿色开采。
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