CN110359914B - 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

一种缓倾斜中厚矿体安全、低成本组合分段采矿方法
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 (2)

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;
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)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;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。
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。
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