CN110656939B - 用于遇水泥化围岩的急倾斜中厚矿体大阶段高效采矿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于遇水泥化围岩的急倾斜中厚矿体大阶段高效采矿方法，属于采矿技术领域。该方法首先进行采准与切割，然后进行回采与充填。具体的，沿矿体走向将矿体划分为若干采场，各采场采用隔一采一的顺序进行回采，采场分矿柱和矿房，矿房长度是矿柱长度的2倍，分两步骤回采，一步骤回采矿柱，二步骤回采矿房。回采方式采用VCR落矿，首先进行预切顶，采用高强度膏体充填构筑人工假顶，在人工假顶下开挖凿岩硐室，保证凿岩的安全性，假顶构筑的同时，开挖拉底巷道。采用干式潜孔钻机进行深孔凿岩，VCR法落矿，嗣后进行膏体充填。该方法防止了围岩的遇水泥化，保证了采场安全，具有生产能力大、矿石回采率大、贫损率低的特点。
Description
技术领域
本发明涉及采矿技术领域，特别是指一种用于遇水泥化围岩的急倾斜中厚矿体大阶段高效采矿方法。
背景技术
我国复杂难采矿床资源量大，开采效率低、安全性差，实现复杂难采矿床安全高效开采是提高我国金属资源保证度的重要途径。因此，需寻求一种适用于遇水泥化围岩的急倾斜中厚矿体大阶段高效采矿方法，以实现矿产资源的安全、经济、高效开采。
针对遇水泥化破碎围岩的急倾斜中厚矿体的开采方法原来主要采用浅孔留矿法。人员需分多次进入采场，进行挑顶和平整场地工作，作业效率低，安全性差。而且随着开采深度的增加，采场一直未进行充填，导致地表塌陷，井下地压显现，矿石回采率较低。分层充填采矿法无法同时进行凿岩、爆破和出矿，生产作业线较长，因此，其生产能力较低，效率低。垂直深孔球状药包后退式(VCR)落矿嗣后充填采矿方法生产效率高，但是适用于稳固的矿岩。因此，一种适用于遇水泥化围岩的急倾斜中厚矿体大阶段高效采矿方法显得尤为必要，既能克服遇水泥化围岩的恶劣采矿条件，又可实现安全高效采矿。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于遇水泥化围岩的急倾斜中厚矿体大阶段高效采矿方法。
该方法包括步骤如下：
(一)采准与切割：
对采场最上一个分层开采，宽度为矿体水平厚度；铲运机出矿，矿石由阶段运输巷卸入溜井，回采结束在采场中布筋后进行高强度膏体充填(充填强度4-5MPa)，构筑成人工假顶；
由阶段运输巷向高强度人工假顶下掘进联络道，并延伸至矿体中央位置，沿矿体走向方向掘进凿岩硐室；
每个采场开挖出矿穿脉至矿体，并沿矿体走向方向掘进拉底巷道，斜向上(角度与水平方向大于30°)挑顶形成底部出矿结构；
(二)回采与充填：
采场分两步骤回采，一步骤回采采场矿柱，二步骤回采矿房；采用VCR法落矿，在凿岩硐室通过干式潜孔钻机开凿深孔，利用球状药包爆破；一步骤对矿柱回采结束构筑充填挡墙，进行高强度膏体充填(充填强度1-2MPa)，养护期结束后，实施二步骤矿房回采，二步骤矿房回采结束后构筑充填挡墙，进行低强度膏体充填(充填强度0.3-0.6MPa)。
其中，步骤(一)中每个采场分为一个矿房和两个矿柱，矿柱长度为10～12m，矿房的长度为20～24m，采场宽度与矿体厚度相同，为6～8m，采场高度40m。
步骤(二)中二步骤矿房回采为对矿房进行一次性开采。
步骤(二)中爆破时，炮孔径为130mm，炮孔垂直深孔扇形布置，由下至上多分层多排微差爆破；每一次爆破一层，每层高度5～8m，一个炮孔总共进行4～6次爆破；每次爆破完毕出矿40％，补偿空间不小于崩矿体积的30％，直至采场顶板。
上述炮孔分层不少于4层，每层爆破高度不超过8m。
膏体充填所用的充填料浆满足膏体标准，不泌水、不分层、不离析。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
本发明方法按垂直矿体走向划分为采场，采场隔一采一，采场又划分为矿柱与矿房，矿房长度是矿柱长度的2倍，采场分两步骤回采，一步骤采矿柱和二步骤采矿房。可两个采场或多个采场进行同时回采，回采与充填可同时进行，互不干扰，生产能力大，效率高。
本发明采用膏体充填技术，充填料浆不泌水、不分层、不离析；避免了水对围岩的影响，提高围岩的稳定性。另外，一步骤高强度膏体充填，二步骤采用低强度膏体充填，二步骤矿房尺寸大于一步骤矿柱尺寸，这样就大大降低充填成本。
本发明构筑基于高强度膏体的人工假顶，在人工假顶下开挖凿岩，凿岩工作安全性高。
本发明采用干式潜孔钻机凿岩，降低了水对矿岩的影响，提高围岩的强度，减少垮冒，回收率高，贫化率大大降低。
本发明采用VCR法落矿，工人不进入采场，生产能力大，安全程度高。
本发明采用“强采、强出、强充”的策略，在上下盘围岩稳定期间，完成采场的回采工作，生产能力大，效率高，作业安全。
附图说明
图1为本发明的用于遇水泥化围岩的急倾斜中厚矿体大阶段高效采矿方法示意图；
图2为图1中II-II剖面示意图；
图3为图1中I-I剖面示意图。
其中：1-膏体；2-人工假顶；3-爆堆；4-矿体；5-凿岩硐室；6-联络道；7-出矿穿脉；8-深孔；9-阶段运输巷；10-充填挡墙；11-拉底巷道。
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。
本发明提供一种用于遇水泥化围岩的急倾斜中厚矿体大阶段高效采矿方法。
如图1、图2和图3所示，该方法包括步骤如下：
(一)采准与切割：
(1)构筑人工假顶2：对采场最上一个分层的开采，宽度为矿体水平厚度。铲运机出矿，矿石由阶段运输巷9卸入溜井，回采结束在采场中布筋后用膏体1进行高强度膏体充填，最终构筑成人工假顶2；
(2)开挖凿岩硐室5：由阶段运输巷道9向高强度人工假顶2下掘进联络道6，并延伸至矿体中央位置，沿矿体走向方向掘进凿岩硐室5；
(3)形成底部出矿结构：每个采场开挖出矿穿脉7至矿体，并沿矿体走向方向掘进拉底巷道11，斜向上挑顶形成底部出矿结构。
(二)回采与充填
(1)采场分两步骤开采，一步骤回采采场矿柱，二步骤回采矿房；
(2)凿岩：在矿体4中通过干式潜孔钻机开凿深孔8，孔径130mm，垂直深孔扇形布置；
(3)爆破：采用VCR法落矿，对爆堆3由下至上多分层多排微差爆破；每一次爆破一层，一个炮孔总共进行4～6次爆破；
(4)出矿：每次爆破完毕出矿40％，原则上补偿空间应不小于崩矿体积的30％，直至采场顶板；
(5)充填：一步骤对矿柱回采结束构筑充填挡墙10，进行高强度膏体充填，养护期结束后，实施二步骤矿房回采，回采结束后构筑充填挡墙10，进行低强度膏体充填。
下面结合具体实施例予以说明。
在具体应用中，该急倾斜中厚矿体的倾角为85°，厚度为6～8m，矿体沿走向长度为1500～2000m，该矿岩硬度小f≤3，为典型的软岩矿体。矿体上下盘为泥岩，具有遇水泥化的特性，矿体开采受地下水的影响大，工程地质条件属于差的类型。
(一)采准切割
沿走向方向将矿体划分为若干采场，采场高为中段高40m，长度为30m。水平方向上各采场采用“隔一采一”的顺序进行回采，采场内两步骤回采，即先采矿柱7.5m，后采矿房15m；拉底层采用浅孔落矿，回采方式采用VCR落矿，嗣后充填。深孔凿岩硐室布置在采场顶部中央位置，规格为2.6m×2.6m。靠近下盘处留矿柱作为出矿底部结构。
出矿穿脉：每个采场4条出矿穿脉至矿体，中心距为7.5m，长度20m，断面尺寸为2.4m×2.5m。
底部结构：矿体走向方向掘进拉底巷道，断面尺寸为2.4m×2.5m，斜向上挑顶形成底部出矿结构；
凿岩硐室：由上阶段出矿运输巷道向高强度充填假顶下掘进联络道，并延伸至矿体中央位置，沿矿体走向方向掘进凿岩硐室，硐室尺寸为2.6m×2.6m。
人工假顶：在采场回采之前，首先进行下一分段最上一个分层的开采，高3m，宽度为矿体水平厚度。铲运机出矿，矿石由出脉外运输巷卸入溜井回采结束之后进行高强度充填，充填高度为2m；在长度方向上，每隔3m，在两帮围岩打1.5m×1.5m×1.5m的洞。6m矿体厚度，由此形成充填假顶跨度为9m。
凿岩爆破：在采场底部采用7655凿岩机浅孔爆破，拉底层高度2.5m，规格为2.4m×2.5m；采场用VCR法垂直深孔扇形爆破，采用干式潜孔凿岩，孔径130mm，孔深约为32m，孔底距为3m，孔排距为3m；采用多排多分层微差爆破，每一次爆破一层，一个炮孔总共进行4次爆破。
采场回采：矿柱矿房两步骤回采，先采采场两端矿柱，矿柱充填体养护期结束后，对矿房一次性开采。每次爆破完毕出矿40％，原则上补偿空间应不小于崩矿体积的30％，直至采场顶板。
挡墙构筑：采用尺寸为240×120×60mm红砖砌墙，墙体厚度370mm，外侧抹灰10mm，密封挡墙，严禁漏浆。挡墙底部以及侧帮采用人工刻槽的方法，槽宽为墙厚，槽深100mm。
膏体充填：一步骤高强度充填28天强度要求为4～5MPa时，充填配比为：灰砂比1：5，废石：尾砂为1：3～5，膏体浓度73～76％。二步骤低强度充填28天膏体强度要求1～2MPa，灰砂比1：10～12，废石：尾砂为1：3～5，膏体浓度为74～76％。
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 (8)
1.一种用于遇水泥化围岩的急倾斜中厚矿体大阶段高效采矿方法，其特征在于：包括步骤如下：
(一)采准与切割：
对采场最上一个分层开采，宽度为矿体水平厚度；铲运机出矿，矿石由阶段运输巷(9)卸入溜井，回采结束在采场中布筋后进行高强度膏体充填，构筑成人工假顶(2)；
由阶段运输巷(9)向高强度人工假顶(2)下掘进联络道(6)，并延伸至矿体中央位置，沿矿体走向方向掘进凿岩硐室(5)；
每个采场开挖出矿穿脉(7)至矿体，并沿矿体走向方向掘进拉底巷道(11)，斜向上挑顶形成底部出矿结构；
(二)回采与充填：
采场分两步骤回采，一步骤回采采场矿柱，二步骤回采矿房；采用VCR法落矿，在凿岩硐室通过干式潜孔钻机开凿深孔，利用球状药包爆破；一步骤对矿柱回采结束构筑充填挡墙(10)，进行高强度膏体充填，养护期结束后，实施二步骤矿房回采，二步骤矿房回采结束后构筑充填挡墙(10)，进行低强度膏体充填。
2.根据权利要求1所述的用于遇水泥化围岩的急倾斜中厚矿体大阶段高效采矿方法，其特征在于：所述步骤(一)中每个采场分为一个矿房和两个矿柱，矿柱长度为10～12m，矿房的长度为20～24m，采场宽度与矿体厚度相同，为6～8m，采场高度40m。
3.根据权利要求1所述的用于遇水泥化围岩的急倾斜中厚矿体大阶段高效采矿方法，其特征在于：所述步骤(一)中回采结束在采场中布筋后进行高强度膏体充填，膏体充填强度为4-5MPa；所述步骤(二)中一步骤对矿柱回采结束构筑充填挡墙的膏体充填强度为1-2MPa；二步骤矿房回采结束后构筑充填挡墙的膏体充填强度为0.3-0.6MPa。
4.根据权利要求1所述的用于遇水泥化围岩的急倾斜中厚矿体大阶段高效采矿方法，其特征在于：所述步骤(一)中斜向上挑顶与水平方向的角度大于30°。
5.根据权利要求1所述的用于遇水泥化围岩的急倾斜中厚矿体大阶段高效采矿方法，其特征在于：所述步骤(二)中二步骤矿房回采为对矿房进行一次性开采。
6.根据权利要求1所述的用于遇水泥化围岩的急倾斜中厚矿体大阶段高效采矿方法，其特征在于：所述步骤(二)中爆破时，炮孔径为130mm，炮孔垂直深孔扇形布置，由下至上多分层多排微差爆破；每一次爆破一层，一个炮孔总共进行4～6次爆破；每次爆破完毕出矿40％，补偿空间不小于崩矿体积的30％，直至采场顶板。
7.根据权利要求6所述的用于遇水泥化围岩的急倾斜中厚矿体大阶段高效采矿方法，其特征在于：所述炮孔分层不少于4层，每层爆破高度不超过8m。
8.根据权利要求1所述的用于遇水泥化围岩的急倾斜中厚矿体大阶段高效采矿方法，其特征在于：所述膏体充填所用的充填料浆不泌水、不分层、不离析。
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