CN110905515B - 一种复杂矿体的联合充填采矿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种复杂矿体的联合充填采矿方法。所述联合充填采矿方法采用上向水平分层进路充填法与分段分条充填法联合的采矿方法，将采场沿矿体走向布置，由三个分段组成，将每个分段划分为四个水平分层，且按自下而上分层顺序进行开采，在每个分层内划分盘区和进路。采用回采矿柱‑回采矿房交替式回采的方式依次进行回采，各进路回采完毕后用优化配比的尾砂胶结充填料进行充填。本发明提供的尾砂胶结充填体抗压强度大，采场充填工艺稳固安全。本发明提供的联合充填采矿方法，具备适应矿体形态变化的能力强灵活性大、生产能力大、生产成本低、回采安全可靠、采矿损失贫化低、采矿作业环境好的优点。
Description
技术领域
本发明涉及采矿技术，尤其涉及一种复杂矿体的联合充填采矿方法。
背景技术
随着社会与经济发展需求的日益增长，采矿技术也随之进步和日益完善，矿产资源开采逐渐向矿体深部发展，其地质条件恶化，破碎岩体增多，地应力增大，带来了深部地压、作业环境恶化、通风和生产成本急剧增加等一系列问题，导致采矿生产能力下降和矿产资源不能进行充分回收。因此，在矿山资源开采时，采矿方法的选择合理与否直接关系到矿山的作业安全与经济效益。特别是矿岩破碎、矿体不稳固、开采技术条件复杂的矿体，其采矿方法的合理选择一直是采矿工程技术领域的一大难题。
申请号为CN201811462124.6的发明专利公开了一种联合充填采矿方法。该联合充填采矿方法首先设定矿区的矿脉走向为长度方向X，设定矿区的水平厚度方向为宽度方向Y，设定矿区的竖直厚度方向为高度方向Z；具体包括：矿区分块步骤、矿块分层步骤、以及矿层开采步骤。该联合充填采矿方法适用于矿岩均不稳固条件下的较难开采的水平、缓倾斜及中厚的地下矿体，通过将矿区划分成多个矿块，将矿块划分成多个矿层，并对每个矿层的不同开采区进行依次开采。但是该方法的不足之处在于：存在施工工艺复杂，现场管理难度大、生产成本高的缺点，不能很好得满足安全高效经济回采的要求。
申请号为CN201110167825.9的发明专利公开了一种适合于极复杂矿体开采的进路式上向水平分层充填采矿法。首先进行矿体的矿块划分，在矿体的底部预留8m高的底柱，矿体的顶部开设回风巷道，再进行采准施工，包括先在底柱中开设运输巷道，沿运输巷道分别向上开设设备井、人行井、矿石溜井通往采场，其特征是：采矿区矿体下盘与矿体平底，与运输巷道同一垂面掘出辅助作业巷道宽4m，高2.8m，施工完后，向上充填通风天井连通回风巷道，然后进行采矿施工，采矿施工是通过一次进路与二次进路等距离交叉掘进，上向回采，交叉填充直至采到矿体的顶部。该方法综合了传统的上向水平充填采矿法和上向进路充填采矿法的优点，能在极复杂地质条件下低成本回收矿石资源。但是该方法的不足之处在于：存在现场管理困难、生产成本高、工序复杂的缺点。
申请号为CN201711017402.2的发明专利公开了一种极厚大不稳固矿体的上向分层点柱式充填采矿方法。在矿体开采工程中，在矿房内划分多个矿石采场，并留设连续垂直点柱，准系统包括脉外斜坡道、脉外分段沿脉联络巷、分层联络巷、采区进风天井和采区回风天井，采用上向分层点柱式充填采矿法开采，矿块内自下而上分层开采，采一层，充填一层。该方法具有机械化程度高，各工序间转化快，矿石损失贫化小等特点。但是方法的不足之处在于：存在工序复杂、作业安全性能不佳的问题。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种复杂矿体的联合充填采矿方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种复杂矿体的联合充填采矿方法。所述联合充填采矿方法采用将上向水平分层进路充填法与分段分条充填法联合的采矿方法，包括如下步骤：
S1、采场划分：采场沿矿体走向布置，宽度为矿体水平厚度；开采中段高度45～60m，由三个分段组成，分段高度15～20m；将每个所述分段划分4个水平分层且按自下而上分层顺序进行开采，分层回采高度3.5～5m，分层进路规格(4～5)m×(3～4)m，所述分层进路的相邻上下两层采用分别垂直布置或沿走向交错布置；
S2、采切工程：包括分段运输巷、分段联络道、溜井、充填井、转层联络道、分层联络道、进路联络道、分段凿岩巷联络道、分段凿岩巷道；由斜坡道向所述矿体掘进所述分段联络道，在矿体下盘脉外布置所述分段运输巷，每个所述分段由若干个所述转层联络道与所述矿体相连；自所述转层联络道向所述矿体掘进水平分层的所述进路联络道贯穿所述矿体，将分层矿体划分为盘区，所述分段运输巷负担4个所述水平分层；采切顺序为：先从所述分段运输巷掘进所述分层联络道进入矿体，沿矿体下盘掘进所述进路联络道；再从所述分段运输巷掘进所述分段联络道进入矿体，在下盘脉外位置掘进所述分段凿岩巷联络道，再从所述凿岩巷联络道预定位置掘进分段凿岩巷道；
S3、采场回采：矿块垂直矿体走向布置，划分矿房、矿柱、上盘矿体；所述矿房宽度为12～15m，所述矿柱宽度为4～6m，所述上盘矿体宽度为4～6m；先用所述上向水平分层进路充填法回采所述矿柱和所述上盘矿体，使所述矿房的两帮和上盘形成稳固的充填体，然后采用中深孔爆破技术回采所述矿房；所述盘区采用回采所述矿柱-回采所述矿房交替式回采的方式依次进行回采；所述采场回采工艺，包括凿岩爆破、通风和出矿工序；
S4、采场充填：每个进路回采完成后，进行充填工艺，包括采场清理、平场、钢筋网铺设、砌筑充填挡墙、架设所述充填井和铺设充填管道。
优选的，在步骤S3中，所述出矿工序，具体步骤为：将铲运机由所述分段运输巷经所述分层联络巷进入所述采场装矿，铲取矿石后卸往所述溜井，进行溜矿。
优选的，在步骤S4中，每个进路回采完毕后，用尾砂胶结充填料进行充填。
优选的，在步骤S4所述充填工艺中，所述尾砂胶结充填料充填形成的充填体7d单轴抗压强度大于2.0MPa，28d单轴抗压强度大于5.0MPa。
优选的，所述尾砂胶结充填料的原料及配比为水泥熟料5～6％、脱硫石膏9～10％、十水硫酸钠0～0.5％以及尾砂84～86％。
优选的，所述尾砂胶结充填料的原料及配比为水泥熟料5.9％、脱硫石膏9.5％、十水硫酸钠0.2％以及尾砂84.4％。
优选的，在步骤S4所述钢筋网铺设工艺中，采用三角桁架进行加固，将所述三角桁架置于金属网下面，用吊筋将底部金属网和所述三角桁架焊接在一起。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.本发明提供的一种复杂矿体的联合充填采矿方法，采用将上向水平分层进路充填法与分段分条充填法联合的采矿方法，将采场沿矿体走向布置，由三个分段组成，将每个分段划分为四个水平分层，且按自下而上分层顺序进行开采，在每个分层内划分盘区和进路；采用回采矿柱-回采矿房交替式回采的方式依次进行回采，该联合充填采矿方法具备适应矿体形态变化的能力强灵活性大、生产能力大、生产成本低、回采安全可靠、采矿损失贫化低、采矿作业环境好的优点。本发明提供的联合充填采矿方法，采矿损失贫化小，采场生产能力550t/d，采矿损失率9％，矿石贫化率5％，采矿成本120元/t，能够很好地满足该矿安全高效经济回采的要求。
2.本发明提供的一种复杂矿体的联合充填采矿方法，采用优选配比为水泥熟料5.9％、脱硫石膏9.5％、十水硫酸钠0.2％以及尾砂84.4％的尾砂胶结充填料进行充填，充填体7d单轴抗压强度大于2.0MPa，28d单轴抗压强度大于5.0MPa，充填体抗压强度大，采场充填工艺稳固安全。
3.本发明提供的一种复杂矿体的联合充填采矿方法，在钢筋网铺设工序中采用三角桁架进行加固，进一步保障了充填工艺的稳固性。
附图说明
图1为本发明提供的复杂矿体的联合充填采矿方法三视图。
附图标记：
1、分段运输巷；2、分段联络道；3、进路联络道；4、分段凿岩巷道；5、进路充填体；6、上盘进路充填体；7、充填井；8、溜井；9、分层联络道；10、矿柱充填体；11、矿房。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
请参阅图1所示，本发明提供了一种复杂矿体的联合充填采矿方法。所述联合充填采矿方法采用将上向水平分层进路充填法与分段分条充填法联合的采矿方法，包括如下步骤：
S1、采场划分：采场沿矿体走向布置，宽度为矿体水平厚度；开采中段高度45～60m，由三个分段组成，分段高度15～20m；将每个所述分段划分4个水平分层且按自下而上分层顺序进行开采，分层回采高度3.5～5m，分层进路规格(4～5)m×(3～4)m，所述分层进路的相邻上下两层采用分别垂直布置或沿走向交错布置；
S2、采切工程：包括分段运输巷1、分段联络道2、溜井8、充填井7、转层联络道、分层联络道9、进路联络道3、分段凿岩巷联络道、分段凿岩巷道4；由斜坡道向所述矿体掘进所述分段联络道2，在矿体下盘脉外布置所述分段运输巷1，每个分段由若干个所述转层联络道与所述矿体相连；自所述转层联络道向所述矿体掘进分层进路联络道3贯穿所述矿体，将分层矿体划分为盘区；所述分段运输巷负担4个所述水平分层；第一步骤为从所述分段运输巷1掘进所述分层联络道9进入矿体，沿矿体下盘掘进所述进路联络道3；第二步骤再从所述分段运输巷1掘进所述分段联络道2进入矿体，在下盘脉外位置掘进所述分段凿岩巷联络道，再从所述凿岩巷联络道指定位置掘进分段凿岩巷道4；
S3、采场回采：矿块垂直矿体走向布置，划分矿房11、矿柱、上盘矿体；所述矿房宽度为12～15m，所述矿柱宽度为4～6m，所述上盘矿体宽度为4～6m；先用所述上向水平分层进路充填法回采所述矿柱和所述上盘矿体，使所述矿房11的两帮和上盘形成稳固的充填体(矿柱充填体10、进路充填体5和上盘进路充填体6)，然后采用中深孔爆破技术回采所述矿房11；所述盘区采用回采所述矿柱-回采所述矿房11交替式回采的方式依次进行回采；所述采场回采工艺，包括凿岩爆破、通风和出矿工序；
S4、采场充填：每个进路回采完成后，进行充填工艺，包括采场清理、平场、钢筋网铺设、砌筑充填挡墙、架设所述充填井和铺设充填管道。
优选的，在步骤S3中，所述出矿工序，具体步骤为：将铲运机由所述分段运输巷经所述分层联络巷进入所述采场装矿，铲取矿石后卸往所述溜井，进行溜矿。
进一步地，在步骤S4中，每个进路回采完毕后，用尾砂胶结充填料进行充填。
进一步地，在步骤S4所述充填工艺中，所述尾砂胶结充填料充填形成的充填体7d单轴抗压强度大于2.0MPa，28d单轴抗压强度大于5.0MPa。
进一步地，所述尾砂胶结充填料的原料及配比为水泥熟料5～6％、脱硫石膏9～10％、十水硫酸钠0～0.5％以及尾砂84～86％。
进一步地，所述尾砂胶结充填料的原料及配比为水泥熟料5.9％、脱硫石膏9.5％、十水硫酸钠0.2％以及尾砂84.4％。
进一步地，在步骤S4所述钢筋网铺设工艺中，采用三角桁架进行加固，将所述三角桁架置于金属网下面，用吊筋将底部金属网和所述三角桁架焊接在一起。
下面通过实施例1并结合附图1对本发明提供的一种复杂矿体的联合充填采矿方法做进一步的详细描述。
实施例1
选取矿体为国内某破碎型复杂矿体，其特征为：矿体厚大，矿体和围岩比较破碎，上盘围岩受风化、腐蚀度高，稳固性极差，地压显现频发，开采难度大，总体来说，矿体和围岩均属于不稳固岩体。
请参阅图1所示，本发明提供了一种复杂矿体的联合充填采矿方法。所述联合充填采矿方法采用将上向水平分层进路充填法与分段分条充填法联合的采矿方法，包括如下步骤：
S1、采场划分：采场沿矿体走向布置，宽度为矿体水平厚度；开采中段高度60m，由三个分段组成，分段高度20m；将每个所述分段划分4个水平分层且按自下而上分层顺序进行开采，分层回采高度5m，分层进路规格5m×4m，所述分层进路的相邻上下两层采用沿走向交错布置。
S2、采切工程：包括分段运输巷1、分段联络道2、溜井8、充填井7、转层联络道、分层联络道9、进路联络道3、分段凿岩巷联络道、分段凿岩巷道4；由斜坡道向所述矿体掘进所述分段联络道2，在矿体下盘脉外布置所述分段运输巷1，每个分段由若干个所述转层联络道与所述矿体相连；自所述转层联络道向所述矿体掘进分层进路联络道3贯穿所述矿体，将分层矿体划分为盘区；所述分段运输巷负担4个所述水平分层；第一步骤为从所述分段运输巷1掘进所述分层联络道9进入矿体，沿矿体下盘掘进所述进路联络道3；第二步骤再从所述分段运输巷1掘进所述分段联络道2进入矿体，在下盘脉外位置掘进所述分段凿岩巷联络道，再从所述凿岩巷联络道指定位置掘进分段凿岩巷道4；由运输巷道一侧自下而上施工充填天井7，与上中段贯通，充填井7内架设充填管路，用于分段进路的充填和回风。
S3、采场回采：矿块垂直矿体走向布置，划分矿房11、矿柱、上盘矿体；所述矿房宽度为15m，所述矿柱宽度为5m，所述上盘矿体宽度为5m；先用所述上向水平分层进路充填法回采所述矿柱和所述上盘矿体，使所述矿房11的两帮和上盘形成稳固的充填体(矿柱充填体10、进路充填体5和上盘进路充填体6)，然后采用中深孔爆破技术回采所述矿房11；所述盘区采用回采所述矿柱-回采所述矿房11交替式回采的方式依次进行回采；所述采场回采工艺，包括凿岩爆破、通风和出矿工序，具体步骤如下：
S31、凿岩爆破：采场凿岩采用浅孔凿岩台车，巷道掘进式布孔。采场内炮孔布置与分段运输巷掘进的布孔方式基本相同，采用楔形掏槽方式，沿巷道中线对称且倾斜于掘进工作面布置装药掏槽眼；
S32、通风：进路采场通风采用局扇压入式通风，新鲜风流由风筒经斜坡道-分段联络道-分段运输巷-转层联络道-进路联络道-回采进路导入，冲洗工作面后，污风经进路联络道-转层联络道-分段运输巷-分段回风井进入总回风巷，最后由总回风井排出地表；
S33、出矿：将铲运机由所述分段运输巷经所述分层联络巷进入所述采场装矿，铲取矿石后卸往所述溜井，进行溜矿。
S4、采场充填：每个进路回采完成后，进行充填工艺，包括采场清理、平场、钢筋网铺设、砌筑充填挡墙、架设所述充填井和铺设充填管道。
进一步地，地压较大时，增加三角桁架进行加固，用3根钢筋由横筋焊接而成，横筋间距1.5m，三角桁架置于金属网下面，用吊筋将底部金属网和三角桁架焊接在一起，以确保假底的质量。充填挡墙采用钢筋网柔性挡墙。
进一步地，为保证分层进路回采作业安全，缩短采场转层时间，增大回采强度及效率，采场进路充填时充填体强度应满足7d单轴抗压强度大于2.0MPa，28d单轴抗压强度大于5.0Mpa的要求，用以保障充填工艺的稳固安全。因此，本发明采用优选配比为水泥熟料5.9％、脱硫石膏9.5％、十水硫酸钠0.2％以及尾砂84.4％的尾砂胶结充填料进行充填，充填体抗压强度大，满足充填体强度要求，采场充填工艺稳固安全。
采用本发明实施例1中所提供的联合充填采矿方法，采矿损失贫化小，采场生产能力550t/d，采矿损失率9％，矿石贫化率5％，采矿成本120元/t，能够很好地满足该矿安全高效经济回采的要求。
实施例2
选取矿体为国内某破碎型复杂矿体。
请参阅图1所示，本发明提供了一种复杂矿体的联合充填采矿方法。所述联合充填采矿方法采用将上向水平分层进路充填法与分段分条充填法联合的采矿方法，包括如下步骤：
S1、采场划分：采场沿矿体走向布置，宽度为矿体水平厚度；开采中段高度45m，由三个分段组成，分段高度15m；将每个所述分段划分4个水平分层且按自下而上分层顺序进行开采，分层回采高度3.75m，分层进路规格4m×4m，所述分层进路的相邻上下两层采用沿走向交错布置。
S2、采切工程：包括分段运输巷1、分段联络道2、溜井8、充填井7、转层联络道、分层联络道9、进路联络道3、分段凿岩巷联络道、分段凿岩巷道4；由斜坡道向所述矿体掘进所述分段联络道2，在矿体下盘脉外布置所述分段运输巷1，每个分段由若干个所述转层联络道与所述矿体相连；自所述转层联络道向所述矿体掘进分层进路联络道3贯穿所述矿体，将分层矿体划分为盘区；所述分段运输巷负担4个所述水平分层；第一步骤为从所述分段运输巷1掘进所述分层联络道9进入矿体，沿矿体下盘掘进所述进路联络道3；第二步骤再从所述分段运输巷1掘进所述分段联络道2进入矿体，在下盘脉外位置掘进所述分段凿岩巷联络道，再从所述凿岩巷联络道指定位置掘进分段凿岩巷道4；由运输巷道一侧自下而上施工充填天井7，与上中段贯通，充填井7内架设充填管路，用于分段进路的充填和回风。
S3、采场回采：矿块垂直矿体走向布置，划分矿房11、矿柱、上盘矿体；所述矿房宽度为12m，所述矿柱宽度为4m，所述上盘矿体宽度为4m；先用所述上向水平分层进路充填法回采所述矿柱和所述上盘矿体，使所述矿房11的两帮和上盘形成稳固的充填体，然后采用中深孔爆破技术回采所述矿房11；所述盘区采用回采所述矿柱-回采所述矿房11交替式回采的方式依次进行回采；所述采场回采工艺，包括凿岩爆破、通风和出矿工序。
S4、采场充填：每个进路回采完成后，进行充填工艺，包括采场清理、平场、钢筋网铺设、砌筑充填挡墙、架设所述充填井和铺设充填管道。
需要注意的是，本领域的技术人员应该理解，本发明提供的复杂矿体的联合充填采矿方法中，各采矿阶段工艺参数的设置根据实际矿体的情况能够进行调整。
综上所述，本发明提供了一种复杂矿体的联合充填采矿方法。所述联合充填采矿方法采用上向水平分层进路充填法与分段分条充填法联合的采矿方法，将采场沿矿体走向布置，由三个分段组成，将每个分段划分为四个水平分层，且按自下而上分层顺序进行开采，在每个分层内划分盘区和进路。采用回采矿柱-回采矿房交替式回采的方式依次进行回采，各进路回采完毕后用配比优化的尾砂胶结充填料进行充填。本发明提供的尾砂胶结充填体抗压强度大，采场充填工艺稳固安全。本发明提供的联合充填采矿方法，具备适应矿体形态变化的能力强灵活性大、生产能力大、生产成本低、回采安全可靠、采矿损失贫化低、采矿作业环境好的优点。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。
Claims (7)
1.一种复杂矿体的联合充填采矿方法，其特征在于：所述联合充填采矿方法采用上向水平分层进路充填法与分段分条充填法两者联合的采矿方法，包括如下步骤：
S1、采场划分：采场沿矿体走向布置，宽度为矿体水平厚度；开采中段高度45～60m，由三个分段组成，分段高度15～20m；将每个所述分段划分4个水平分层且按自下而上分层顺序进行开采，分层回采高度3.5～5m，分层进路规格(4～5)m×(3～4)m，所述分层进路的相邻上下两层采用分别垂直布置或沿走向交错布置；
S2、采切工程：包括分段运输巷、分段联络道、溜井、充填井、转层联络道、分层联络道、进路联络道、分段凿岩巷联络道、分段凿岩巷道；由斜坡道向所述矿体掘进所述分段联络道，在矿体下盘脉外布置所述分段运输巷，每个所述分段由若干个所述转层联络道与所述矿体相连；自所述转层联络道向所述矿体掘进水平分层的所述进路联络道贯穿所述矿体，将分层矿体划分为盘区，所述分段运输巷负担4个所述水平分层；采切顺序为：先从所述分段运输巷掘进所述分层联络道进入矿体，沿矿体下盘掘进所述进路联络道；再从所述分段运输巷掘进所述分段联络道进入矿体，在下盘脉外位置掘进所述分段凿岩巷联络道，再从所述分段凿岩巷联络道预定位置掘进分段凿岩巷道；
S3、采场回采：矿块垂直矿体走向布置，划分矿房、矿柱、上盘矿体；所述矿房宽度为12～15m，所述矿柱宽度为4～6m，所述上盘矿体宽度为4～6m；先用所述上向水平分层进路充填法回采所述矿柱和所述上盘矿体，使所述矿房的两帮和上盘形成稳固的充填体，然后采用中深孔爆破技术回采所述矿房；所述盘区采用回采矿柱-回采矿房交替式回采的方式依次进行回采；所述采场回采工艺包括凿岩爆破、通风和出矿工序；
S4、采场充填：每个进路回采完成后，进行充填工艺，包括采场清理、平场、钢筋网铺设、砌筑充填挡墙、架设所述充填井和铺设充填管道。
2.根据权利要求1所述的一种复杂矿体的联合充填采矿方法，其特征在于：在步骤S3中，所述出矿工序，具体步骤为：将铲运机由所述分段运输巷经所述分层联络道进入所述采场装矿，铲取矿石后卸往所述溜井，进行溜矿。
3.根据权利要求1所述的一种复杂矿体的联合充填采矿方法，其特征在于：在步骤S4中，每个进路回采完毕后，用尾砂胶结充填料进行充填。
4.根据权利要求3所述的一种复杂矿体的联合充填采矿方法，其特征在于：在步骤S4中，所述尾砂胶结充填料充填形成的充填体7d单轴抗压强度大于2.0MPa，28d单轴抗压强度大于5.0MPa。
5.根据权利要求3或4所述的一种复杂矿体的联合充填采矿方法，其特征在于：所述尾砂胶结充填料的原料及配比为水泥熟料5～6％、脱硫石膏9～10％、十水硫酸钠0～0.5％以及尾砂84～86％。
6.根据权利要求5所述的一种复杂矿体的联合充填采矿方法，其特征在于：所述尾砂胶结充填料的原料及配比为水泥熟料5.9％、脱硫石膏9.5％、十水硫酸钠0.2％以及尾砂84.4％。
7.根据权利要求1所述的一种复杂矿体的联合充填采矿方法，其特征在于：在步骤S4钢筋网铺设中，采用三角桁架进行加固，将所述三角桁架置于金属网下面，用吊筋将底部金属网和所述三角桁架焊接在一起。
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