CN111042817B - 一种间隔胶结支柱削壁充填采矿法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种间隔胶结支柱削壁充填采矿法，适用于矿石品位高、价值好的急倾斜极薄矿体的回采。采场沿矿体走向布置，中段间不留顶底柱、相邻采场不留间柱，中段内矿体划分为分层自下而上分层回采。采场底部采用钢筋混凝土构筑人工假底，以上分层采用掏槽法回采矿体，由中央向两侧倒退式回采，人工将崩落矿石耙至皮带运输机的上料端，并进行废石分选，矿石采用皮带输送机直接送至采场矿石溜井。人工假底以上各分层采用间隔胶结的方式进行充填，即采用废石充填体充填一个分层，然后胶结充填体充填一个分层，如此间隔交替充填。与现有技术相比，本发明具有回采作业安全性好，回采效率高、生产能力大，矿石损失率低，综合经济效益好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及地下矿山开采领域，特别涉及一种间隔胶结支柱削壁充填采矿法，适用于矿体品位高价值好的急倾斜极薄矿体的回采。
背景技术
许多有色金属矿床和黄金矿床都属于极薄至薄矿脉，矿脉厚度均小于1.0m，常规采用的回采方法有：削壁充填法、留矿法和分段空场法，其中削壁充填法使用最为广泛，所取得的贫化损失率最小，回收率最高。传统普通的削壁充填采矿法采用削下的废石充填空区，随着开采深度的增加，松散的废石体难以支撑上部围岩，工作面易发生冒顶等事故，特别是在矿体围岩节理裂隙较发育的情况下，回采工作面的安全面临着很大的挑战。
专利CN 108678745 A公开了一种薄矿脉砼垫层削壁充填采矿法，采用连续两次落矿与砼垫层铺设工艺，以实现提高生产能力、降低贫化损失率、控制采场地压的目的，但在实际运用中，由于采场作业空间有限，所有工序均需人工操作，每个回采层均需铺设脉砼垫层，采场充填工艺过于复杂，降低了采场作业效率及生产能力，且仅靠该垫层无法控制采场顶板的移动，存在较大的安全隐患。专利CN 105735996 A公开了一种薄矿脉预裂削壁充填采矿法，其在普通削壁充填法的基础上，采用预裂爆破技术分离矿体与围岩，以降低整个回采过程的贫化损失率，从而降低改善选矿工艺指标，减轻尾矿堆放压力，但其并未改善普通削壁充填法由于废石充填强度不足，造成的上盘或顶板围岩破坏。专利CN 105649626 A公开了一种急倾斜极薄脉矿体开采的掏槽式削壁充填采矿法，采场拉底空间形成后，通过倾斜平行浅孔直眼掏槽式崩落100-600mm的极薄矿脉，先形成落矿的倾斜方向的自由面，然后一次性削壁900-400mm厚的上盘围岩充填采场，确保采场宽度满足落矿凿岩爆破等施工的要求，为了确保成功掏槽及崩落矿体不需要选矿粗碎或中碎，若矿体厚度大于300mm时，在两排倾斜平行直掏槽眼之间类似布置一排不装药空心眼，该专利仍采用削壁产生的废石对采场进行充填，松散的废石体难以支撑上部围岩，工作面易发生冒顶等事故，特别是在矿体围岩节理裂隙较发育的情况下，回采工作面的安全面临着很大的挑战。同时上述所有公布的削壁充填采矿法均是采用人工出矿，采场工人作业劳动强度极大，采场生产效率极低。
综上所述，现有的削壁充填法主要存在以下方面的问题：①采场整体采用削壁废石进行充填，随着开采深度的增加，松散的废石充填体无法有效支撑上下盘围岩，采场回采过程中易发生冒顶和片帮，采场作业安全性差；②采场作业，特别是矿石搬运仍旧采用人工搬运，在削壁充填采场特别狭小的作业空间内，现场一线工人作业环境差、劳动强度十分大，效率特别低。
发明内容
针对上述急倾斜极薄矿体削壁充填回采过程中存在的问题，本发明公布了一种间隔胶结支柱削壁充填采矿法，能够有效解决该类型矿体常规削壁充填回采过程中存在的上述问题。
本发明提供的一种间隔胶结支柱削壁充填采矿法，包括如下步骤：
1)、采场沿矿体走向布置，中段内矿体划分为分层自下而上分层回采，中段间不留顶底柱，采场间不留间柱；
2)、在矿体内沿走向掘进沿脉运输巷道，由沿脉运输巷道在采场中央施工一条通风充填天井，在采场两端设置顺路人行井，兼作通风井，并随着回采分层的上升每隔20-30m架设一条顺路溜井；
3)、采场回采以沿脉运输巷为切割巷道自下而上分层回采，由中央向两侧倒退式回采，回采炮孔爆破落矿，采场跨度控制为1.2m，首先采用掏槽法回采矿体，爆破通风后人工将崩落矿石耙至皮带输送机的上料端，并进行废石分选，分选出的矿石通过皮带输送机输送至矿石溜井，所述皮带输送机前部、中部及后部设置有数个悬挂吊点，采场充填前先在顶板施工数根锚杆，采用钢丝绳通过悬挂吊点将皮带输送机悬吊在顶板上，采场回采过程中皮带输送机始终不出采场，待回采分层推进至上中段后由上中段沿脉运输巷运出采场；
4)、分层回采出矿完毕后即进行充填，采场底部采用钢筋混凝土构筑人工假底，人工假底以上各分层采用间隔胶结的方式进行充填，即采用废石充填体充填一个分层，然后采用胶结充填体充填一个分层，如此间隔交替充填，废石充填所用废石为下盘围岩被削壁炮孔爆破所产生的废石，胶结充填所用胶结充填体由通风充填天井进入采场，胶结充填时首先在下部废石充填体上敷设两层土工布，土工布上敷设一层防水油布，然后再进行胶结充填，以防止胶结充填料浆水泥等细颗粒分层离析进而影响充填体质量。
优选地，所述中段高度40-60m，采场沿矿体走向长60-80m，分层高度为2m，采场最大控顶高度为4m，采场最小控顶高度为2m。
优选地，所述回采炮孔孔深1.2～1.6m，孔距为1.0m，排距0.7m，孔径36-38mm。
进一步地，采场内局部上下盘或顶板不稳固区域，采用
坑木进行支护，坑木两端需设置梁窝。
进一步地，采场胶结充填时，在采场两侧构筑充填挡墙，架高顺路溜井，并包裹土工布，胶结充填料浆由充填通风井进入采场，充填配比为1：6-1：8，充填高度为2m，此时顺路溜井兼作采场充填滤水井。
优选地，所述皮带输送机整机高度为0.8-1.0m，皮带宽度为0.5m。
优选地，所述顺路溜井采用8-10mm的钢板焊接而成，断面直径为1.2-1.5m。
有益效果
本发明的有益效果如下：
1、采场回采作业安全性好。采用间隔胶结充填的方式，相比传统削壁充填法中的废石充填体，胶结充填体可以充填废石间隙，提高充填体整体强度，能对上下盘围岩形成良好的支撑作用，有效控制顶板冒落、两帮片帮和防止地表下沉,同时又能节省充填成本。
2、采场回采效率高，采场生产能力大。相比传统削壁充填法，采用尾砂胶结充填替代部分废石充填，可提高采场充填速度，同时减少了侧帮取废石凿岩爆破和平整采场时间，同时采用皮带运输机出矿，可大大提高采场回采效率，增大采场生产能力。
3、矿石损失率低。通过构筑人工假底，上下中段之间不留顶底柱，同时相邻采场之间不留间柱，能够最大限度的回收宝贵矿产资源，提高矿产资源的开采率，降低矿石损失率。
4、综合经济效益好。采用间隔胶结充填的方式，虽然增加部分充填费用，但采用废石结合胶结充填的方式，减小了地表尾矿库的库存压力，延长了尾矿库的服务年限，同时能够更加有效地控制上下盘片帮冒顶及地表沉降位移，社会及环保效益显著，因此综合经济效益较传统削壁充填法更优。
附图说明
图1为本发明提供的一种间隔胶结支柱削壁充填采矿法的正视图；
图2为本发明提供的一种间隔胶结支柱削壁充填采矿法的侧视图；
图3为图2中A-A处放大的结构示意图；
图4为本发明提供的一种间隔胶结支柱削壁充填采矿法的俯视图。
图中：1-通风充填天井；2-顺路人行井；3-沿脉运输巷道；4-人工假底；5-顺路溜井；6-废石充填体；7-胶结充填体；8-崩落矿石；9-皮带运输机；10-削壁炮孔；11-铲斗；12-下盘围岩；13-回采炮孔；14-矿体；15-坑木。
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。
从图1至图3所示，某金矿矿体为急倾斜极薄矿体，矿体平均地质品位8～9g/t，平均倾角80°，矿体平均厚度为0.5m。矿区工程地质根据岩石力学强度主要划分为以下三个组：(1)完整坚硬一半坚硬组：岩性为黑云母花岗岩、花岗闪长岩、黄铁娟英岩化(花岗岩、花岗质碎裂岩、碎裂岩)等，岩石结构致密，坚硬—半坚硬。抗压38.8～140.1MPa，岩体较稳固，抗风化能力强。(2)碎裂软弱组：包括断层泥及上盘黄铁娟英岩化花岗质碎裂岩，是矿体直接顶板。受构造影响，岩石破碎，裂隙发育。特别是主裂面处，遇水软化，易产生冒顶、坍塌、片帮现象，工程地质条件较差，抗压强度48.8～75.8MPa。(3)松散岩组：第四系含砾粉土、粉质粘土等松散岩层，零星分布于地表，对釆矿无影响。矿体主要赋存在完整坚硬-半坚硬组，局部赋存于破碎软弱组。采用本发明提供的一种间隔胶结支柱削壁充填采矿法，包括以下步骤：
1)、采场沿矿体走向布置，中段高度40m，长80m，分层高度为2m，采场最大控顶高度为4m，采场最小控顶高度为2m，中段间不留顶底柱，采场间不留间柱。
2)、在矿体内沿走向掘进沿脉运输巷道3，沿脉运输巷道断面规格2.5m×2.5m，由沿脉运输巷道在采场中央施工一条通风充填天井1，通风充填天井断面规格1.2m×1.2m，在采场两端设置顺路人行井2，兼作通风井，顺路人行井2断面规格1.8m×1.8m，并随着回采分层的上升每隔20-30m架设一条顺路溜井5，顺路溜井5采用8-10mm钢板焊接而成，断面直径为1.2m。
3)、采场回采以沿脉运输巷道3为切割巷道自下而上分层回采，分层高度2.0m，由中央向两侧倒退式回采，回采炮孔13爆破落矿，采场跨度控制为1.2m，首先采用掏槽法回采矿体，所述回采炮孔13孔深1.2～1.6m，孔距为1.0m，排距0.7m，孔径36-38mm。爆破通风后人工将崩落矿石8耙至皮带输送机9的上料端，并进行废石分选，分选出的矿石通过皮带输送机9输送至顺路溜井5，所述皮带输送机9前部、中部及后部设置有数个悬挂吊点，采场充填前先在顶板施工数根锚杆，锚杆为树脂锚杆，长度1.5m，采用钢丝绳通过悬挂吊点将皮带输送机9悬吊在顶板上，采场回采过程中皮带输送机9始终不出采场，待回采分层推进至上中段后由上中段沿脉运输巷运出采场，所述皮带输送机9整机高度为0.8-1.0m，皮带宽度为0.5m。
4)、分层回采出矿完毕后即进行充填，采场底部采用钢筋混凝土构筑人工假底4，人工假底4以上各分层采用间隔胶结的方式进行充填，即采用废石充填体6充填一个分层，然后胶结充填体7充填一个分层，如此间隔交替充填，废石充填所用废石充填体6为下盘围岩被削壁炮孔爆破所产生的废石，胶结充填所用胶结充填体7由通风充填天井1进入采场。采场胶结充填前，在采场两侧构筑充填挡墙，架高顺路溜井5，并包裹土工布，胶结充填料浆由充填通风天井1进入采场，充填配比为1：6-1：8，充填高度为2m，此时顺路溜井5兼作采场充填滤水井。胶结充填时，首先在下部废石充填体上敷设两层土工布，所用土工布为长丝土工布，由聚酯塑料颗粒为原料经过特殊工艺加工而成，规格为1000g/㎡，抗拉力为4.5kN，所用土工布宽度为1.4m，敷设时土工布左右两侧各超出采场上下盘边界0.1m并向上卷曲，再在土工布上敷设一层防水油布，然后再进行胶结充填，防止胶结充填料浆水泥等细颗粒分层离析进而影响充填体质量。
采场内局部上下盘或顶板不稳固区域，采用
坑木15进行支护，坑木15两端需设置梁窝。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种间隔胶结支柱削壁充填采矿法，其特征在于：
1)、采场沿矿体走向布置，中段内矿体划分为分层自下而上分层回采，中段间不留顶底柱，采场间不留间柱；
2)、在矿体内沿走向掘进沿脉运输巷道，由沿脉运输巷道在采场中央施工一条通风充填天井，在采场两端设置顺路人行井，兼作通风井，并随着回采分层的上升每隔20-30m架设一条顺路溜井；
3)、采场回采以沿脉运输巷为切割巷道自下而上分层回采，由中央向两侧倒退式回采，回采炮孔爆破落矿，采场跨度控制为1.2m，首先采用掏槽法回采矿体，爆破通风后人工将崩落矿石耙至皮带输送机的上料端，并进行废石分选，分选出的矿石通过皮带输送机输送至矿石溜井，所述皮带输送机前部、中部及后部设置有数个悬挂吊点，采场充填前先在顶板施工数根锚杆，采用钢丝绳通过悬挂吊点将皮带输送机悬吊在顶板上，采场回采过程中皮带输送机始终不出采场，待回采分层推进至上中段后由上中段沿脉运输巷运出采场；
4)、分层回采出矿完毕后即进行充填，采场底部采用钢筋混凝土构筑人工假底，人工假底以上各分层采用间隔胶结的方式进行充填，即采用废石充填体充填一个分层，然后胶结充填体充填一个分层，如此间隔交替充填，废石充填所用废石为下盘围岩被削壁炮孔爆破所产生的废石，胶结充填所用胶结充填体由通风充填天井进入采场，胶结充填时首先在下部废石充填体上敷设两层土工布，土工布上敷设一层防水油布，然后再进行胶结充填。
2.根据权利要求1所述的一种间隔胶结支柱削壁充填采矿法，其特征在于：所述中段高度40-60m，采场沿矿体走向长60-80m，分层高度为2m，采场最大控顶高度为4m，采场最小控顶高度为2m。
3.根据权利要求1所述的一种间隔胶结支柱削壁充填采矿法，其特征在于：所述回采炮孔深1.2～1.6m，孔距为1.0m，排距0.7m，孔径36-38mm。
4.根据权利要求1所述的一种间隔胶结支柱削壁充填采矿法，其特征在于：采场内局部上下盘或顶板不稳固区域，采用
坑木进行支护，坑木两端需设置梁窝。
5.根据权利要求1所述的一种间隔胶结支柱削壁充填采矿法，其特征在于：采场胶结充填时，在采场两侧构筑充填挡墙，架高顺路溜井，并包裹土工布，胶结充填料浆由充填通风井进入采场，充填灰砂比为1：6-1：8，充填高度为2m，此时顺路溜井兼作采场充填滤水井。
6.根据权利要求1所述的一种间隔胶结支柱削壁充填采矿法，其特征在于：所述顺路溜井采用8-10mm的钢板焊接而成，断面直径为1.2-1.5m。
7.根据权利要求1所述的一种间隔胶结支柱削壁充填采矿法，其特征在于：所述皮带输送机整机高度为0.8-1.0m，皮带宽度为0.5m。
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