CN111075448B - 一种浅孔房柱法采场残矿回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种浅孔房柱法采场残矿回收方法，适用于矿石品位高、价值好且矿岩稳固性好的缓倾斜中厚‑厚大矿体残矿回采。在下盘围岩中布置铲运机出矿漏斗底部结构，先回采下层矿体，并对下部空区进行充填，再回采上层矿体。下层矿体回采时，以上部老采空区为自由面和补偿空间，采用扇形中深孔崩落矿石并从铲运机出矿底部结构中部分出矿，然后再采用点柱式上向分层充填法或浅孔房柱法回采上层矿体并充填接顶。与现有技术相比，本发明具有回采作业安全、采场生产能力大、成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及地下矿山开采领域，特别涉及一种浅孔房柱法采场残矿回收方法，适用于矿石品位高、价值好且矿岩稳固性好的厚大矿体房柱法采场残矿回收。
背景技术
浅孔房柱法适用于缓倾斜薄矿体的回采，该方法将矿体划分为矿块，以矿块为单位组织生产。矿块回采时再划分为数个矿房，矿房回采时在相邻矿房中间每隔一定的距离留设点柱来进行顶板管理和地压控制。该采矿方法的使用条件是矿体和围岩的稳固性在中等稳固以上，同时矿体倾角小于等于30°、矿体厚度≤8m。若采幅高度超过8m，则回采难度将大大增加，同时作业安全条件将迅速降低。
然而在20世纪80年代以前，我国部分小矿山或民营矿山中，回采缓倾斜中厚-厚大矿体时，往往采用浅孔房柱法进行回采，受顶板管理与支护的限制，在回采过程中往往采用“掏心”的办法进行回采，即只回采了矿体的中间位置，回采高度几米至数十米，并将矿石出干净，在空区的顶、底板都残留了一层残矿未采，造成了大量宝贵矿产资源的浪费，或者是无序开挖，见矿采矿，或者是地质探矿程度不够，也会导致上述现象。由于上述类型的采场空区往往未进行充填处理，再加上年代久远，采用常规方法已无法进行对残矿进行回收，可行的办法结合空区充填进行残矿资源的回采。
若先对空区进行充填，则上、下层残矿回采效率低，成本高，若先采用中深孔先回采上、下层残矿，下层矿体一般情况下可采用中深孔顺利回采，但上层矿体采用中深孔回采时则难度较大，因为长时间的空场条件下空区顶板往往会发生一定程度的冒落，导致似水平的中深孔无法顺利施工，或者是造成炮孔抵抗线过大无法爆破或影响爆破效果。因此需统筹考虑回采与充填的顺序、回采落矿方式等问题，合理设计与规划。
发明内容
针对上述类型浅孔房柱法采场残矿回采难题，本发明公布了一种浅孔房柱法采场残矿回收方法，能够有效解决该类型矿体常规方法回采作业安全性差、回采难度大的难题。
一种浅孔房柱法采场残矿回收方法包括以下步骤：
(步骤1)、采用三维激光扫描仪对原房柱法的老采空区形态进行扫描，测得矿房跨度s，并通过老采空区面积和体积计算得到老采空区平均厚度h；
(步骤2)、自下盘斜坡道施工联络道至矿体底板围岩中，然后沿矿体走向施工一条下盘沿脉运输巷，自下盘沿脉运输巷沿倾向方向每隔2s的距离施工一条倾斜上山至上中段顶柱，倾斜上山位于老采空区两个矿房的中心线上，并采用人行通风井一与上中段运输巷联通，然后自倾斜上山向两侧开掘斗穿、斗颈，并扩漏形成铲运机出矿漏斗底部结构，并在底部形成0.5-1m的空顶高度，自人行通风井一中每隔4m向两侧开凿联络道、凿岩硐室一；
(步骤3)、在倾斜上山中采用中深孔钻机或地质钻施工一列钻孔，探明下层矿体的厚度a，在每个矿房范围内自下盘沿脉运输巷施工两条人行通风井二与下中段运输巷联通，自人行通风井二中每隔4m开凿联络道、凿岩硐室二；
(步骤4)、采用QZJ-100型凿岩机在凿岩硐室一、凿岩硐室二中施工带一定角度的扇形中深孔，所述扇形中深孔的孔底边界位于原房柱法同一列点柱左右两侧边界连成的直线上，炮孔孔径90mm，炮孔排距2.0m，孔底距2.8-3.2m，并以老采空区为自由面和补偿空间分次进行爆破，崩落下层矿体，每次爆破n1排炮孔，n1为正整数且n1≤h/3，崩落矿石自铲运机出矿漏斗底部结构中出净，出矿设备为铲运机；
(步骤5)、自上中段顶柱上盘位置处的充填回风巷、充填联络巷、充填回风井采用充填体将下部空区充填，充填时要求不接顶，预留顶部1.5-2m老空区作为上层矿体回采爆破的自由面和补偿空间；
(步骤6)、在下中段底柱中施工溜矿井，溜矿井与原房柱法每个矿房一一对应，即每个矿房均布置一个溜矿井，溜矿井施工至矿体和顶板围岩交界处，并自充填体顶面标高位置施工联络道与顶部预留1.5-2m的老空区贯通，并在联络道对面施工电耙硐室，当采用点柱式上向分层充填法回采上层矿体时，则向上每隔3m需开设联络道、电耙硐室，上下相邻两层联络道、电耙硐室呈60°交错布置；
(步骤7)、自下而上对预留的1.5-2.0m老空区顶板进行检撬和支护，并采用YGZ-90钻机在老空区内沿着矿体倾向方向在每个矿房中心线上施工一列上向中深孔，探明上层矿体的厚度b；
(步骤8)、回采上层矿体，当上层矿体厚度b小于等于5m时，采用浅孔房柱法回采上层矿体，并采用充填体充填接顶，当上层矿体厚度b大于5m时，采用点柱式上向分层充填法回采上层矿体，分层高度3m，最后一个分层回采完毕后充填接顶，采用浅孔房柱法或点柱式上向分层充填法回采上层矿体时，所留设的点柱位置与老空区矿柱位置一一对应，且尺寸相同。
优选地，所述(步骤2)中相邻的斗穿间距为10-12m，斗穿、斗颈规格为(2-2.5)m×(2-2.5)m。
优选地，所述(步骤3)中钻孔角度为90°，孔距8-10m。
优选地，所述凿岩硐室一、凿岩硐室二规格尺寸为2.8m×2.8m×2.8m，所述联络道断面规格为2m×2m。
优选地，所述(步骤5)中的充填联络巷、充填回风井每个采场至少布置两条，并作为上层矿体回采时的人行回风通道。
优选地，所述步骤(5)中下部空区充填时，充填范围内除上部2m外其余空区均采用低强度胶结充填体或非胶结充填体充填，上部2m空区采用高强度胶结充填体充填浇面。
有益效果
本发明的有益效果如下：
(1)采用扇形中深孔回采下层矿体，配铲运机出矿漏斗底部结构，回采作业安全，能力大。
(2)采用充填法回收残矿，在回收宝贵矿产资源的同时对空区进行了协同处理，能够消除空区安全隐患。
(3)上层矿体回采时预留了1.5-2m的空区作为自由面和补偿空间，能够有效降低采准切割工程量。
(4)采用浅孔爆破回采上层矿体，能够有效提高出矿品位，降低矿石损失贫化。
附图说明
图1为本发明提供的一种浅孔房柱法采场残矿回收方法原房柱法回采采场平面布置图；
图2为本发明提供的一种浅孔房柱法采场残矿回收方法原房柱法回采采场纵剖面图；
图3为本发明提供的一种浅孔房柱法采场残矿回收方法铲运机出矿漏斗底部结构平面布置图；
图4为本发明提供的一种浅孔房柱法采场残矿回收方法下层矿体回采纵剖面图；
图5为本发明提供的一种浅孔房柱法采场残矿回收方法下层矿体回采平面布置图；
图6为本发明提供的一种浅孔房柱法采场残矿回收方法下层矿体回采完毕后采场充填示意图；
图7为本发明提供的一种浅孔房柱法采场残矿回收方法上层矿体回采平面布置图；
图8为本发明提供的一种浅孔房柱法采场残矿回收方法上层矿体回采纵剖面图；
图中：1-上中段运输巷；2-下中段运输巷；3-点柱；4-老采空区；5-上层矿体；6-下层矿体；7-下盘沿脉运输巷；8-倾斜上山；9-人行通风井一；10-铲运机出矿漏斗底部结构；11-凿岩硐室一；12-人行通风井二；13-凿岩硐室二；14-扇形中深孔；15-充填回风巷；16-充填联络巷；17-充填回风井；18-溜矿井；19-电耙硐室；20-充填体。
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。
如图1-图2所示，贵州织金某磷矿矿体为似水平厚大矿体，矿体倾角5～8°，厚度20-30m不等。矿体为单斜岩层，倾向北西，倾向变化范围280～340°，从20～28各条勘探线剖面图可以看到，矿层产状十分稳定。矿体顶板岩性主要为细粒含磷白云岩与磷块岩，P2O5含量在6.22～11.78％间变化，抗压、抗风化能力中等，稳定性中等。局部矿层顶板为含结核状硅质磷块岩的黑色炭质泥岩，厚0.40m，含P2O5 13.54％，其上为中至厚层状长石石英砂岩(ZK2503)以及洞穴堆积泥砂质(ZK2402)，含P2O52.58％。矿体底板为上震旦统灯影组，岩性为浅灰色中厚层状细晶白云岩，其P2O5含量为0.09～10.98％，一般小于5％，抗压、抗风化能力较强，稳定性较好。个别部位因岩溶发育，有黄色粘土充填，使其矿层底板为黄色粘土(ZK2804)。在矿层直接顶、底板中，顶板岩性以含磷白云岩、白云质磷块及白云质砂屑磷块岩为主，抗压、抗风化能力中等，稳定性中等；底板以白云岩为主，抗压、抗风化能力较强，稳定性较好。矿层直接顶、底板总体上稳定性较好。
该矿采用上向水平分层法进行回采，但在20-22线范围内被盗采了部分矿体，该部分矿体回采时即采用的是浅孔房柱法，采场空区高度8-12m不等，由于空区时间太长，部分顶板局部发生了垮塌冒落，冒落高度3-4m不等。
实施例一
从图1-图8可以看出，本发明提供的一种浅孔房柱法采场残矿回收方法包括以下步骤：
(步骤1)、采用三维激光扫描仪对原房柱法的老采空区4形态进行扫描，测得矿房跨度s＝8m，并通过老采空区4面积和体积计算得到老采空区4平均厚度h＝10m；
(步骤2)、自下盘斜坡道施工联络道至矿体底板围岩中，然后沿矿体走向施工一条下盘沿脉运输巷7，下盘沿脉运输巷7断面规格为3m×3m，自下盘沿脉运输巷7沿倾向方向每隔16m的距离施工一条倾斜上山8至上中段顶柱，倾斜上山8断面规格为3m×3m，倾斜上山8位于老采空区4两个矿房的中心线上，并采用人行通风井一9与上中段运输巷1联通，人行通风井一9断面规格2m×2m，然后自倾斜上山8向两侧开掘斗穿、斗颈，斗穿、斗颈规格为2m×2m，并扩漏形成铲运机出矿漏斗底部结构10，并在底部形成0.5m的空顶高度，自人行通风井一9中每隔4m向两侧开凿联络道、凿岩硐室一11，凿岩硐室一11规格2.8m×2.8m×2.8m；
(步骤3)、在倾斜上山8中采用中深孔钻机或地质钻施工一列钻孔，探明下层矿体6的厚度a＝6m，在每个矿房范围内自下盘沿脉运输巷7施工两条人行通风井二12与下中段运输巷2联通，人行通风井二12断面规格2m×2m，自人行通风井二12中每隔4m开凿联络道、凿岩硐室二13，凿岩硐室二13规格2.8m×2.8m×2.8m；
(步骤4)、采用QZJ-100型凿岩机在凿岩硐室一11、凿岩硐室二13中施工带一定角度的扇形中深孔14，所述扇形中深孔14的孔底边界位于原房柱法同一列点柱3左右两侧边界连成的直线上，炮孔孔径90mm，炮孔排距2.0m，孔底距2.8-3.2m，并以老采空区4为自由面和补偿空间分次进行爆破，崩落下层矿体6，一次爆破3排炮孔将下层矿体6全部崩落，崩落矿石自铲运机出矿漏斗底部结构10中出净，出矿设备为2m3柴油铲运机；
(步骤5)、自上中段顶柱上盘位置处的充填回风巷15、充填联络巷16、充填回风井17采用充填体20将下部空区充填，充填回风巷15断面大小3m×3m，充填联络巷16、充填回风井17断面大小2m×2m，充填时要求不接顶，预留顶部1.5m老空区作为上层矿体5回采爆破的自由面和补偿空间；
(步骤6)、在下中段底柱中施工溜矿井18，溜矿井18断面大小为Φ1.8m，溜矿井18与原房柱法每个矿房一一对应，即每个矿房均布置一个溜矿井18，溜矿井18施工至矿体和顶板围岩交界处，并自充填体20顶面标高位置施工联络道与顶部预留1.5-2m的老空区贯通，并在联络道对面施工电耙硐室19，并向上每隔3m需开设联络道、电耙硐室19，上下相邻两层联络道、电耙硐室19呈60°交错布置。联络道断面大小为2m×2m，电耙硐室19规格为2m×2m×2m(长×宽×高)。
(步骤7)、自下而上对预留的1.5-2.0m老空区顶板进行检撬和支护，并采用YGZ-90钻机在老空区内沿着矿体倾向方向在每个矿房中心线上施工一列上向中深孔，施工的钻孔孔径为65mm，角度为90°，炮孔间距为10m，探明上层矿体5厚度为6m；
(步骤8)、采用点柱式上向分层充填法回采上层矿体5，分层高度3m，分为2层矿体进行回采，分层回采高度3m，最大空顶高度4.5m，最后一个分层回采完毕后充填接顶，所留设的点柱3尺寸为3m×3m，其位置与老空区矿柱位置一一对应，且尺寸相同。采场回采采用7655气腿式凿岩机凿岩，炮孔直径40-42mm，炮孔排距0.8m，孔距1-1.2m，崩落矿石采用30kW电耙出矿，通过溜矿井18在下部运输巷中装车运出。回采过程中采用锚杆对顶板进行支护，锚杆类型为树脂锚杆，锚杆长度为1.8m，网度2m×2m。采场充填要求接顶，接顶时充填体20强度要求28天单轴抗压强度大于等于1MPa。
实施例二
本发明提供的一种浅孔房柱法采场残矿回收方法包括以下步骤：
(步骤1)、采用三维激光扫描仪对原房柱法的老采空区4形态进行扫描，测得矿房跨度s＝10m，并通过老采空区4面积和体积计算得到老采空区4平均厚度h＝8m；
(步骤2)、自下盘斜坡道施工联络道至矿体底板围岩中，然后沿矿体走向施工一条下盘沿脉运输巷7，下盘沿脉运输巷7断面规格为3m×3m，自下盘沿脉运输巷7沿倾向方向每隔20m的距离施工一条倾斜上山8至上中段顶柱，倾斜上山8断面规格为3m×3m，倾斜上山8位于老采空区4两个矿房的中心线上，并采用人行通风井一9与上中段运输巷1联通，人行通风井一9断面规格2m×2m，然后自倾斜上山8向两侧开掘斗穿、斗颈，斗穿、斗颈规格为2m×2m，并扩漏形成铲运机出矿漏斗底部结构10，并在底部形成0.5m的空顶高度，自人行通风井一9中每隔4m向两侧开凿联络道、凿岩硐室一11，凿岩硐室一11规格2.8m×2.8m×2.8m；
(步骤3)、在倾斜上山8中采用中深孔钻机或地质钻施工一列钻孔，探明下层矿体6的厚度a＝8m，在每个矿房范围内自下盘沿脉运输巷7施工两条人行通风井二12与下中段运输巷2联通，人行通风井二12断面规格2m×2m，自人行通风井二12中每隔4m开凿联络道、凿岩硐室二13，凿岩硐室二13规格2.8m×2.8m×2.8m；
(步骤4)、采用QZJ-100型凿岩机在凿岩硐室一11、凿岩硐室二13中施工带一定角度的扇形中深孔14，所述扇形中深孔14的孔底边界位于原房柱法同一列点柱3左右两侧边界连成的直线上，炮孔孔径90mm，炮孔排距2.0m，孔底距2.8-3.2m，并以老采空区4为自由面和补偿空间分次进行爆破，崩落下层矿体6，一次爆破2排炮孔，分两次将下层矿体6全部崩落，崩落矿石自铲运机出矿漏斗底部结构10中出净，出矿设备为2m3柴油铲运机；
(步骤5)、自上中段顶柱上盘位置处的充填回风巷15、充填联络巷16、充填回风井17采用充填体20将下部空区充填，充填回风巷15断面大小3m×3m，充填联络巷16、充填回风井17断面大小2m×2m，充填时要求不接顶，预留顶部1.5m老空区作为上层矿体5回采爆破的自由面和补偿空间；
(步骤6)、在下中段底柱中施工溜矿井18，溜矿井18断面大小为Φ1.8m，溜矿井18与原房柱法每个矿房一一对应，即每个矿房均布置一个溜矿井18，溜矿井18施工至矿体和顶板围岩交界处，并自充填体20顶面标高位置施工联络道与顶部预留1.5-2m的老空区贯通，并在联络道对面施工电耙硐室19，并向上每隔3m需开设联络道、电耙硐室19，上下相邻两层联络道、电耙硐室19呈60°交错布置。联络道断面大小为2m×2m，电耙硐室19规格为2m×2m×2m(长×宽×高)。
(步骤7)、自下而上对预留的1.5-2.0m老空区顶板进行检撬和支护，并采用YGZ-90钻机在老空区内沿着矿体倾向方向在每个矿房中心线上施工一列上向中深孔，施工的钻孔孔径为65mm，角度为90°，炮孔间距为10m，探明上层矿体5厚度为4m；
(步骤8)、采用浅孔房柱法回采上层矿体5，所留设的点柱3尺寸为3m×3m，其位置与老空区矿柱位置一一对应，且尺寸相同。采场回采采用7655气腿式凿岩机凿岩，炮孔直径40-42mm，炮孔排距0.8m，孔距1-1.2m，崩落矿石采用30kW电耙出矿，通过溜矿井18在下部运输巷中装车运出。采场回采出矿完毕后对采场进行充填，充填要求接顶，接顶时充填体2014强度要求28天单轴抗压强度大于等于1MPa。
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 (6)
1.一种浅孔房柱法采场残矿回收方法，其特征在于包括以下步骤：
(步骤1)、采用三维激光扫描仪对原房柱法的老采空区形态进行扫描，测得矿房跨度s，并通过老采空区面积和体积计算得到老采空区平均厚度h；
(步骤2)、自下盘斜坡道施工联络道至矿体底板围岩中，然后沿矿体走向施工一条下盘沿脉运输巷，自下盘沿脉运输巷沿倾向方向每隔2s的距离施工一条倾斜上山至上中段顶柱，倾斜上山位于老采空区两个矿房的中心线上，并采用人行通风井一与上中段运输巷联通，然后自倾斜上山向两侧开掘斗穿、斗颈，并扩漏形成铲运机出矿漏斗底部结构，并在底部形成0.5-1m的空顶高度，自人行通风井一中每隔4m向两侧开凿联络道、凿岩硐室一；
(步骤3)、在倾斜上山中采用中深孔钻机或地质钻施工一列钻孔，探明下层矿体的厚度a，在每个矿房范围内自下盘沿脉运输巷施工两条人行通风井二与下中段运输巷联通，自人行通风井二中每隔4m开凿联络道、凿岩硐室二；
(步骤4)、采用QZJ-100型凿岩机在凿岩硐室一、凿岩硐室二中施工带一定角度的扇形中深孔，所述扇形中深孔的孔底边界位于原房柱法同一列点柱左右两侧边界连成的直线上，炮孔孔径90mm，炮孔排距2.0m，孔底距2.8-3.2m，并以老采空区为自由面和补偿空间分次进行爆破，崩落下层矿体，每次爆破n1排炮孔，n1为正整数且n1≤h/3，崩落矿石自铲运机出矿漏斗底部结构中出净，出矿设备为铲运机；
(步骤5)、自上中段顶柱上盘位置处的充填回风巷、充填联络巷、充填回风井采用充填体将下部空区充填，充填时要求不接顶，预留顶部1.5-2m老空区作为上层矿体回采爆破的自由面和补偿空间；
(步骤6)、在下中段底柱中施工溜矿井，溜矿井与原房柱法每个矿房一一对应，即每个矿房均布置一个溜矿井，溜矿井施工至矿体和顶板围岩交界处，并自充填体顶面标高位置施工联络道与顶部预留1.5-2m的老空区贯通，并在联络道对面施工电耙硐室，当采用点柱式上向分层充填法回采上层矿体时，则向上每隔3m需开设联络道、电耙硐室，上下相邻两层联络道、电耙硐室呈60°交错布置；
(步骤7)、自下而上对预留的1.5-2.0m老空区顶板进行检撬和支护，并采用YGZ-90钻机在老空区内沿着矿体倾向方向在每个矿房中心线上施工一列上向中深孔，探明上层矿体的厚度b；
(步骤8)、回采上层矿体，当上层矿体厚度b小于等于5m时，采用浅孔房柱法回采上层矿体，并采用充填体充填接顶，当上层矿体厚度b大于5m时，采用点柱式上向分层充填法回采上层矿体，分层高度3m，最后一个分层回采完毕后充填接顶，采用浅孔房柱法或点柱式上向分层充填法回采上层矿体时，所留设的点柱位置与老空区矿柱位置一一对应，且尺寸相同。
2.根据权利要求1所述的一种浅孔房柱法采场残矿回收方法，其特征在于：所述(步骤2)中相邻的斗穿间距为10-12m，斗穿、斗颈规格为(2-2.5)m×(2-2.5)m。
3.根据权利要求1所述的一种浅孔房柱法采场残矿回收方法，其特征在于：所述(步骤3)中钻孔角度为90°，孔距8-10m。
4.根据权利要求1所述的一种浅孔房柱法采场残矿回收方法，其特征在于：所述凿岩硐室一、凿岩硐室二规格尺寸为2.8m×2.8m×2.8m，所述联络道断面规格为2m×2m。
5.根据权利要求1所述的一种浅孔房柱法采场残矿回收方法，其特征在于：所述(步骤5)中的充填联络巷、充填回风井每个采场至少布置两条，并作为上层矿体回采时的人行回风通道。
6.根据权利要求1所述的一种浅孔房柱法采场残矿回收方法，其特征在于：所述(步骤5)中下部空区充填时，充填范围内除上部2m外其余空区均采用低强度胶结充填体或非胶结充填体充填，上部2m空区采用高强度胶结充填体充填浇面。
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