CN111101946B - 下行式空场嗣后充填采矿法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种下行式空场嗣后充填采矿法，包括步骤：将待采矿体划分为采场，并采用中深孔或深孔凿岩爆破方式回采；水平方向上相邻的采场竖向交错布置；任一采场须在其竖向相邻的上部采场及水平相邻的靠上采场回采完毕并充填养护之后方能回采。适用于地下金属/非金属矿山的岩体质量一般至极差的或深部高应力条件下坚硬的倾斜至急倾斜中厚以上矿体、或水平至缓倾斜厚大矿体的开采，其具有采场生产能力大、回采效率高、机械化作业程度高等特点。

Description

下行式空场嗣后充填采矿法

技术领域

本发明涉及一种充填采矿法，尤其涉及一种下行式空场嗣后充填采矿法。

背景技术

地下金属/非金属矿开采，通常是在规划设计的采场内开挖一定体积的矿岩，要求采场开挖空间周边矿岩可在一定时间内保持稳定。通常意义上，矿岩开挖暴露后能够保持稳定的尺寸越大(采场高度、跨度等)，一般也就能更好使用大型机械化开采设备完成高效率采矿，进而能显著提高采场的综合生产能力。然而，采场开挖空间的自稳尺寸主要取决于待采矿体的岩体质量。因此，在规划设计地下金属/非金属矿开采过程时，应基于矿岩的岩体质量等开采技术条件，在保证安全前提下，尽可能设计选用较大的采场尺寸。

针对岩体质量一般至极差矿体或深部高应力条件下坚硬矿体开采时，矿岩的自稳高度、跨度往往不大，受此因素限制，目前一般采用下向水平分层(或进路式)充填采矿法。与此同时，该采矿法的分层或进路采场尺寸受限，采场生产能力较低，工人劳动强度较大。

此外，对于岩体质量一般至极差矿体或深部高应力条件下坚硬矿体开采，也可先对此类矿岩进行预处理，之后再进行分层或分段充填采矿。但在此模式中，预处理管控矿岩顶板、边帮等工序一般比较复杂，预处理成本较高。

因此，针对上述“此类矿体”，发明一种采场布置及回采工序简单、采场生产能力大、可用大型机械化开采装备、开采成本可控的采矿方法，对“此类矿体”的安全高效经济开采十分重要。

现有技术一：

专利CN103953344A公开的“一种下向进路分层胶结充填采矿法”，提出了一种进路采场断面形状为六边形的下向水平分层充填采矿法，用于矿石品位和价值高、但矿岩极破碎、原岩应力高的矿体开采。

在此采矿法中，每条开采进路的高度和宽度一般为3～5米，进路采场中可用的采掘设备能力受限，进路采场的综合生产能力低。而且，每条进路回采时均需采矿作业人员进入采场，出矿完成后还需在进路的底面和侧面人工现场铺设钢筋网，然后再进行进路采场胶结充填。该采场法的成本相对较高，回采工序多，充填及配筋工序复杂，工人现场工作环境差，人工劳动强度大。应用此法的代表性矿山包括甘肃金川龙首矿、云南彝良毛坪铅锌矿等。

也有其它公开的与上述专利类似的下向进路充填采矿法，其开采方式及进路设计模式整体相差不大，主要对六边形进路布置模式、充填结构等方面进行了改进(例如：CN101158287，一种蜂巢结构胶结充填采矿法；CN107939399A，一种多中段同时开采模式下水平矿柱回收方法及进路结构；CN108952803A，一种适合破碎矿体回采的下向充填采矿法)。

此外，专利CN107939403A公开的“一种垂直交叉矩形进路式盘区下向胶结充填采矿工艺”，提出了一种进路断面尺寸为矩形的下向水平分层充填采矿法，用于某厚大破碎铅锌矿体下向开采。此采矿方法中，进路采场断面为矩形，进路的高度和宽度一般约3～4米。进路内矿岩回采并出矿完成后，在底面人工铺设钢筋网，之后再胶结充填。其最主要的特点是：上下相邻的分层进路一般选用不同的布置方向(当上一分层沿矿体走向布置开采进路时，则下一紧邻分层则垂直于矿体走向布置开采进路)，垂直交叉的进路布置模式，可避免下分层开采导致上分层进路充填体的整体下向暴露，改善下向揭露充填体的安全稳定性。应用此法的代表性矿山包括甘肃金川二矿区、江西武山铜矿等。

也有其它公开的与上述专利类似的下向进路充填采矿法(例如：CN104265298A，下向进路充填采矿方法)，采用的进路也为尺寸相近的矩形断面，但上下紧邻分层进路的布置方向相同，只是上下紧邻分层进路错开半个进路宽度。其它的进路回采工序和充填配筋方式等工序基本一致。应用此法的代表性矿山包括新疆喀拉通克铜镍矿等。

现有技术一的缺点：

(1)从开采能力和效率角度：

①无论采用六边形还是矩形的进路断面，下向进路式采场的断面均受到尺寸限制(进路宽度和高度一般为3～5米)，每个回采进路单元的生产能力普遍较低。

②开采工序较多，在进路巷道内开展凿岩、出矿、铺筋等回采作业中，使用大型机械化装备的能力受限，各项回采作业工序衔接管理复杂，为完成典型阶段高度(一般为40～60米)矿岩回采时，其整体开采效率相对较低。

(2)从开采成本和管理角度：

①每条进路采场的开采高度虽不大(一般3～5米)，但每一分层中的每条下向进路采场都需要在出矿完成后人工现场铺设钢筋网，并且每一分层都要采用高强度充填体进行假顶的充填，以满足下分层开采时人工充填体顶板的安全稳定性，导致为完成典型阶段高度(一般为40～60米)矿岩回采时，用于钢筋网构筑、假顶层高强度充填的材料成本较高。

②进路采场的开采工序复杂，较难应用大型机械化设备，为了提高综合生产能力，矿山通常同时布置多个开采工作面，井下同时作业的采矿人员数量多，导致人工成本高，相应的井下安全作业管理的成本较高。

现有技术二：

针对岩体质量一般至极差矿体或深部高应力条件下坚硬矿体的开采，为了尽可能地增加采场尺寸，进而提高采场回采效率，与现有技术一不同的是，现有技术二是首先对岩体质量较差的矿岩顶板或边帮等区域进行预先处理，待人工形成一种较为安全稳定的顶板或边帮防护层之后，再在防护层下部布置较大尺寸的分层、分段或阶段采场，尽可能提高的采场设计尺寸，为使用大型机械化采掘装备提供基础条件。

专利CN85109137提出了一种“金属矿床下向分层开采法”，该法是预先在矿体上部使用金属网假顶、铰接顶梁、高强度可缩性支架形成人工防护结构，然后将矿体上部围岩进行强制崩落，崩落的松散岩体落在预先构筑的人工防护结构上，形成下部矿体开采的防护垫层。然后再在这种防护结构之下，自上而下地对岩体质量较差的矿岩进行分层开采。

但是预先崩落上部松散围岩作为垫层，会引发地表沉降或塌陷。

专利CN102606159A提出了一种“中厚急倾斜破碎矿体框架式人工假顶下向分段胶结充填法”，该法是在每个开采分段/阶段的上部凿岩巷道中，预先构筑高强度的框架式钢筋混凝土人工假顶(C25级钢筋混凝土，厚度1米左右)，然后进行下向分段空场嗣后充填采矿。分段采场高度一般为10～20米，采场宽度一般为15～25米。

但是，此法预先构筑的钢筋混凝土框架结构成本高，而且在井下开采环境中构筑钢筋混凝土框架的施工工序复杂。此外，该法虽能适用于低应力条件下的破碎矿体开采，但对于深部的高应力环境矿岩开采时，1米厚度的钢筋混凝土顶板也较难刚性支撑高应力围岩的闭合作用。应用此法的典型矿山包括贵州开磷用沙坝磷矿。

现有技术二的缺点：

现有技术二主要通过人工改变岩体质量较差的矿岩开采环境(例如：崩落上部围岩、预制钢筋混凝土框架等)，进而实现下向分层、分段或阶段采矿。现有技术方案二相对于现有技术方案一而言，虽能提高采场设计尺寸及采场综合生产能力，但仍存在一定的缺点：

(1)从开采经济性角度：

人为预先构筑的高强度支撑结构或防护层(如专利CN85109137中的强制崩落围岩垫层及金属网假顶、铰接顶梁、高强度可缩性支架；专利CN102606159A中的框架式高强度钢筋混凝土人工假顶)，其构筑成本较高，且在井下环境中的构筑施工作业复杂，往往明显影响地下金属/非金属矿的采矿成本。

(2)从开采安全性角度：

人工构筑的防护结构通常是要求其刚性支撑质量较差的矿岩，该模式在浅部采矿或相对低应力条件下的矿岩开采中能够发挥刚性支撑的安全防护作用，但对于深部高应力环境下的矿岩开采，该人工防护结构可能难以刚性支撑高应力矿岩的闭合作用，影响预先构筑开采作业环境的安全可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种采场竖向交错布置的下行式空场嗣后充填采矿法。

为了实现上述目的，提供一种下行式空场嗣后充填采矿法，其中：

A、将待采矿体划分为采场，并采用中深孔或深孔凿岩爆破方式回采；

B、水平方向上相邻的采场竖向交错布置；

C、任一采场须在其竖向相邻的上部采场及水平相邻的靠上采场回采完毕并充填养护之后方能回采。

所述步骤A中：

根据待采矿体规模及产状、矿岩自稳尺寸和/或原岩应力水平，待采矿体的采场布置方式及其尺寸为：

对于中厚至厚大矿体，垂直于矿体走向布置采场，此时，采场长度为10～100米或等于矿体厚度，采场宽度为5～25米，采场高度为5～60米；

对于厚度中等以下的矿体，沿着矿体走向布置采场，此时，采场长度为10～100米，采场宽度为5～25米，采场高度为5～60米；

对于特别厚大的矿体，将矿体先划分为若干盘区，在每个盘区内，沿着盘区走向或者垂直于盘区走向布置采场，此时，采场长度为10～80米，采场宽度为5～25米，采场高度为5～60米；

采场尺寸根据待采矿体的规模形态设计选取，一般条件下，不同类型采场选用基本相同的尺寸参数。

所述步骤A中：

针对每个采场：

在采场上部布置凿岩硐室或凿岩巷道时，钻凿下向的中深孔或深孔；

在采场下部布置凿岩硐室或凿岩巷道时，钻凿上向的中深孔或深孔；

在采场中部布置凿岩硐室或凿岩巷道时，设置若干个分段的中深孔或深孔凿岩；

钻孔装药爆破后，统一在采场底部出矿。

所述步骤B中：

水平方向上相邻的采场之间，其竖向交错高度的范围是相应采场高度的20％～80％。一般条件下，竖向交错的高度为采场高度的一半，此时，交错靠上采场的底面靠近交错靠下采场的中部，交错靠下采场的顶面靠近交错靠上采场的中部。

所述步骤C中：

竖直方向上相邻的采场，先采上部采场，再采下部采场；

水平方向上相邻的采场不能同时回采，而为了提高采区综合生产能力，采用“隔一采一”或“隔多采一”的开采顺序。

所述步骤C中：

每个采场回采结束后，随即充填采场采空区；

在充填采场时，先在采场底部进行采场底层高强度胶结充填，随后胶结充填至该采场的高度中部范围，然后再进行一定高度的胶结充填或者高强度胶结充填，之后的剩余采场高度进行非胶结或胶结充填直至该采场顶面。

所述步骤C中：

采场底部高强度充填体的单轴抗压强度不低于1.0MPa，且该层高强度胶结充填体的厚度不低于采场宽度的四分之一；

胶结充填至采场高度中部的胶结充填体的单轴抗压强度不低于0.5MPa；

采场中部之上的高强度充填体或胶结充填体的单轴抗压强度不低于1.0MPa，且该层充填体的厚度不低于采场宽度的四分之一；

剩余采场高度范围内，如果采用非胶结充填，须充分脱水达到固结状态；如果采用胶结充填，则充填体单轴抗压强度不低于0.1MPa。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的下行式空场嗣后充填采矿法，适用于地下金属/非金属矿山的倾斜至急倾斜中厚以上矿体、或水平至缓倾斜的厚大矿体，特别适用于岩体质量一般至极差矿体或深部高应力条件下坚硬矿体的开采(本文统称为“此类矿体”)，其具有采场生产能力大、回采效率高、机械化作业程度高等特点。

附图说明

图1为本发明实施例中的相邻采场开采顺序的逻辑关系图。

图2为本发明实施例中的相邻采场的典型充填体结构分布图。

图3为本发明实施例中的示例矿山典型矿体区域采场竖向交错布置图。

图4为本发明实施例中的示例矿山典型矿体区域竖向交错采场的采充过程及整体下行开采顺序图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本发明的下行式空场嗣后充填采矿法，其较佳的具体实施方式如图1至图3所示。

图1是一种下行式空场嗣后充填采矿法的示意构造。如图1所示，将待采矿体划分为采场，多个采场的典型布置模式及开采顺序如采场1、2、3，并将水平方向上相邻的采场在竖向错开布置。图1例子中，首先回采采场1，然后在对采场1进行充填并且养护之后，再回采采场2。作为一个例子，在水平方向上的两个采场2之间，可按同时或先后回采顺序，在采场2回采完成并充填养护之后，再回采采场3。即，在回采任一采场时，是在该采场竖向相邻的上部采场及水平相邻的靠上采场回采并充填养护之后才进行回采。

如图2所示，根据待采矿体规模及产状、矿岩自稳尺寸和/或原岩应力水平，待采矿体的采场布置方式及其尺寸为：

对于中厚至厚大矿体，垂直于矿体走向布置采场，此时，采场长度为10～100米或等于矿体厚度，采场宽度为5～25米，采场高度为5～60米；

对于厚度中等以下的矿体，沿着矿体走向布置采场，此时，采场长度为10～100米，采场宽度为5～25米，采场高度为5～60米；

对于特别厚大的矿体，将矿体先划分为若干盘区，在每个盘区内，沿着盘区走向或者垂直于盘区走向布置采场，此时，采场长度为10～80米，采场宽度为5～25米，采场高度为5～60米。

采场尺寸根据待采矿体的规模形态设计选取。一般条件下，不同类型采场选用基本相同的尺寸参数。

针对每个采场，

在采场上部布置凿岩硐室或凿岩巷道时，钻凿下向的中深孔或深孔；

在采场下部布置凿岩硐室或凿岩巷道时，钻凿上向的中深孔或深孔；

在采场中部布置凿岩硐室或凿岩巷道时，设置若干个分段的中深孔或深孔凿岩；

钻孔装药爆破后，统一在采场底部出矿。

水平方向上相邻的采场之间，其竖向交错高度的范围是相应采场高度的20％～80％。一般条件下，竖向交错的高度为采场高度的一半，此时，交错靠上采场的底面靠近交错靠下采场的中部，交错靠下采场的顶面靠近交错靠上采场的中部。

竖直方向上相邻的采场，先采上部采场，再采下部采场。水平方向上相邻的采场不能同时回采，而为了提高采区综合生产能力，一般采用“隔一采一”或“隔多采一”的开采顺序。

在图2的例子中，每个采场回采结束后，随即充填采场采空区，

在充填采场时，先在采场底部进行采场底层高强度胶结充填，随后胶结充填至该采场的高度中部范围，然后再进行一定高度的胶结充填或者高强度胶结充填，之后的剩余采场高度进行非胶结或胶结充填直至该采场顶面。

采场底部高强度充填体的单轴抗压强度不低于1.0MPa，且该层高强度胶结充填体的厚度不低于采场宽度的四分之一；

胶结充填至采场高度中部的胶结充填体的单轴抗压强度不低于0.5MPa；

采场中部之上的高强度充填体或胶结充填体的单轴抗压强度不低于1MPa，且该层充填体的厚度不低于采场宽度的四分之一；

剩余采场高度范围内，如果采用非胶结充填，须充分脱水达到固结状态；如果采用胶结充填，则充填体单轴抗压强度不低于0.1MPa。

本发明的采场竖向交错布置的下行式空场嗣后充填采矿法，针对地下金属/非金属矿山的倾斜至急倾斜中厚以上矿体、或水平至缓倾斜的厚大矿体，特别是岩体质量一般至极差矿体或深部高应力条件下坚硬矿体的开采，本发明旨在创新提出一种采场竖向交错布置的下行式空场嗣后充填采矿法，充分提高矿岩自支撑能力，尽量提高此类矿体中的采场设计尺寸，扩大采场回采单元开采规模，为使用大型高效机械化采掘装备提供基础，进而提升采场综合生产能力，确保安全、经济、高效率采矿。

本发明重点解决的技术问题如下：

(1)解决此类矿体开采时，采场矿岩的自稳高度、跨度受限，可规划布置的采场尺寸较小，进而限制大型机械化采掘设备使用，不利于提高采场生产能力的问题；

(2)解决此类矿体开采时，目前一般采用的下向水平分层(或进路式)充填采矿法的回采工序多、生产衔接难度大，不利于提高采场生产效率的问题；

(3)解决此类矿体开采时，下向进路充填采矿的每条进路均需配筋，预先构筑高强度防护结构以形成安全开采环境的现场施工复杂，不利于降低相应回采成本的问题。

(4)解决此类矿体开采时，下向进路充填采矿的技术人员需频繁进入采场，预先构筑的刚性防护结构体在高应力环境下的安全可靠性难保障，不利于确保回采作业安全的问题。

具体实施例：

作为一种实地使用本发明的例子，例如某大型地下金属矿山年产量约150万吨矿石，矿石品位和价值较高。主矿体沿走向长约1500米，倾向长约1700米，分布规模较大且整体较厚，主矿体厚度约10～60米，平均约30米。矿体中等倾斜至倾斜，倾角约50～70°。

矿区断裂构造发育，控矿构造蚀变带厚度较大，工程地质条件复杂。岩石虽然较坚硬，但构造面很发育，直接影响岩体质量。矿体主要赋存在花岗质碎裂岩脉中，矿岩的岩体质量一般至极差，浅部矿体的岩体质量优于深部矿体矿岩，且未来深部开采时构造应力明显升高。矿体上下盘围岩为花岗岩、闪长岩，围岩岩体质量一般。矿区内构造裂隙水较发育，井下的涌水量大于1万立方米/天，水文地质条件较复杂。

根据矿体不同区域的赋存厚度和岩体质量，矿山原设计采用了上向水平分层、上向进路和下向进路式充填采矿法。矿山浅部矿体开采时岩体质量较好，主要采用上向开采。但深部矿体的岩体质量较差，且深部原岩应力高，主体转为下向进路式开采。

典型上向或下向分层或进路采场中，每分层高度约3～5米，如为进路式开采则进路宽度约为3～5米。回采时，在每个分层循环钻凿1.8米深的上向或水平浅孔崩矿。上向回采时，出矿后充填2～3米高，其余高度留为下层回采空间。下向回采时，出矿后在进路采场底层开展人工现场铺设钢筋网，然后进行胶结充填。充填骨料为本矿山的选厂全尾砂。

该矿山主矿体的开采模式，在类似开采技术条件的地下矿山普遍存在，尤其是针对岩体质量一般至极差矿体或深部高应力条件下坚硬矿体的开采时，更多的是选用下向进路式充填采矿法。但是，这种开采方法的回采和充填工序多，进路采场综合生产能力较低，为了达到矿山设计的总体产能，通常在井下开凿很多个工作面同时采矿作业，示例矿山以往井下同时采矿作业面高达上百个，导致井下同时作业人员多、生产管理复杂、安全生产风险大。

为了提高矿山企业应对矿石价格市场波动对企业效益的影响，很多矿山要求逐年提高其整体矿石产能，示例矿山要求未来矿石年产量比目前翻一倍至300万吨/年。与此同时，为了优化井下工人作业条件，合理规避深部矿体开采时的应力增大、通风困难、作业面环境恶劣(温度高、湿度大)等问题，示例矿山还要求选取能更好使用大型机械化采掘装备的高效率采矿方法，从而减少井下同时作业的采矿人员数量。在这些条件要求下，如果继续使用采场综合生产效率低、回采工序复杂的进路式充填采矿法，难以满足矿山未来的发展目标。

利用本发明方法，示例矿山在深部高应力环境下的岩体质量较差的厚大矿体开采时，使用了如图4所示的采场竖向交错布置的整体下行式空场嗣后充填采矿法，具体包括如下步骤与要求：

(1)将示例矿山的深部待采矿体，自上而下的划分布置为中深孔/深孔采场，采场垂直于矿体走向布置，典型采场长度为矿体厚度，约为20～60米，采场宽度固定为8～9米，采场高度固定为30米。

(2)典型矿体区域范围内，采场呈“拉链式”的竖向交错布置模式，如图3。水平方向上相邻的采场之间，其竖向交错高度为15米，且须先开采交错靠上的采场，充填养护后，才能再开采交错靠下的相邻采场。沿竖直方向上相邻的采场之间，采场自上而下连续布置，且须先开采上部采场，充填养护后，才能再开采下部的相对应采场。

(3)在图4的例子中，先是对竖向位置靠上的采场1～2进行回采，然后再对竖向位置靠下的采场3～4进行回采，例如，

在交错靠上的采场之间，使用“隔三采一”的回采顺序，首先回采交错靠上的第1步采场1，如图4(a)，其采场采空区充填养护之后，再回采交错靠上的第2步采场2，如图4(b)，回采后尽快完成采空区充填。

在交错靠下的采场之间，同样使用“隔三采一”的回采顺序方式，先回采交错靠下的第3步采场3，如图4(c)，其采场采空区充填养护之后，再回采交错靠下的第4步采场4，如图4(d)，回采后尽快完成采空区充填。

(4)不同类型的采场回采时，均是先在采场顶部开挖约3～5米高的凿岩水平，并在采场底部开挖约3～5米高的出矿水平。然后在采场凿岩水平中，利用牙轮钻机或潜孔钻机等类似的大型高效凿岩装备，钻凿下向中深孔/深孔(孔径80～165毫米)至采场底部的出矿水平，孔深约20～25米，炮孔内分段装药，向下爆破和侧向崩矿相结合，然后在采场底部出矿水平使用3～6立方米斗容的大中型铲运机出矿，铲运机经联络巷道，将矿石运搬至脉外运输巷中，再集中运输或下放到溜井倒运。

(5)每个典型采场回采后，其相邻两侧的采场侧壁揭露高度范围内，上部一半高度为充填体、下部一半高度为矿岩，实现了在矿岩自稳高度为15米的限制条件下，一次性安全开挖暴露的空场高度达到30米，实际空场暴露高度相对于矿岩自稳高度而言翻一倍。

(6)每个典型采场出矿完成后，应及时开展该采场采空区的充填作业，示例矿山充填骨料选用选厂全尾砂，胶凝材料为P.O 42.5级普通硅酸盐水泥。

(7)每个典型采场采空区充填时，均采用相类似的充填体强度及结构布置方案，即：首先在采场底面向上约8米高度进行高强度胶结充填，设计单轴抗压强度一般不低于2MPa，充填站选用灰砂比约为1:4～1:7；随后进行约7米高的胶结充填，至采场高度中部，设计单轴抗压强度一般不低于1MPa，充填站选用灰砂比约为1:10～1:15；然后再在采场高度中部向上约4米高范围内进行高强度胶结充填，设计单轴抗压强度一般不低于2MPa，充填站选用灰砂比约为1:4～1:7；之后剩余约11米采场高度进行微胶结充填，设计单轴抗压强度一般不低于0.2MPa，充填站选用灰砂比约为1:20～1:25。

(8)典型矿体区域的上部竖向交错采场采充完成，并达到预定的充填体养护龄期及其强度要求后，再整体下行开采其下部紧邻的交错布置采场，如图4(e)、图4(f)，下部竖向交错布置采场的采充顺序、回采工艺、充填体强度及结构等，与上部交错布置采场的参数基本类似，总体实现示例矿山深部高应力环境下岩体质量较差厚大矿体的下行式空场嗣后充填采矿。

本发明实施例提供的一种下行式空场嗣后充填采矿法，具有如下有益效果：

(1)实现了采场的一次性空场暴露高度比矿岩自稳高度翻一倍，显著提高采场的可规划布置高度，为扩大采场设计尺寸进而提高采场开采效率和生产能力奠定基础；

(2)采场回采作业是在高强度充填体直接顶板下完成的，相对于岩体质量一般至极差矿岩顶板或深部高应力条件下坚硬矿岩顶板而言，回采作业环境的安全性显著提高；

(3)在显著提高采场稳定开采尺寸的同时，采矿人员和设备不必进入采空区，也无须在采空区充填之前进入采场内部开展钢筋结构人工现场铺设，降低了充填开采成本，改善了采矿人员作业安全性；

(4)典型矿体区域的整体下行式采充过程以及采场的竖向交错布置，可实现矿岩逐步卸压开采，采矿作业面始终在卸压后的低应力区域，降低了深部高应力采矿的安全风险；

(5)可实现岩体质量一般至极差矿体或深部高应力条件下坚硬矿体的连续下行式高效开采，不必须留设阶段或分段的原岩水平隔离矿柱，提高了正常开采单元的高效回采效率和矿石回收率，进而提高了矿山企业的开采经济效益。

本发明的技术关键点是：

针对地下金属/非金属矿山的倾斜至急倾斜中厚以上矿体、或水平至缓倾斜的厚大矿体，特别是在岩体质量一般至极差矿体或深部高应力条件下的坚硬矿体开采时，将待采矿体划分并布置为中深孔/深孔开采的采场，并按整体下行式开采顺序；在水平方向上相邻的采场之间，竖向交错一定高度，且须先开采交错靠上的采场，充填养护后，才能再开采交错靠下的相邻采场；在竖直方向上，自上而下连续布置的相邻采场之间，须先开采上部采场，充填养护后，才能再开采下部的相对应采场；采场回采结束后需尽快充填采场采空区，先在采场底部进行一定高度的高强度胶结充填，随后胶结充填至该采场的高度中部范围，然后再进行一定高度的胶结充填或者高强度胶结充填，之后的剩余采场高度进行非胶结或胶结充填，直至该采场顶面。

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披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种下行式空场嗣后充填采矿法，其特征在于，包括：

A、将待采矿体划分为采场，并采用中深孔或深孔凿岩爆破方式回采；

针对每个采场：

在采场上部布置凿岩硐室或凿岩巷道时，钻凿下向的中深孔或深孔；

在采场下部布置凿岩硐室或凿岩巷道时，钻凿上向的中深孔或深孔；

在采场中部布置凿岩硐室或凿岩巷道时，设置若干个分段的中深孔或深孔凿岩；

钻孔装药爆破后，统一在采场底部出矿；

B、水平方向上相邻的采场竖向交错布置；

C、任一采场须在其竖向相邻的上部采场及水平相邻的靠上采场回采完毕并充填养护之后方能回采；

每个采场回采结束后，随即充填采场采空区；

在充填采场时，先在采场底部进行采场底层高强度胶结充填，随后胶结充填至该采场的高度中部范围，然后再进行一定高度的胶结充填或者高强度胶结充填，之后的剩余采场高度进行非胶结或胶结充填直至该采场顶面；

D、所述采场宽度大于6米且小于等于25米，采场高度大于6米且小于等于60米。

2.根据权利要求1所述的下行式空场嗣后充填采矿法，其特征在于：

所述A中：

根据待采矿体规模及产状、矿岩自稳尺寸和/或原岩应力水平，采场尺寸根据待采矿体的规模形态设计选取，待采矿体的采场布置方式及其尺寸为：

对于中厚至厚大矿体，垂直于矿体走向布置采场，此时，采场长度为10~100米或等于矿体厚度；

对于厚度中等以下的矿体，沿着矿体走向布置采场，此时，采场长度为10~100米；

对于特别厚大的矿体，将矿体先划分为若干盘区，在每个盘区内，沿着盘区走向或者垂直于盘区走向布置采场，此时，采场长度为10~80米。

3.根据权利要求1所述的下行式空场嗣后充填采矿法，其特征在于：

所述B中：

水平方向上相邻的采场之间，其竖向交错高度的范围是相应采场高度的20%~80%。

4.根据权利要求3所述的下行式空场嗣后充填采矿法，其特征在于：

所述B中：

水平方向上相邻的采场之间，竖向交错的高度为采场高度的一半，此时，交错靠上采场的底面靠近交错靠下采场的中部，交错靠下采场的顶面靠近交错靠上采场的中部。

5.根据权利要求1所述的下行式空场嗣后充填采矿法，其特征在于：

所述C中：

竖直方向上相邻的采场，先采上部采场，再采下部采场；

水平方向上相邻的采场不能同时回采，而为了提高采区综合生产能力，采用“隔一采一”或“隔多采一”的开采顺序。

6.根据权利要求5所述的下行式空场嗣后充填采矿法，其特征在于：

所述C中：

采场底部高强度充填体的单轴抗压强度不低于1.0MPa，且该层高强度胶结充填体的厚度不低于采场宽度的四分之一；

胶结充填至采场高度中部的胶结充填体的单轴抗压强度不低于0.5MPa；

采场中部之上的高强度充填体或胶结充填体的单轴抗压强度不低于1.0MPa，且该层充填体的厚度不低于采场宽度的四分之一；

剩余采场高度范围内，如果采用非胶结充填，须充分脱水达到固结状态；如果采用胶结充填，则充填体单轴抗压强度不低于0.1MPa。

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