CN111364997A - 上向进路-崩落联合采矿法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种上向进路‑崩落联合采矿法，该采矿法包括如下步骤：1)采切工程布置；根据现场实际情况，设计布置分段运输巷道、采场联络道、分层运输巷道、分层联络斜坡道以及溜井；2)凿岩；3)爆破回采：第一分层和第二分层采用进路回采，第三分层采用崩落回采；4)通风：根据现场实际情况，设置风井、风井联络道；5)出矿：铲运机自矿房铲装矿石后运搬至溜井出矿；6)采场顶板管理：将巷道顶板和两帮松动的浮石危石撬干净，对不稳固存在危险的地方进行支护；7)采空区充填。本发明的采矿方法采用上向进路法和崩落法相结合，第一分层和第二分层采用进路回采，第三分层采用崩落回采，回采率高、低贫化率、低大块率、低成本。
Description
技术领域
本发明涉及采矿法的技术领域，具体涉及一种上向进路-崩落联合采矿法。
背景技术
黑色矿山过去多以崩落法开采为主，由于崩落法回采率低、贫化率高，尾矿处置难、环境破坏等问题，近年来越来越多的大型黑色矿山正逐步向充填采矿法转变，大型黑色矿山采用充填法开采将是铁矿山发展的必然趋势。崩落法转充填法过渡分段安全回采是维持采场及地表安全的关键，对维持矿山生产稳定和生产工序衔接具有重要意义。随着现有探明的矿产资源不断消耗，采矿向深部发展的同时，隔离矿柱的回采也极具意义。
由于隔离顶柱下部是充填体，在充填之前受到爆破破坏，由于充填接顶困难，下部充填体未接顶，采场内遗留部分小范围空区，整个隔离顶柱特别是下端靠近充填体部分较为破碎。不少设计院对于在设计中均不考虑隔离顶柱的回采，一些矿山对于隔离顶柱破碎直接顶板的处理，国内外多采取的方式是加强支护，提高顶板的整体性，其支护和维护不仅难度大，而且成本高；针对破碎顶板受爆破扰动易发生大规模冒落，并混入矿石中造成的高贫化率，部分矿山采取预留一定厚度隔离护顶矿层的方式，以减少废石的混入，但这同时也造成了大量矿石的损失。
发明内容
本发明的目的在于克服上述背景技术的不足，提供一种上向进路-崩落联合采矿法，该上向进路-崩落联合采矿法回采率高、低贫化率、低大块率、低成本。
为实现上述目的，本发明提供的一种上向进路-崩落联合采矿法，包括如下步骤：
1)采切工程布置；根据现场实际情况，设计布置分段运输巷道、采场联络道、分层运输巷道、分层联络斜坡道以及溜井；
2)凿岩：采用凿岩机进行掘进，炮孔直径、深度均根据实际需要选择；
3)爆破回采：第一分层和第二分层采用进路回采，第三分层采用崩落回采，回采顺序按照自下而上分层回采，待第一分层进路开采充填完毕后，进行第二分层进路回采，并布置中深孔，最后进行第三分层的崩落回采；
4)通风：根据现场实际情况，设置风井、风井联络道，满足通风条件；
5)出矿：采用铲运机运搬矿石，铲运机自矿房铲装矿石后运搬至溜井出矿；
6)采场顶板管理：将巷道顶板和两帮松动的浮石危石撬干净，对不稳固存在危险的地方进行支护；
7)采空区充填：对采空区进行矿房填充和矿柱充填。
进一步地，所述分段运输巷道按照设计分段高度进行划分，沿矿体走向长度延伸布置；
所述采场联络道沿矿体走向间隔布置，用于连通矿体与分段运输巷道，在第一分层回采完毕后，将采场联络道上调连接第二分层，坡度控制在15°以下；
所述分层运输巷道根据设计分段高度，在每个分段内划分若干个分层，用于连接回采巷道与溜井、风井；
所述分层联络斜坡道设置在矿体脉外位于一个分段上下若干个分层之间，连接上下两个分层运输巷道；
所述溜井布置在分段运输巷道的外侧，用于将回采区域矿石溜放至中段运输水平。
进一步地，所述步骤2)中，凿岩机采用气腿式凿岩机或者液压凿岩机。
进一步地，所述步骤3)中，第一分层进路回采，可以根据设计分层情况一次性掘进、回采到位，或者先掘进小规格断面，掘进完成以后再从里到外进行刷大至设计规格，完成回采，并对进路进行充填；
第二分层进路回采，在第一分层进行充填完毕后，按进路回采布置巷道，完成回采，第二分层充填与否视分层高度而定；
第三分层崩落回采，利用第二分层布置的巷道，进行上向扇形炮孔、端部切割槽、切割天井施工，根据施工炮孔情况，采用中深孔爆破方法装药爆破，回收矿石。
进一步地，所述步骤4)中，采场爆破后，采用安装风机加强通风，在局部通风困难的边角处设置局扇。
进一步地，所述步骤5)中，第一分层和第二分层进路回采的矿石每次爆破之后出完；第三分层崩落回采在巷道掌子面迎头集中出矿，根据矿山的实际情况，在爆破之后出矿直到截止品位为止。
进一步地，所述步骤6)中，支护采用锚杆支护或锚网喷支护。
再进一步地，所述步骤7)中，对于第一分层矿房充填：矿房分两次充填，每次充填一个分层高度3～5m，充填体的强度不低于1.5MPa；对于第一分层矿柱充填：矿柱分为两部分充填，上面一部分0.5～0.8m与矿房充填体相同配比，其余的下面部分矿柱充填体的强度不低于达到0.5MPa。
更进一步地，所述步骤7)中，对于第二分层矿柱充填：根据分层高度确定是否需要充填，若分层高度不大于4m无需充填，直接作为第三分层矿体崩落回采的进路；若分层高度大于4m进行填充，充填高度满足设备运行的高度即可。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
其一，本发明的采矿方法采用上向进路法和崩落法相结合，第一分层和第二分层采用进路回采，第三分层采用崩落回采，回采顺序按照自下而上分层回采，待第一分层进路开采充填完毕后，进行第二分层进路回采，并布置中深孔，最后进行第三分层的崩落回采，能够有效回收崩落法转充填法隔离顶柱，回采率高、低贫化率、低大块率、低成本。
其二，本发明的采用方法中第一分层和第二分层进路回采的矿石每次爆破之后出完；第三分层崩落回采在巷道掌子面迎头集中出矿，根据矿山的实际情况，在爆破之后出矿直到截止品位为止，能够进一步提高矿石回收率，降低贫化率。
其三，本发明的采矿方法中采场顶板管理将巷道顶板和两帮松动的浮石危石撬干净，对不稳固存在危险的地方进行支护，支护采用锚杆支护或锚网喷支护，能够提高顶板稳定性，保证作业场地的安全。
附图说明
图1为一种上向进路-崩落联合采矿的采场结构示意图；
图2为图1中沿I-I方向的结构示意图；
图3为图1中沿II-II方向的结构示意图；
图4为图1中沿III-III方向的结构示意图；
图中：分段运输巷道1、采场联络道2、分层运输巷道3、分层联络斜坡道4、溜井5、中深孔6、矿房7、矿柱8、充填体9。
具体实施方式
下面结合实施案例详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
本实施例的采场结构参数：矿体分段高度为12m，分层高度分别为3m、3m和6m，进路尺寸为3×3m，采场宽为矿体水平厚度。厚度大于15m的矿体垂直矿体走向布置进路，厚度小于15m的矿体进路沿矿体走向布置。
本实施例的一种上向进路-崩落联合采矿法，包括如下步骤：
1)采切工程布置：根据现有工程布置和矿岩稳固性采准工程布置在矿体下盘，采用垂直矿体走向布置进路，矿块宽度为6m，便于较好地控制矿体，并且可提高矿石回收率。采用多条进路以一个切割天井为自由面，在切割巷道中钻凿上向平行深孔，逐次爆破扩大后形成切割槽。具体根据现场实际情况，设计布置分段运输巷道1、采场联络道2、分层运输巷道3、分层联络斜坡道4以及溜井5，如图1～4所示；
分段运输巷道1按照设计分段高度12m进行划分，沿矿体走向长度延伸布置；
采场联络道2沿矿体走向间隔布置，用于连通矿体与分段运输巷道1，在第一分层回采完毕后，将采场联络道上调连接第二分层，坡度控制在15°以下，沿矿体走向每18m布设一条采场联络道；
分层运输巷道3根据设计分段高度，在每个分段内划分若干个分层，用于连接回采巷道与溜井、风井；
分层联络斜坡道4设置在矿体脉外位于一个分段上下若干个分层之间，连接上下两个分层运输巷道3；
溜井5布置在分段运输巷道1的外侧，用于将回采区域矿石溜放至中段运输水平，设计倾角60°，长度为13.8m，断面尺寸为Φ3m，沟通上下水平进行矿石倒运。
2)凿岩：采用气腿式凿岩机或者液压凿岩机进行掘进，炮孔直径、深度均根据实际需要选择，本实施例中炮孔直径38～42mm，炮孔深度2.3m。进路回采时先按2.6m×2.6m的巷道规格掘进，周边刷帮滞后一个循环；
3)爆破回采：第一分层和第二分层采用进路回采，第三分层采用崩落回采，回采顺序按照自下而上分层回采，待第一分层进路开采充填完毕后，进行第二分层进路回采，并布置中深孔6，最后进行第三分层的崩落回采；
第一分层进路回采，可以根据设计分层情况一次性掘进、回采到位，或者先掘进小规格断面，掘进完成以后再从里到外进行刷大至设计规格，完成回采，并对进路进行充填；
第二分层进路回采，在第一分层进行充填完毕后，按进路回采布置巷道，完成回采，第二分层充填与否视分层高度而定；
第三分层崩落回采，利用第二分层布置的巷道，进行上向扇形炮孔、端部切割槽、切割天井施工，根据施工炮孔情况，采用中深孔爆破方法装药爆破，回收矿石。
本实施例中，凿岩出矿巷道掘进采用2号岩石乳化炸药，药卷直径35mm，重200g；非电毫秒钟雷管孔底超爆，同排同段，可间断装药，各排分段加导爆管并联网络一次性起爆。矿体回采仍采用2号岩石乳化炸药，型号与无底柱分段崩落法采场大爆破保持一致。导爆索起爆、电雷管引爆。
回采第三分层时采用上向扇形孔爆破，采用Simba钻凿中深孔。炮孔一般采用扇形布置，设定炮孔边孔角一般为50°～60°，孔径为76mm时，最小抵抗线为1.7m～2.0m；每次爆破2排炮孔，装药采用气动装药器。要根据具体的条件选择合理的凿岩、爆破参数，在排间、孔间采用微差爆破，严格执行炮孔验收及补孔管理制度，提高凿岩和装药质量。
4)通风：根据现场实际情况，设置风井、风井联络道，满足通风条件，采场爆破后，采用安装风机加强通风，在局部通风困难的边角处设置局扇。新鲜风流由下盘的风井进入采场，冲洗工作面后污风经矿房内人行风井进入上水平回风巷道，经回风井进入回风系统，排至地表，通风时间保持在半小时以上。
5)出矿：采用铲运机运搬矿石，铲运机自矿房铲装矿石后运搬至溜井出矿；第一分层和第二分层进路回采的矿石每次爆破之后出完；第三分层崩落回采在巷道掌子面迎头集中出矿，根据矿山的实际情况，在爆破之后出矿直到截止品位为止。
本实施例中，进路回采的矿石每次爆破之后要出完，为下一钻孔—爆破—出渣循环创造条件。最上面一个分层的崩落法出矿与无底柱分段崩落法类似，根据生产矿山实际，在爆破之后出矿直到截止品位20％为止。采用铲运机出矿，每台出矿设备一般服务3～5条进路。无底柱分段崩落法因矿石与废石多面接触，每爆破一次都要发生一次贫化，因此贫化率较大。为此，需加强如下出矿管理工作：当回收率达到一定程度后，继续放矿则回收率增长很慢，而贫化率却增长较快，故此及时截止放矿是十分重要的。出矿时要注意全断面均匀铲装矿石，及时处理各种故障保证矿石流动畅通，以提高矿石回收率，降低贫化率。
6)采场顶板管理：将巷道顶板和两帮松动的浮石危石撬干净，对不稳固存在危险的地方进行支护，支护采用锚杆支护或锚网喷支护，以提高顶板稳定性，支护等级视现场情况而定。此项工作应由有经验的安全工负责，仔细观察顶板，将浮石撬下，以保证作业场地的安全。
7)采空区充填：对采空区进行矿房填充和矿柱充填。对于第一分层矿房充填：矿房7分两次充填，每次充填一个分层高度3～5m，充填体9的强度不低于1.5MPa；对于第一分层矿柱充填：矿柱8分为两部分充填，上面一部分0.5～0.8m与矿房充填体相同配比，其余的下面部分矿柱充填体的强度不低于达到0.5MPa。对于第二分层矿柱充填：根据分层高度确定是否需要充填，若分层高度不大于4m无需充填，直接作为第三分层矿体崩落回采的进路；若分层高度大于4m进行填充，充填高度满足设备运行的高度即可。
本实施例中，矿房充填体：每次充填一个分段高3m，为保证接顶分两次充填，取灰砂比1：8，充填体强度大于1.5MPa；矿柱充填体：取灰砂比1：12充填体充填2.5m，取灰砂比1：8充填0.5m的高度，充填体强度达到1.5MPa，保证回采第二个分层设备在充填体上运行。第二分层矿柱回采完不用充填，用作第三分层矿体崩落回采的进路。
以上，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭示的技术范围内，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，其余未详细说明的为现有技术。
Claims (9)
1.一种上向进路-崩落联合采矿法，其特征在于：包括如下步骤：
1)采切工程布置；根据现场实际情况，设计布置分段运输巷道(1)、采场联络道(2)、分层运输巷道(3)、分层联络斜坡道(4)以及溜井(5)；
2)凿岩：采用凿岩机进行掘进，炮孔直径、深度均根据实际需要选择；
3)爆破回采：第一分层和第二分层采用进路回采，第三分层采用崩落回采，回采顺序按照自下而上分层回采，待第一分层进路开采充填完毕后，进行第二分层进路回采，并布置中深孔(6)，最后进行第三分层的崩落回采；
4)通风：根据现场实际情况，设置风井、风井联络道，满足通风条件；
5)出矿：采用铲运机运搬矿石，铲运机自矿房铲装矿石后运搬至溜井出矿；
6)采场顶板管理：将巷道顶板和两帮松动的浮石危石撬干净，对不稳固存在危险的地方进行支护；
7)采空区充填：对采空区进行矿房填充和矿柱充填。
2.根据权利要求1所述的上向进路-崩落联合采矿法，其特征在于：所述分段运输巷道(1)按照设计分段高度进行划分，沿矿体走向长度延伸布置；
所述采场联络道(2)沿矿体走向间隔布置，用于连通矿体与分段运输巷道(1)，在第一分层回采完毕后，将采场联络道上调连接第二分层，坡度控制在15°以下；
所述分层运输巷道(3)根据设计分段高度，在每个分段内划分若干个分层，用于连接回采巷道与溜井、风井；
所述分层联络斜坡道(4)设置在矿体脉外位于一个分段上下若干个分层之间，连接上下两个分层运输巷道(3)；
所述溜井(5)布置在分段运输巷道(1)的外侧，用于将回采区域矿石溜放至中段运输水平。
3.根据权利要求2所述的上向进路-崩落联合采矿法，其特征在于：所述步骤2)中，凿岩机采用气腿式凿岩机或者液压凿岩机。
4.根据权利要求3所述的上向进路-崩落联合采矿法，其特征在于：所述步骤3)中，第一分层进路回采，可以根据设计分层情况一次性掘进、回采到位，或者先掘进小规格断面，掘进完成以后再从里到外进行刷大至设计规格，完成回采，并对进路进行充填；
第二分层进路回采，在第一分层进行充填完毕后，按进路回采布置巷道，完成回采，第二分层充填与否视分层高度而定；
第三分层崩落回采，利用第二分层布置的巷道，进行上向扇形炮孔、端部切割槽、切割天井施工，根据施工炮孔情况，采用中深孔爆破方法装药爆破，回收矿石。
5.根据权利要求4所述的上向进路-崩落联合采矿法，其特征在于：所述步骤4)中，采场爆破后，采用安装风机加强通风，在局部通风困难的边角处设置局扇。
6.根据权利要求5所述的上向进路-崩落联合采矿法，其特征在于：所述步骤5)中，第一分层和第二分层进路回采的矿石每次爆破之后出完；第三分层崩落回采在巷道掌子面迎头集中出矿，根据矿山的实际情况，在爆破之后出矿直到截止品位为止。
7.根据权利要求6所述的上向进路-崩落联合采矿法，其特征在于：所述步骤6)中，支护采用锚杆支护或锚网喷支护。
8.根据权利要求1～7任一项所述的上向进路-崩落联合采矿法，其特征在于：所述步骤7)中，对于第一分层矿房充填：矿房(7)分两次充填，每次充填一个分层高度3～5m，充填体(9)的强度不低于1.5MPa；对于第一分层矿柱充填：矿柱(8)分为两部分充填，上面一部分0.5～0.8m与矿房充填体相同配比，其余的下面部分矿柱充填体的强度不低于达到0.5MPa。
9.根据权利要求8所述的上向进路-崩落联合采矿法，其特征在于：所述步骤7)中，对于第二分层矿柱充填：根据分层高度确定是否需要充填，若分层高度不大于4m无需充填，直接作为第三分层矿体崩落回采的进路；若分层高度大于4m进行填充，充填高度满足设备运行的高度即可。
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