CN111550248A - 预护顶分段空场嗣后充填采矿法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种预护顶分段空场嗣后充填采矿法，包括如下步骤：a、采场设计，其中分段划分为若干倾斜布置的矿房；b、采准切割工程；c、预支护工程，在分段凿岩巷内，施工扇形的中深孔，直径为60～72mm，其中穿过靠上盘帮壁的钻孔分为爆破段和钻孔锚固段，爆破段布置在下盘矿房内，钻孔锚固段布置在上盘矿房内；采用导管对钻孔锚固段进行注浆锚固；待浆液凝固后，对爆破段及未穿帮壁的钻孔进行装药爆破；d、回采充填，待养护完成后，可进行相邻矿房和本矿房上分段矿房的开采工作。本发明具有工艺简单、贫化损失率低、安全性高、充填成本低的特点，特别适用于厚大倾斜至急倾斜矿体开采。

Description

预护顶分段空场嗣后充填采矿法
技术领域
本发明涉及空场嗣后充填采矿术领域，尤其涉及一种预护顶分段空场嗣后充填采矿法。
背景技术
在进行中等稳固的、中厚以上矿体开采时，普遍采用分段中深孔空场嗣后充填采矿法，同时，为了保证回采的强度及效率，通常将矿体划分为两步骤采场，通过隔一采一的多作业面同时回采的方式进行回采。但当矿体内存在大量潜在滑面且自立能力不强时，导致采场边破坏，在进行出矿作业时，造成不必要的安全隐患。同时，两步骤开采时，对于一步骤的充填体强度要求较高，且易导致在回采过程中，爆破损坏充填体，导致回采的贫化损失加大，存在着充填成本略高，贫化损失控制难，部分作业安全无法得到保证等问题。
申请公布号为CN109505606A的中国专利申请，公开了一种预控顶机械化分段空场嗣后充填采矿方法，其通过在上下盘同时开凿采切工程，上中段凿岩巷锚网支护，预裂爆破和遥控铲运机出矿，虽保证了采场帮壁的安全及回采安全，在一定程度上满足了护顶的要求，但是整体采切工程投入量大，且在矿体具有一定倾角，垂直矿体布置，会造成一定的贫化损失，仅适用于极厚急倾斜矿体的开采。
授权公告号为CN108442930B的中国发明专利，公开了一种倾斜中厚金属矿体采矿方法，其将倾斜矿体沿对角线划分为上、下三角回采矿块，同样采用上分段锚网预护顶的方式进行护顶，该方式相较于传统的采矿方法虽具有回收率高、对矿体角度适用性强的优点，但其在厚度较大的矿体中适用性较差，且同样存在着充填成本高的问题。
授权公告号为CN210134930U的中国发明专利，公开了一种适用于缓倾斜破碎矿床开采的分区预控顶结构，其采用锚固孔与中深孔交错布置，对上盘及矿体进行锚固，后采用分段中深孔进行爆破分段回采。其虽然解决了现有采场支护作业与后续回采工艺相互干扰的问题，但是工艺复杂，需要施工大量的钻孔，大大延缓了作业效率，进而导致回采效率下降。
上述不利条件都是我们合理利用矿产资源路上的绊脚石，对采矿技术的发展来说也是一种羁绊。因此，研发出具有创新性的采矿方案对厚大倾斜至急倾斜矿体来说意义重大。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种预护顶分段空场嗣后充填采矿法，以解决现有厚大倾斜至急倾斜矿体开采中矿房帮壁稳定性差、充填成本高、贫化损失控制困难的问题。
本发明提供的这种预护顶分段空场嗣后充填采矿法，包括如下步骤：
a、采场设计
沿矿体走向及矿体倾斜角度布置采场，根据矿体稳定性确定采场宽度，沿矿脉垂高将采场划分为中段，各中段内预留底柱和间柱，不留顶柱；自上而下将各中段分为3～4个分段，分段划分为若干倾斜布置的矿房；
b、采准切割工程
在中段底部布置相应的中段运输巷和穿脉运输巷，在矿体上盘脉外布置斜坡道，通过斜坡道开拓分段联络巷，在分段联络巷上每隔50～60m沿垂直矿体方向掘进分段联络道，直至矿体上盘；再由分段联络道靠矿房上盘施工分段凿岩巷，在分段凿岩巷靠上盘端部分段施工风井，并在分段凿岩巷内施工充填切割井；
c、预支护工程
c1、在分段凿岩巷内，施工扇形的中深孔，直径为60～72mm，其中穿过靠上盘帮壁的钻孔分为爆破段和钻孔锚固段，爆破段布置在下盘矿房内，钻孔锚固段布置在上盘矿房内；
c2、采用导管对钻孔锚固段进行注浆锚固；
c3、待浆液凝固后，对爆破段及未穿帮壁的钻孔进行装药爆破；
d、回采充填
在爆破通风后，采用遥控铲运机出矿，待矿房回采结束后，由上分段联络道进行充填，待养护完成后，同步进行相邻矿房和本矿房上分段矿房的开采工作。
在所述步骤a中，采场宽度为8～10m。
在所述步骤a中，中段高度50～60m。
在所述步骤a中，间柱宽6～8m。
在所述步骤c2中，导管长度与钻孔锚固段长度相同，在导管上均布有注浆孔，在导管尾部焊接有管箍，管箍直径为中深孔直径，在导管尾部内设止回阀，在管箍尾部焊接有用于与注浆管连接的螺纹管。
在所述步骤c2中，注浆的浆液采用水泥浆液，水灰比为1：1，注浆压力采用超前小导管注浆压力。
在所述步骤d中，充填配比为1：10～1：15。
在所述步骤a中，矿房沿矿体倾斜角度布置。
在所述步骤b中，斜坡道呈Z字形布置且其折弯点处于各分段底部。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)采用倾斜布置的矿房，充填时可充分利用充填体的自稳能力，即可以减少周围采场开采时贫化率，又可以降低充填配比和充填成本，进而从整体上降低开采成本。
(2)中深孔采用分段布置，在爆破下盘矿房的同时实现对上盘矿房的注浆锚固，通过一孔两用，即简化了作业流程，又可在确保上盘稳固的同时提高作业效率，保证回采过程中分段中深孔采场的回采安全。
(3)通过多作业面同时开采，凿岩及出矿采用高效的无轨设备，在保证安全的同时，达到较高的作业效率。
(4)采场沿矿体倾斜角度布置，有利于高效回收三角矿，提高矿块的回收率。
本发明具有工艺简单、贫化损失率低、安全性高、充填成本低的特点，特别适用于厚大倾斜至急倾斜矿体开采。
附图说明
图1为本发明正视图的结构示意图。
图2为图1中A-A处结构示意图。
图3为图1中B-B处结构示意图。
图4为本发明中导管的结构示意图。
图中示出的标记及所对应的构件名称为：
1、中深孔；2、间柱；3、风井；4、分段联络道；5、充填体；6、分段凿岩巷；7、矿体；8、充填切割井；9、斜坡道；10、分段联络巷；11、中段运输巷；12、穿脉运输巷；13、钻孔锚固段；14、崩落矿石；15、溜井；16、管箍；17、止回阀；18、注浆孔；19、导管；20、螺纹管。
具体实施方式
从图1至图3可以看出，本发明这种预护顶分段空场嗣后充填采矿法，包括如下步骤：
a、采场设计
沿矿体走向布置采场，采场的倾斜角度与矿体倾斜角度相一致；根据矿体稳定性确定采场宽度，采场宽度为8～10m；沿矿脉垂高将采场划分为中段，中段高度50～60m，各中段内预留底柱和间柱2，间柱2宽6～8m，各中段内不留顶柱；自上而下将各中段分为3～4个分段，分段划分为若干沿矿体倾斜角度布置的矿房；
b、采准切割工程
在中段底部布置相应的中段运输巷11和穿脉运输巷12，在相邻中段运输巷11间布置有沿矿体倾斜角度设置的溜井15，在矿体上盘脉外的相邻中段运输巷11间布置斜坡道9，该斜坡道9呈Z字形布置且其折弯点处于各分段底部；
通过斜坡道开拓分段联络巷10，在分段联络巷10上每隔50～60m沿垂直矿体方向掘进分段联络道4，直至矿体上盘；再由分段联络道4靠矿房上盘施工分段凿岩巷6，在分段凿岩巷6靠上盘端部分段施工风井3，并在分段凿岩巷6内施工充填切割井8；
c、预支护工程
c1、在分段凿岩巷6内，施工呈扇形布置的中深孔1，各中深孔1的直径为60～72mm，中深孔1中穿过靠上盘帮壁的钻孔分为爆破段和钻孔锚固段13，爆破段布置在下盘矿房内，钻孔锚固段13布置在上盘矿房内；
c2、采用导管19对钻孔锚固段13进行注浆锚固，注浆的浆液采用水泥浆液，水灰比为1：1，注浆压力采用超前小导管注浆压力；
c3、待浆液凝固后，对爆破段及未穿帮壁的钻孔进行正常装药爆破；
d、回采充填
在爆破通风后，采用遥控铲运机出矿，待矿房回采结束后，由上分段联络道4进行充填，充填配比为1：10～1：15；待养护完成后，同步进行相邻矿房和本矿房上分段矿房的开采工作。
从4可以看出，本发明中导管9的直径为42mm，导管9的长度与钻孔锚固段长度13相同；在导管尾部焊接有管箍16，管箍直径与中深孔1的直径相同；在导管9尾部内设止回阀17；在导管9上钻有直径为φ6mm的注浆孔18，相邻注浆孔18间的间距10～20cm；在管箍16尾部焊接有用于与注浆管连接的螺纹管20。
本发明中，使用导管9进行注浆的过程如下：
1、通过螺纹管20将导管9与注浆管连接；
2、将导管9插入中深孔1的钻孔锚固段13内，在管箍16作用下，导管9被卡固在钻孔锚固段13内；
3、开启充填系统，浆液经注浆管、导管9从注浆孔18流入钻孔锚固段13内进行注浆；
4、待浆液凝固后，取下注浆管，对爆破段及未穿帮壁的钻孔进行正常装药爆破。

Claims (9)

1.一种预护顶分段空场嗣后充填采矿法，其特征在于包括如下步骤：
a、采场设计
沿矿体走向及矿体倾斜角度布置采场，根据矿体稳定性确定采场宽度，沿矿脉垂高将采场划分为中段，各中段内预留底柱和间柱(2)，不留顶柱；自上而下将各中段分为3～4个分段，分段划分为若干倾斜布置的矿房；
b、采准切割工程
在中段底部布置相应的中段运输巷(11)和穿脉运输巷(12)，在矿体上盘脉外布置斜坡道(9)，通过斜坡道开拓分段联络巷(10)，在分段联络巷上每隔50～60m沿垂直矿体方向掘进分段联络道(4)，直至矿体上盘；再由分段联络道靠矿房上盘施工分段凿岩巷(6)，在分段凿岩巷靠上盘端部分段施工风井(3)，并在分段凿岩巷内施工充填切割井(8)；
c、预支护工程
c1、在分段凿岩巷内，施工扇形的中深孔(1)，直径为60～72mm，其中穿过靠上盘帮壁的钻孔分为爆破段和钻孔锚固段(13)，爆破段布置在下盘矿房内，钻孔锚固段布置在上盘矿房内；
c2、采用导管(19)对钻孔锚固段进行注浆锚固；
c3、待浆液凝固后，对爆破段及未穿帮壁的钻孔进行装药爆破；
d、回采充填
在爆破通风后，采用遥控铲运机出矿，待矿房回采结束后，由上分段联络道进行充填，待养护完成后，可进行相邻矿房和本矿房上分段矿房的开采工作。
2.根据权利要求1所述的预护顶分段空场嗣后充填采矿法，其特征在于：在所述步骤a中，采场宽度为8～10m。
3.根据权利要求1所述的预护顶分段空场嗣后充填采矿法，其特征在于：在所述步骤a中，中段高度50～60m。
4.根据权利要求1所述的预护顶分段空场嗣后充填采矿法，其特征在于：在所述步骤a中，间柱宽6～8m。
5.根据权利要求1所述的预护顶分段空场嗣后充填采矿法，其特征在于：在所述步骤c2中，导管长度与钻孔锚固段长度相同，在导管上均布有注浆孔(18)，在导管尾部焊接有管箍(16)，管箍直径为中深孔直径，在导管尾部内设止回阀(17)，在管箍尾部焊接有用于与注浆管连接的螺纹管(20)。
6.根据权利要求1所述的预护顶分段空场嗣后充填采矿法，其特征在于：在所述步骤c2中，注浆的浆液采用水泥浆液，水灰比为1：1，注浆压力采用超前小导管注浆压力。
7.根据权利要求1所述的预护顶分段空场嗣后充填采矿法，其特征在于：在所述步骤d中，充填配比为1：10～1：15。
8.根据权利要求1所述的预护顶分段空场嗣后充填采矿法，其特征在于：在所述步骤a中，矿房沿矿体倾斜角度布置。
9.根据权利要求1所述的预护顶分段空场嗣后充填采矿法，其特征在于：在所述步骤b中，斜坡道呈Z字形布置且其折弯点处于各分段底部。
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