CN111594170B - 一种缓倾斜矿体顶底板残留矿体回采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种缓倾斜矿体顶底板残留矿体回采方法，适用于矿石品位高、价值好的缓倾斜矿体顶底板残留矿体回采。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，对下部空区进行充填并接顶，然后再采用点柱式上向分层充填法回采上层矿体。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、在采矿的同时协同处理空区等优点。
Description
技术领域
本发明涉及地下矿山开采领域，特别涉及一种缓倾斜矿体顶底板残留矿体回采方法，适用于矿石品位高、价值好且矿岩稳固性好的缓倾斜矿体顶底板残留矿体回采。
背景技术
缓倾斜中厚-厚大矿体是最为典型的难采矿体之一，受赋存条件、凿岩、出矿、支护等方面的制约，难以实现该类型矿体的安全、高效、经济开采。导致缓倾斜中厚-厚大矿体开采困难的主要原因有以下几点：（1）采场矿石出矿困难。矿体赋存倾角缓，底板坡度小，采下矿石既不能靠自重自行放出，也不方便采用铲运机等无轨设备铲出，采场出矿时部分矿石被迫遗留在采场中，矿石损失严重。（2）顶板管理和维护困难。缓倾斜中厚矿体顶板稳固性较差或不稳固时，为确保出矿等作业的安全，须对采场顶板进行支护。由于矿体较厚大，一般的设备很难胜任支护工作；若采用预切顶支护技术，则采矿工艺相对变得复杂，采矿成本也会相应的提升。（3）采准工程布置难题。开采成本是决定矿山开采的至关重要因素，而采准工程量大小则对矿山开采成本产生重要影响。鉴于中厚矿体的厚度大小，其单位面积矿量处于经济合理敏感带。矿体开采时，若采用脉外采准，虽然生产能力大，效率高，但废石采掘工程量大，矿体开采成本高，严重影响了矿体开采的经济合理性；若采用脉内采准，虽然废石采掘量少，成本在一定程度得到控制，但采场难以实现无轨化作业，生产能力小，工人劳动强度大。
在中深孔、深孔采矿技术没有推广前，我国不少老矿山、小矿山回采缓倾斜中厚-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矿体未采，造成了大量宝贵矿产资源的浪费，或者是一些民采矿山，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。例如江西九江某钨矿床，为典型的缓倾斜中厚-厚大矿体，矿体平均厚度25-30m，倾角10°，该矿床原为民营企业负责开采，每条勘探线均布置有地表平硐直达矿体脉内，平硐工程施工见矿后即开始进行采矿，采用浅孔房柱法进行开采，矿房跨度10m左右，矿房间留设点柱进行顶板与地压管理，点柱尺寸4m×4m，间距12m。采场最大采幅为20m左右，其余矿石按照常规方法无法进行回采，在其下盘残留了约5m左右的矿体，在其上盘还残留有10m左右的矿体无法进行回收。在上述情况下，该类型采场往往回采完后空置了很长时间，因此采场顶板即上层矿体往往还在局部发生了垮塌冒落，造成上层矿体规整性差，导致水平中深孔施工难度大，甚至是无法施工。类似矿山实例在我国还存在很多。上述残留的矿体想要进行回收，采用常规方法和现有技术其回采作业安全性差，回采难度极大。
发明内容
针对上述类型缓倾斜矿体顶底板残留矿体回采难题，本发明公布了一种缓倾斜矿体顶底板残留矿体回采方法，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。
一种缓倾斜矿体顶底板残留矿体回采方法包括以下步骤：
（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n 1排炮孔，n 1为正整数且n 1≤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接顶；
（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至上层矿体底部，并在联络道对面施工电耙硐室；
（步骤7）、采用点柱式上向分层充填法回采上层矿体，分层高度2.5-3m，自上层矿体底部重新拉底并向上分层回采，最后一个分层回采完毕后充填接顶，回采过程中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2-2.5m×2-2.5m。
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接顶。
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）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缓倾斜矿体顶底板残留矿体回采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缓倾斜矿体顶底板残留矿体回采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缓倾斜矿体顶底板残留矿体回采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缓倾斜矿体顶底板残留矿体回采方法下层矿体回采纵剖面图；
图5为本发明提供的一种缓倾斜矿体顶底板残留矿体回采方法下层矿体回采平面布置图；
图6为本发明提供的一种缓倾斜矿体顶底板残留矿体回采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缓倾斜矿体顶底板残留矿体回采方法上层矿体回采平面布置图；
图8为本发明提供的一种缓倾斜矿体顶底板残留矿体回采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。
实施例一
从图1-图8可以看出，本发明提供的一种缓倾斜矿体顶底板残留矿体回采方法包括以下步骤：
（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将下部空区充填接顶，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；
（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）、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。
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 (5)
1.一种缓倾斜矿体顶底板残留矿体回采方法，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接顶；
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至上层矿体底部，并在联络道对面施工电耙硐室；
步骤7、采用点柱式上向分层充填法回采上层矿体，分层高度2.5-3m，自上层矿体底部重新拉底并向上分层回采，最后一个分层回采完毕后充填接顶，回采过程中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所述的一种缓倾斜矿体顶底板残留矿体回采方法，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2-2.5m×2-2.5m。
3.根据权利要求1所述的一种缓倾斜矿体顶底板残留矿体回采方法，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。
4.根据权利要求1所述的一种缓倾斜矿体顶底板残留矿体回采方法，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。
5.根据权利要求1所述的一种缓倾斜矿体顶底板残留矿体回采方法，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接顶。
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