CN111894584A - 一种缓倾斜薄矿体全伪布置预留巷道胶结充填采矿法 - Google Patents
一种缓倾斜薄矿体全伪布置预留巷道胶结充填采矿法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种缓倾斜薄矿体全伪布置预留巷道胶结充填采矿法，特别适用于顶板稳固或中等稳固的缓倾斜薄矿体安全高效集约化开采。在矿体中布置脉内阶段运输巷道将矿体划分不同阶段，阶段内矿体预留间柱划分为采区，在采区中间掘进切割上山和凿岩巷道将采区内矿体划分为三个部分，分别为凿岩巷道之间的矿体、左下三角区域矿体和右上三角区域矿体，首先回采凿岩巷道之间的矿体，然后再回采左下三角区域矿体和右上三角区域矿体，将各部分矿体划分为矿块依次进行回采、充填，采用中深孔凿岩爆破，崩落矿石采用铲运机出矿。本发明具有机械化水平高、回采效率高、作业安全等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种缓倾斜薄矿体全伪布置预留巷道胶结充填采矿法，特别适用于顶板稳固或中等稳固的缓倾斜薄矿体安全高效集约化开采，属于地下矿山开采技术领域。
背景技术
对于缓倾斜薄矿体，尤其上盘为稳固或中等稳固围岩且矿体倾角在15°～20°时，大规模集约化开采难度大，主要是受成矿特点的约束：人员设备完全暴露在采场顶板下作业，因而可允许的采场设计尺寸较小，再加上矿体较薄，所以一次爆破出矿量有限。同时矿体倾角大于无轨设备爬坡角而又小于矿石自然安息角，出矿方式的选择是一个难题，爆破的矿石无法在重力的作用下自溜下来底部出矿又无法借助无轨铲运设备进入采场运输出矿。目前此类矿体主要采用全面法、房柱法、分段空场法和上向水平分层充填法等。这些采矿方法采矿效率低，开采规模小，集约化程度低，安全性一般，无法适应目前安全高效开采的发展趋势。
同时，传统的凿岩巷道的开拓工程较大，极大增加了开采成本，尤其是品位不高的缓倾斜薄矿体。胶结充填预留巷道的方式只需最先开拓一条凿岩巷道，其它矿块只需要通过在开采完毕的采场内构筑挡墙留足供凿岩台车等机械设备及人员作业，充填后待充填体稳定即可预留凿岩巷道。特别是随着材料、工艺的进步，在薄矿体中采用锚网和无纺土工布柔性快速挡墙具有施工简单、快速有效的优点。
为此，本发明提出了一种缓倾斜薄矿体全伪布置预留巷道胶结充填采矿法，旨在实现缓倾斜薄矿体安全高效集约化开采。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种缓倾斜薄矿体全伪布置预留巷道胶结充填采矿法。该方法适应于矿体倾角在15°～20°，矿岩稳固或中等稳固的缓倾斜薄矿体，采区、间柱、切割上山以及凿岩巷道全部伪倾斜布置，实现了以大型铲运机、凿岩机等地下矿无轨设备的运行，采用中深孔爆破侧向崩矿的爆破方式以实现大量出矿，采用胶结充填留巷的方式一方面控制顶板有效暴露面积，另一方面预留凿岩作业巷道以减少开拓工程量，最终实现缓倾斜薄矿体的安全高效开采。
一种缓倾斜薄矿体全伪布置预留巷道胶结充填采矿法，其技术要点如下：
(1)通过脉内阶段运输巷道将缓倾斜薄矿体划分为不同阶段，阶段间预留顶柱、底柱，阶段内沿走向划分采区，采区间预留间柱，采区内划分为矿块，以矿块为基本回采单元组织生产，所述采区与矿块均为伪倾斜布置且二者倾斜方向相互垂直；
(2)从脉内阶段运输巷道掘进小斜坡道进入切割上山，切割上山呈伪倾斜布置，作为人员设备进出采场的联络通道及矿块起始回采的自由面，自切割上山与顶柱、底柱相交位置垂直于切割上山分别向左侧和右侧施工一条凿岩巷道至两侧间柱边界处，两条凿岩巷道将采区内矿体划分为三个部分，分别为凿岩巷道之间的矿体、左下三角区域矿体和右上三角区域矿体，首先回采凿岩巷道之间的矿体，然后再回采左下三角区域矿体和右上三角区域矿体；
(3)凿岩巷道之间的矿体分切割上山左侧矿体和切割上山右侧矿体同时进行回采，切割上山左侧矿体分矿块自下而上进行回采，切割上山右侧矿体分矿块自上而下进行回采；矿块回采时从切割上山向采区的两侧推进，采用中深孔凿岩，切割上山左侧矿体从凿岩巷道打上向炮孔，切割上山右侧矿体从凿岩巷道打下向炮孔，同时中深孔炮孔底部布置一排平行凿岩巷道的预裂炮孔，采用毫秒导爆管雷管微差起爆，先起爆预裂炮孔后起爆中深孔炮孔，控制每段爆破炸药量以减轻爆破作业对充填体的破坏以及保护相邻矿体的完整性；回采爆破朝切割上山方向侧向崩矿，每次起爆3～4排炮孔，采场爆破后采用局扇通风将工作面炮烟排净，然后采用无轨铲运机将崩落的矿石运卸至溜井；
(4)单个矿块开采完毕后，在空区内靠近相邻未采矿块一侧预留出凿岩作业所需空间，然后再矿体顶板和底板间隔一定距离各施工一排孔，将锚网和无纺土工布通过锚杆安装固定，形成充填挡墙，随后进行灌浆充填；待充填体强度达到设计强度要求后再继续回采相邻矿块并充填采空区；
(5)凿岩巷道之间的矿体回采完毕后，开始进行左下三角区域矿体和右上三角区域矿体的回采，自切割上山向左沿底柱内侧边界、自切割上山向右沿顶柱内侧边界分别施工一条联络道，同样将矿体划分为矿块进行回采，此时，左下三角区域矿体自上而下分矿块进行回采，右上三角区域矿体自下而上分矿块进行回采，矿块回采、充填工艺同上述凿岩巷道之间的矿体回采。
进一步地，所述采区、间柱、矿块全部伪倾斜布置，采区沿走向方向长120～200m，沿倾向方向长60～100m，相邻采区间柱宽10～12m，顶柱宽10～12m，底柱宽12～15m，具体间柱、顶柱、底柱宽度与顶板稳定性有关，顶板稳定性好时取小值，稳定性较差时取大值。
优选地，所述切割上山宽3.5～4.5m，高矿体全厚，断面形状可采用三心拱形。
进一步地，所述凿岩巷道伪倾斜布置，宽3.0～4.0m，高矿体全厚，断面形状可采用三心拱形，其中左侧凿岩巷道垂直切割上山并位于切割上山底部布置，右侧凿岩巷道垂直切割上山并位于切割上山顶部布置。
优选地，所述中深炮孔伪倾斜布置，炮孔直径50～75m，炮孔间距和排距0.6～1.0m，孔深10～12m。
优选地，所述预裂炮孔伪倾斜布置，炮孔直径50～75m，炮孔间距和排距0.6～1.0m，孔深1.8～4m，位于中深孔炮孔底部附近且与中深孔炮孔垂直。
进一步地，所述充填挡墙平行于切割上山和平行凿岩巷道布置两段，其中平行凿岩巷道段距离相邻未采矿块预留出凿岩作业所需空间，具体构筑方式通过锚杆将锚网和无纺土工布固定于顶底板形成柔性挡土墙，局部承力较大区域可适当加筋。
进一步地，所述小斜坡道、切割上山、凿岩巷道的坡度小于铲运机等无轨设备的最大爬坡坡度。
有益效果
采用上述技术方案的缓倾斜薄矿体全伪端壁式协同充填采矿方法，其具有四个突出的优点：(1)与沿倾向布置采场相比，将采场伪倾斜布置，降低了采场坡度角，便于无轨铲运设备的使用，极大提高出矿效率；(2)采用中深孔侧向崩矿，爆破夹滞性小且一次爆破出矿量大，提高凿岩爆破效率；(3)与沿走向布置采场相比，伪倾斜采场布置使得充填料浆可以从上部充填口在重力的作用下自流，保证充填接顶良好，提高安全性；(4)采用锚网+无纺土工布构筑快速挡墙并胶结充填留巷的方式预留了下一步开采所需凿岩作业，大大减小了开拓工程量，具有极大的经济价值。
附图说明
图1为本发明的采矿方法的主视图；
图2为本发明的采矿方法沿图1中Ⅱ-Ⅱ线剖视图；
图3为本发明的采矿方法三角区域矿体回采时的主视图；
图4为本发明的采矿方法三角区域矿体回采时沿图3中Ⅱ-Ⅱ线剖视图；
图5为本发明的采矿方法中充填挡墙主视图；
图6为本发明的采矿方法中充填挡墙侧视图；
图中：1-脉内阶段运输巷道；2-顶柱；3-底柱；4-间柱；5-矿块；6-小斜坡道；7-切割上山；8-凿岩巷道；9-左下三角区域矿体；10-右上右三角区域矿体；11-中深孔炮孔；12-预裂炮孔；13-局扇；14-爆堆；15-充填挡墙；16-锚网；17-无纺土工布；18-锚杆；19-联络道；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6所示，本发明提供的一种缓倾斜薄矿体全伪端壁式协同充填采矿方法，其包含以下步骤：
(1)通过脉内阶段运输巷道1将缓倾斜薄矿体划分为不同阶段，阶段间预留顶柱2、底柱3，阶段内沿走向划分采区，采区间预留间柱4，采区内划分为矿块5，以矿块5为基本回采单元组织生产，所述采区与矿块5均为伪倾斜布置且二者倾斜方向相互垂直；所述采区、间柱4、矿块5全部伪倾斜布置，采区沿走向方向长120～200m，沿倾向方向长60～100m，相邻采区间柱4宽10～12m，顶柱2宽10～12m，底柱3宽12～15m，具体间柱4、顶柱2、底柱3宽度与顶板稳定性有关，顶板稳定性好时取小值，稳定性较差时取大值。
(2)从脉内阶段运输巷道1掘进小斜坡道6进入切割上山7，切割上山7呈伪倾斜布置，作为人员设备进出采场的联络通道及矿块5起始回采的自由面，自切割上山7与顶柱2、底柱3相交位置垂直于切割上山7分别向左侧和右侧施工一条凿岩巷道8至两侧间柱4边界处；所述切割上山7宽3.5～4.5m，高矿体全厚，断面形状可采用三心拱形；所述凿岩巷道8伪倾斜布置，宽3.0～4.0m，高矿体全厚，断面形状可采用三心拱形，其中左侧凿岩巷道8垂直切割上山7并位于切割上山7底部布置，右侧凿岩巷道8垂直切割上山7并位于切割上山7顶部布置；上述两条凿岩巷道8将采区内矿体划分为三个部分，分别为凿岩巷道8之间的矿体、左下三角区域矿体9和右上三角区域矿体，首先回采凿岩巷道8之间的矿体，然后再回采左下三角区域矿体9和右上三角区域矿体10。所述小斜坡道6、切割上山7、凿岩巷道8的坡度小于铲运机等无轨设备的最大爬坡坡度。
(3)凿岩巷道8之间的矿体分切割上山7左侧矿体和切割上山7右侧矿体同时进行回采，切割上山7左侧矿体分矿块5自下而上进行回采，切割上山7右侧矿体分矿块5自上而下进行回采；矿块5回采时从切割上山7向采区的两侧推进，采用中深孔凿岩，切割上山7左侧矿体从凿岩巷道8打上向炮孔，切割上山7右侧矿体从凿岩巷道8打下向炮孔，所述中深炮孔伪倾斜布置，炮孔直径50～75m，炮孔间距和排距0.6～1.0m，孔深10～12m；同时中深孔炮孔11底部布置一排平行凿岩巷道8的预裂炮孔12，所述预裂炮孔12伪倾斜布置，炮孔直径50～75m，炮孔间距和排距0.6～1.0m，孔深10～12m，位于中深孔炮孔11底部附近且与中深孔炮孔11垂直；采用毫秒导爆管雷管微差起爆，先起爆预裂炮孔12后起爆中深孔炮孔11，控制每段爆破炸药量以减轻爆破作业对充填体20的破坏以及保护相邻矿体的完整性；回采爆破朝切割上山7方向侧向崩矿，每次起爆3～4排炮孔，采场爆破后采用局扇13将工作面炮烟排净，然后采用无轨铲运机将崩落的矿石运卸至溜井。
(4)单个矿块5开采完毕后，在空区内靠近相邻未采矿块5一侧预留出凿岩作业所需空间，然后再矿体顶板和底板间隔一定距离各施工一排孔，将锚网16和无纺土工布17通过锚杆18安装固定，形成充填挡墙15，所述充填挡墙15平行于切割上山7和平行凿岩巷道8布置两段，其中平行凿岩巷道8段距离相邻未采矿块5预留出凿岩作业所需空间，具体构筑方式通过锚杆18将锚网16和无纺土工布17固定于顶底板形成柔性挡土墙，局部承力较大区域可适当加筋。随后进行灌浆充填；待充填体20强度达到设计强度要求后再继续回采相邻矿块5并充填采空区。
(5)凿岩巷道8之间的矿体回采完毕后，开始进行左下三角区域矿体9和右上三角区域矿体10的回采，自切割上山7向左沿底柱3内侧边界、自切割上山7向右沿顶柱2内侧边界分别施工一条联络道19，同样将矿体划分为矿块5进行回采，此时，左下三角区域矿体9自上而下分矿块5进行回采，右上三角区域矿体10自下而上分矿块5进行回采，矿块5回采、充填工艺同上述凿岩巷道8之间的矿体回采。
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 (8)
1.一种缓倾斜薄矿体全伪布置预留巷道胶结充填采矿法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)通过脉内阶段运输巷道将缓倾斜薄矿体划分为不同阶段，阶段间预留顶柱、底柱，阶段内沿走向划分采区，采区间预留间柱，采区内划分为矿块，以矿块为基本回采单元组织生产，所述采区与矿块均为伪倾斜布置且二者倾斜方向相互垂直；
(2)从脉内阶段运输巷道掘进小斜坡道进入切割上山，切割上山呈伪倾斜布置，作为人员设备进出采场的联络通道及矿块起始回采的自由面，自切割上山与顶柱、底柱相交位置垂直于切割上山分别向左侧和右侧施工一条凿岩巷道至两侧间柱边界处，两条凿岩巷道将采区内矿体划分为三个部分，分别为凿岩巷道之间的矿体、左下三角区域矿体和右上三角区域矿体，首先回采凿岩巷道之间的矿体，然后再回采左下三角区域矿体和右上三角区域矿体；
(3)凿岩巷道之间的矿体分切割上山左侧矿体和切割上山右侧矿体同时进行回采，切割上山左侧矿体分矿块自下而上进行回采，切割上山右侧矿体分矿块自上而下进行回采；矿块回采时从切割上山向采区的两侧推进，采用中深孔凿岩，切割上山左侧矿体从凿岩巷道打上向炮孔，切割上山右侧矿体从凿岩巷道打下向炮孔，同时中深孔炮孔底部布置一排平行凿岩巷道的预裂炮孔，采用毫秒导爆管雷管微差起爆，先起爆预裂炮孔后起爆中深孔炮孔，控制每段爆破炸药量以减轻爆破作业对充填体的破坏以及保护相邻矿体的完整性；回采爆破朝切割上山方向侧向崩矿，每次起爆3～4排炮孔，采场爆破后采用局扇通风将工作面炮烟排净，然后采用无轨铲运机将崩落的矿石运卸至溜井；
(4)单个矿块开采完毕后，在空区内靠近相邻未采矿块一侧预留出凿岩作业所需空间，然后再矿体顶板和底板间隔一定距离各施工一排孔，将锚网和无纺土工布通过锚杆安装固定，形成充填挡墙，随后进行灌浆充填；待充填体强度达到设计强度要求后再继续回采相邻矿块并充填采空区；
(5)凿岩巷道之间的矿体回采完毕后，开始进行左下三角区域矿体和右上三角区域矿体的回采，自切割上山向左沿底柱内侧边界、自切割上山向右沿顶柱内侧边界分别施工一条联络道，同样将矿体划分为矿块进行回采，此时，左下三角区域矿体自上而下分矿块进行回采，右上三角区域矿体自下而上分矿块进行回采，矿块回采、充填工艺同上述凿岩巷道之间的矿体回采。
2.根据权利要求1所述的一种缓倾斜薄矿体全伪布置预留巷道胶结充填采矿法，其特征在于：所述采区、间柱、矿块全部伪倾斜布置，采区沿走向方向长120～200m，沿倾向方向长60～100m，相邻采区间柱宽10～12m，顶柱宽10～12m，底柱宽12～15m，具体间柱、顶柱、底柱宽度与顶板稳定性有关，顶板稳定性好时取小值，稳定性较差时取大值。
3.根据权利要求1所述的一种缓倾斜薄矿体全伪布置预留巷道胶结充填采矿法，其特征在于：所述切割上山宽3.5～4.5m，高矿体全厚，断面形状可采用三心拱形。
4.根据权利要求1所述的一种缓倾斜薄矿体全伪布置预留巷道胶结充填采矿法，其特征在于：所述凿岩巷道伪倾斜布置，宽3.0～4.0m，高矿体全厚，断面形状可采用三心拱形，其中左侧凿岩巷道垂直切割上山并位于切割上山底部布置，右侧凿岩巷道垂直切割上山并位于切割上山顶部布置。
5.根据权利要求1所述的一种缓倾斜薄矿体全伪布置预留巷道胶结充填采矿法，其特征在于：所述中深炮孔伪倾斜布置，炮孔直径50～75m，炮孔间距和排距0.6～1.0m，孔深10～12m。
6.根据权利要求1所述的一种缓倾斜薄矿体全伪布置预留巷道胶结充填采矿法，其特征在于：所述预裂炮孔伪倾斜布置，炮孔直径50～75m，炮孔间距和排距0.6～1.0m，孔深1.8～4m，位于中深孔炮孔底部附近且与中深孔炮孔垂直。
7.根据权利要求1所述的一种缓倾斜薄矿体全伪布置预留巷道胶结充填采矿法，其特征在于：所述充填挡墙平行于切割上山和平行凿岩巷道布置两段，其中平行凿岩巷道段距离相邻未采矿块预留出凿岩作业所需空间，具体构筑方式通过锚杆将锚网和无纺土工布固定于顶底板形成柔性挡土墙，局部承力较大区域可适当加筋。
8.根据权利要求1所述的一种缓倾斜薄矿体全伪布置预留巷道胶结充填采矿法，其特征在于：所述小斜坡道、切割上山、凿岩巷道的坡度小于铲运机等无轨设备的最大爬坡坡度。
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