CN111894591A - 一种倾斜厚大矿体盘区与盘区间柱协同采矿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种倾斜厚大矿体盘区与盘区间柱协同采矿方法。将矿体沿走向方向划分为盘区，盘区间留设盘区间柱，先采盘区，再采盘区间柱；盘区内划分为沿走向布置的一步骤采场和二步骤采场分两步进行回采，一步骤采场和二步骤采场采用大直径深孔爆破崩矿，崩落矿石由铲运机经分段运输巷、出矿进路铲出，采空区嗣后充填；盘区间柱划分为奇数号盘区间柱和偶数号盘区间柱，先采偶数号盘区间柱，再采奇数号盘区间柱，偶数号盘区间柱全部回采，奇数号盘区间柱按顺序采二留一，盘区间柱采用中深孔自下而上分段回采、分段充填。本发明具有采场生产能力大、效率高，矿石回收率高，采准切割工程量小、协同利用率高等优点。
Description
技术领域
本发明属于地下采矿领域，特别涉及一种倾斜厚大矿体盘区与盘区间柱协同采矿方法。
背景技术
大直径深孔采矿法是一种将露天深孔台阶爆破工艺引用到地下采矿的一种高效经济采矿法，典型的采矿方法为垂直深孔球状药包落矿阶段矿房法(即Vertical CraterRetreat Mining Method)。VCR法是以大直径垂直深孔球状药包落矿为主要工艺特点的高效、安全、经济的阶段空场采矿法，一般分两步骤回采，采用嗣后充填来控制地压。该法综合应用了深孔凿岩装备、C.W.利文斯顿球形药包爆破漏斗理论和大型无轨出矿设备等技术与工艺。工艺特点是在矿块的上部水平开挖可供凿岩作业的凿岩硐室(或者巷道)，采用大直径潜孔钻机钻凿下向深孔，直至下部出矿硐室顶板或按照设计的崩矿线深度施工，然后采用球形药包以炮孔的下部临空面为爆破自由面形成倒立的爆破漏斗，自下而上分层落矿，直至贯通上部凿岩硐室，崩下的矿石从下部出矿巷道运出。该法适用于开采矿石和围岩中等以上稳固的急倾斜中厚以上的矿体，要求矿岩交界面比较规整，矿体比较规则，夹石少，否则采场贫化、损失会比较严重。VCR法最早正式应用是于1973年初在加拿大铜崖北矿，用于阶段矿房采矿法落矿。1973年未，在国际镍矿公司的利瓦克铜矿(Levack Nickel CopperMine)一个矿柱中用下向直径165mm垂直炮孔和球形药包爆破，完成了首次VCR法生产规模的试验，随后在美国、西班牙、瑞典、澳大利亚等国家进行生产推广。近年来，随着对大直径深孔爆破理论及技术认识的不断加深，发展出VCR法拉槽-分段侧向崩矿和VCR拉槽-阶段全孔侧向爆破两种新的爆破工艺。大直径深孔采矿方法是一种高效的采矿方法，该方法的主要优点是采场采准切割工程量少，采场准备时间短，采切工程施工副产矿量多，同时采用大直径深孔落矿，采场生产能力大。
目前，大直径深孔采矿法主要运用在急倾斜厚大矿体和缓倾斜极厚大矿体的矿体回采中，在倾斜厚大矿体中运用较少，其原因是受矿体倾角和厚度的制约，需布置大量的采准工程，难以实现采准工程的经济合理布置；同时，矿柱的回收难度较大，难以实现矿柱的高效协同回收。为此，本发明提供了一种倾斜厚大矿体盘区与盘区间柱协同采矿方法，旨在解决上述问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种倾斜厚大矿体盘区与盘区间柱协同采矿方法，其特征在于：
(1)将矿体沿走向方向划分为盘区，盘区间留设盘区间柱，先采盘区，再采盘区间柱；盘区内划分为沿走向布置的一步骤采场和二步骤采场分两步进行回采；盘区间柱依次编号并划分为奇数号盘区间柱和偶数号盘区间柱；
(2)在矿体下盘矿岩交界处，相邻一步骤、二步骤采场的中间布置一条分段运输巷，在采场的另一侧布置一条拉底受矿巷，分段运输巷和拉底受矿巷之间采用出矿进路连通，形成底部出矿结构；在奇数号盘区间柱中施工分段凿岩巷，分段凿岩巷的一端连通分段运输巷，另一端施工至一步骤采场的上盘矿岩交接处，并向两侧在一步骤采场顶部开掘凿岩硐室，形成一步骤采场大直径深孔凿岩、装药爆破的作业空间，并在一步骤采场靠近偶数号盘区间柱一侧布置切割平巷和切割天井；在偶数号盘区间柱中施工倾斜的分段凿岩巷，分段凿岩巷的一端连通分段运输巷，另一端施工至二步骤采场的上盘矿岩交接处，并向两侧在二步骤采场顶部开掘凿岩硐室，形成二步骤采场大直径深孔凿岩、装药爆破的作业空间，并在二步骤采场靠近奇数号盘区间柱一侧布置切割平巷和切割天井；
(3)盘区内划分为沿走向布置的一步骤采场和二步骤采场分两步进行回采，一步骤采场和二步骤采场回采工艺类似，首先在采场底部拉底受矿巷中施工上向扇形中深孔并爆破拉底，然后在凿岩硐室中施工下向大直径深孔，以切割天井为自由面形成切割槽，然后以切割槽为自由面后退式崩矿，崩落矿石由铲运机经分段运输巷、出矿进路铲出；一步骤采场回采完毕后，采用高强度胶结充填体充填，二步骤采场回采完毕后，采用较低强度胶结充填体充填；
(4)盘区内采场回采充填完毕后，再回采盘区间柱，先采偶数号盘区间柱，再采奇数号盘区间柱，偶数号盘区间柱全部回采，奇数号盘区间柱按顺序采二留一；盘区间柱自下而上分段回采，下分段回采充填完毕后再回采上分段；分段回采时在上分段凿岩巷中施工下向扇形中深孔，自上盘向下盘方向后退式回采，崩落矿石采用遥控铲运机在分段凿岩巷工作面端部出矿。
优选地，所述盘区沿矿体走向长80-100m，所述一步骤采场宽度12-16m，二步骤采场宽度16-20m，当矿岩稳固性好或地应力小时取大值，矿岩稳固性相对较差或地应力大时取小值；所述盘区间柱宽度14-16m，当矿岩稳固性好或地应力小时取小值，矿岩稳固性相对较差或地应力大时取大值。
进一步地，所述分段凿岩巷连通的分段运输巷根据矿体倾角及采场跨度综合确定，在保证分段凿岩巷坡度小于等于凿岩设备、出矿设备的最大爬坡能力的前提下使得分段凿岩巷的长度越短越好。
进一步地，所述大直径深孔爆破时，以切割槽为自由面全孔侧向崩矿，一次爆破2-4排炮孔。
优选地，所述高强度胶结充填体28天单轴抗压强度大于等于3.0-3.5MPa，所述较低强度胶结充填体28天单轴抗压强度大于等于1.0-1.5MPa；所述盘区间柱分段充填时，分段下部采用低强度胶结充填体或非胶结充填体充填，上部0.5-1.0m采用28天单轴抗压强度大于等于1.5-2.0MPa的胶结充填体充填。
优选地，所述大直径深孔孔径110-165mm，炮孔排距2.0-3.0m，炮孔孔距2.2-3.5m。
进一步地，所述大直径深孔施工时，孔底距下部中深孔拉底上部边界距离0.5m。
有益效果
与现有技术和方法相比，本发明提供的一种倾斜厚大矿体盘区与盘区间柱协同采矿方法具有以下有益效果：
(1)采场生产能力大，生产效率高。采场采用大直径深孔爆破崩矿，崩落矿石在底部结构中集中出矿，采场生产能力达、效率高。
(2)盘区间柱与盘区按顺序协同开采，能最大限度回收宝贵矿产资源，矿石回收率高。
(3)将盘区回采和盘区间柱回采采准工程作为一个系统统筹考虑、相互利用，采准切割工程量小、协同利用率高。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1是本发明盘区布置示意图；
图2为本发明一步骤采场采准工程布置正视图(A-A)；
图3为本发明一步骤采场采准工程布置俯视图(B-B)；
图4为本发明二步骤采场采准工程布置正视图(A-A)；
图5为本发明二步骤采场采准工程布置俯视图(C-C)；
图6为本发明一步骤采场回采时的正视图(A-A)；
图7为本发明二步骤采场回采时的正视图(A-A)。
图中：1-分段运输巷；2-拉底受矿巷；3-出矿进路；4-分段凿岩巷；5-凿岩硐室；6-高强度胶结充填体；7-大直径深孔；8-较低强度胶结充填体。
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至图7所示，某矿矿体为倾斜矿体厚大矿体，平均倾角35°，平均厚度为30m，矿体赋存在地表以下300-500m标高，矿体与围岩稳固性均属于稳固-极稳固类型。该矿采用本发明提供的一种倾斜厚大矿体盘区与盘区间柱协同采矿方法，其包含以下步骤：
(1)将矿体沿走向方向划分为盘区，盘区间留设盘区间柱，先采盘区，再采盘区间柱；盘区内划分为沿走向布置的一步骤采场和二步骤采场分两步进行回采；盘区间柱依次编号并划分为奇数号盘区间柱和偶数号盘区间柱；盘区沿矿体走向长80m，所述一步骤采场宽度14m，二步骤采场宽度20m。
(2)在矿体下盘矿岩交界处，相邻一步骤、二步骤采场的中间布置一条分段运输巷1，在采场的另一侧布置一条拉底受矿巷2，分段运输巷1和拉底受矿巷2之间采用出矿进路3连通，形成底部出矿结构；在奇数号盘区间柱中施工分段凿岩巷4，分段凿岩巷4的一端连通分段运输巷1，分段凿岩巷4连通的分段运输巷1根据矿体倾角及采场跨度综合确定，在保证分段凿岩巷4坡度小于等于凿岩设备、出矿设备的最大爬坡能力的前提下使得分段凿岩巷4的长度越短越好，分段凿岩巷4另一端施工至一步骤采场的上盘矿岩交接处，并向两侧在一步骤采场顶部开掘凿岩硐室5，形成一步骤采场大直径深孔7凿岩、装药爆破的作业空间，并在一步骤采场靠近偶数号盘区间柱一侧布置切割平巷和切割天井。凿岩硐室5施工过程中采用锚杆、挂钢筋网、喷浆联合支护方式对凿岩硐室5顶板进行支护。所述锚杆采用树脂锚杆，长度2.0-2.5m，锚杆支护网度1.0m×1.0m-1.5m×1.5m；所述钢筋网采用直径8-12mm的钢筋制成，网度100mm×100mm。
(3)在偶数号盘区间柱中施工倾斜的分段凿岩巷4，分段凿岩巷4的一端连通分段运输巷1，分段凿岩巷4连通的分段运输巷1根据矿体倾角及采场跨度综合确定，在保证分段凿岩巷4坡度小于等于凿岩设备、出矿设备的最大爬坡能力的前提下使得分段凿岩巷4的长度越短越好，分段凿岩巷4另一端施工至二步骤采场的上盘矿岩交接处，并向两侧在二步骤采场顶部开掘凿岩硐室5，形成二步骤采场大直径深孔7凿岩、装药爆破的作业空间，并在二步骤采场靠近奇数号盘区间柱一侧布置切割平巷和切割天井。
(4)盘区内划分为沿走向布置的一步骤采场和二步骤采场分两步进行回采，一步骤采场和二步骤采场回采工艺类似，首先在采场底部拉底受矿巷2中施工上向扇形中深孔并爆破拉底，然后在凿岩硐室5中施工下向大直径深孔7，大直径深孔7孔径165mm，炮孔排距3.0m，炮孔孔距3.5m，所述大直径深孔7施工时，孔底距下部中深孔拉底上部边界距离0.5m。。以切割天井为自由面形成切割槽，然后以切割槽为自由面后退式崩矿，大直径深孔7爆破时，以切割槽为自由面全孔侧向崩矿，一次爆破2-4排炮孔，崩落矿石由铲运机经分段运输巷1、出矿进路3铲出。一步骤采场回采完毕后，采用高强度胶结充填体6充填，高强度胶结充填体6的28天单轴抗压强度大于等于3.0-3.5MPa；二步骤采场回采完毕后，采用较低强度胶结充填体8充填，较低强度胶结充填体8的28天单轴抗压强度大于等于1.0-1.5MPa。
(5)盘区内采场回采充填完毕后，再回采盘区间柱，先采偶数号盘区间柱，再采奇数号盘区间柱，偶数号盘区间柱全部回采，奇数号盘区间柱按顺序采二留一；盘区间柱自下而上分段回采，下分段回采充填完毕后再回采上分段；分段回采时在上分段凿岩巷4中施工下向扇形中深孔，自上盘向下盘方向后退式回采，崩落矿石采用遥控铲运机在分段凿岩巷4工作面端部出矿。盘区间柱分段充填时，分段下部采用低强度胶结充填体或非胶结充填体充填，上部0.5-1.0m采用28天单轴抗压强度大于等于1.5-2.0MPa的胶结充填体充填。
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 (7)
1.一种倾斜厚大矿体盘区与盘区间柱协同采矿方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将矿体沿走向方向划分为盘区，盘区间留设盘区间柱，先采盘区，再采盘区间柱；盘区内划分为沿走向布置的一步骤采场和二步骤采场分两步进行回采；盘区间柱依次编号并划分为奇数号盘区间柱和偶数号盘区间柱；
(2)在矿体下盘矿岩交界处，相邻一步骤、二步骤采场的中间布置一条分段运输巷，在采场的另一侧布置一条拉底受矿巷，分段运输巷和拉底受矿巷之间采用出矿进路连通，形成底部出矿结构；在奇数号盘区间柱中施工分段凿岩巷，分段凿岩巷的一端连通分段运输巷，另一端施工至一步骤采场的上盘矿岩交接处，并向两侧在一步骤采场顶部开掘凿岩硐室，形成一步骤采场大直径深孔凿岩、装药爆破的作业空间，并在一步骤采场靠近偶数号盘区间柱一侧布置切割平巷和切割天井；在偶数号盘区间柱中施工倾斜的分段凿岩巷，分段凿岩巷的一端连通分段运输巷，另一端施工至二步骤采场的上盘矿岩交接处，并向两侧在二步骤采场顶部开掘凿岩硐室，形成二步骤采场大直径深孔凿岩、装药爆破的作业空间，并在二步骤采场靠近奇数号盘区间柱一侧布置切割平巷和切割天井；
(3)盘区内划分为沿走向布置的一步骤采场和二步骤采场分两步进行回采，一步骤采场和二步骤采场回采工艺类似，首先在采场底部拉底受矿巷中施工上向扇形中深孔并爆破拉底，然后在凿岩硐室中施工下向大直径深孔，以切割天井为自由面形成切割槽，然后以切割槽为自由面后退式崩矿，崩落矿石由铲运机经分段运输巷、出矿进路铲出；一步骤采场回采完毕后，采用高强度胶结充填体充填，二步骤采场回采完毕后，采用较低强度胶结充填体充填；
(4)盘区内采场回采充填完毕后，再回采盘区间柱，先采偶数号盘区间柱，再采奇数号盘区间柱，偶数号盘区间柱全部回采，奇数号盘区间柱按顺序采二留一；盘区间柱自下而上分段回采，下分段回采充填完毕后再回采上分段；分段回采时在上分段凿岩巷中施工下向扇形中深孔，自上盘向下盘方向后退式回采，崩落矿石采用遥控铲运机在分段凿岩巷工作面端部出矿。
2.根据权利要求1所述的一种倾斜厚大矿体盘区与盘区间柱协同采矿方法，其特征在于：所述盘区沿矿体走向长80-100m，所述一步骤采场宽度12-16m，二步骤采场宽度16-20m，当矿岩稳固性好或地应力小时取大值，矿岩稳固性相对较差或地应力大时取小值；所述盘区间柱宽度14-16m，当矿岩稳固性好或地应力小时取小值，矿岩稳固性相对较差或地应力大时取大值。
3.根据权利要求1所述的一种倾斜厚大矿体盘区与盘区间柱协同采矿方法，其特征在于：所述分段凿岩巷连通的分段运输巷根据矿体倾角及采场跨度综合确定，在保证分段凿岩巷坡度小于等于凿岩设备、出矿设备的最大爬坡能力的前提下使得分段凿岩巷的长度越短越好。
4.根据权利要求1所述的一种倾斜厚大矿体盘区与盘区间柱协同采矿方法，其特征在于：所述大直径深孔爆破时，以切割槽为自由面全孔侧向崩矿，一次爆破2-4排炮孔。
5.根据权利要求1所述的一种倾斜厚大矿体盘区与盘区间柱协同采矿方法，其特征在于：所述高强度胶结充填体28天单轴抗压强度大于等于3.0-3.5MPa，所述较低强度胶结充填体28天单轴抗压强度大于等于1.0-1.5MPa；所述盘区间柱分段充填时，分段下部采用低强度胶结充填体或非胶结充填体充填，上部0.5-1.0m采用28天单轴抗压强度大于等于1.5-2.0MPa的胶结充填体充填。
6.根据权利要求1或4所述的一种倾斜厚大矿体盘区与盘区间柱协同采矿方法，其特征在于：所述大直径深孔孔径110-165mm，炮孔排距2.0-3.0m，炮孔孔距2.2-3.5m。
7.根据权利要求1所述的一种倾斜厚大矿体盘区与盘区间柱协同采矿方法，其特征在于：所述大直径深孔施工时，孔底距下部中深孔拉底上部边界距离0.5m。
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