CN111997616B - 一种采用大断面连续回收残留顶底柱的方法 - Google Patents
一种采用大断面连续回收残留顶底柱的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111997616B CN111997616B CN202010961525.7A CN202010961525A CN111997616B CN 111997616 B CN111997616 B CN 111997616B CN 202010961525 A CN202010961525 A CN 202010961525A CN 111997616 B CN111997616 B CN 111997616B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- stope
- ore
- filling
- stoping
- grouting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000004064 recycling Methods 0.000 title description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 41
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 29
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 20
- 238000005065 mining Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005422 blasting Methods 0.000 claims description 26
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 12
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 11
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims description 10
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 9
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 8
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims description 7
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 7
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 abstract description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 8
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- JQJCSZOEVBFDKO-UHFFFAOYSA-N lead zinc Chemical compound [Zn].[Pb] JQJCSZOEVBFDKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 238000007569 slipcasting Methods 0.000 description 2
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- 101100008050 Caenorhabditis elegans cut-6 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21C—MINING OR QUARRYING
- E21C41/00—Methods of underground or surface mining; Layouts therefor
- E21C41/16—Methods of underground mining; Layouts therefor
- E21C41/22—Methods of underground mining; Layouts therefor for ores, e.g. mining placers
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D20/00—Setting anchoring-bolts
- E21D20/02—Setting anchoring-bolts with provisions for grouting
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F15/00—Methods or devices for placing filling-up materials in underground workings
- E21F15/02—Supporting means, e.g. shuttering, for filling-up materials
- E21F15/04—Stowing mats; Goaf wire netting; Partition walls
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F15/00—Methods or devices for placing filling-up materials in underground workings
- E21F15/08—Filling-up hydraulically or pneumatically
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
- Devices Affording Protection Of Roads Or Walls For Sound Insulation (AREA)
Abstract
本发明公开了一种采用大断面连续回收采场残留顶底柱的采矿方法。该方法依据薄板理论,超前支护理论对胶结充填体下顶底柱回收的采场结构参数进行设计,并形成了完整的采矿工艺,解决了传统进路式小断面回采能力低、分层式回采安全性较差的缺点。本发明通过超强注浆和超前锚杆对保护顶板上部胶结充填体进行超前加固,使其形成为高强度加固假顶,避免了留设过厚的矿石顶板,在提高回收率的同时又充分保证了回采的安全。本发明包括采场布置、采场结构参数设计、加固假顶设计,加固假顶施工工艺以及采切、回采、充填等工艺。本发明具有生产能力大、回收率高、安全性好等特点。
Description
技术领域
本发明属于矿山地下开采技术领域,尤其涉及一种采用大断面连 续回收残留顶底柱的方法。
背景技术
近年来国家对环境保护愈发重视,充填采矿法在我国金属矿山中 得到了广泛的应用,但随着矿产资源的枯竭,充填体下回采顶底柱已 成为众多矿山所需要考虑的一个问题。顶底柱是矿山矿产资源重要组 成部分,占矿山总资源量的10%-20%,但受矿山开采前期技术水平限 制,大量的顶底柱无法得到有效的回采,造成大量的资源搁置。
近年来采场残留顶底柱回采方法研究日益受到重视,提出的研究 成果也较多,其中运用较多的方案有:1.分层充填法,2.分条充填法, 3.进路式充填法等;其中,进路式充填法和分条式充填法因其采用小 断面回采安全性好,近几年得到了广泛的应用,但其施工难度大、周 期长,采矿成本高制约着其发展;分层充填法在一定程度上提高了回 采面积,增大了生产能力,但受顶板暴露面积影响,其安全性较差, 回收率低;充填体下回收顶底柱属复杂环境下回采,所以在现今众多 回采方案中为了保证足够的安全,不可避免的采用小断面进行回采, 且在回采过程中需保留了较厚的顶板,这又造成了一定的资源的浪 费。
综上,如何实现矿山顶底柱的安全高效回采是目前亟待解决的一 个技术问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种采用大断面连续回收残留顶底 柱的方法,旨在实现顶底柱的安全高效回收。
为实现上述目的,本申请采用如下技术方案:
一种采用大断面连续回收残留顶底柱的方法,采场布置时,当顶 底柱矿体为中厚矿体及以下时,采场沿矿体走向布置,回采时可划分 多个采场同时回采,也可划分一个采场沿矿体走向连续推进回采,采 场宽度w取矿体厚度;
当矿体为中厚以上矿体时,采场垂直矿体走向布置,回采时每个 采场沿厚度连续推进,可多个采场同时回采,但相邻采场回采时须间 隔一个采场最大暴露长度l;
在采场回采时,留设设定厚度的顶底柱矿体作为保护顶板,并利 用超前深孔注浆和超前锚杆对保护顶板上部的胶结充填体加固形成 人工假顶;其中,
人工假顶的厚度t需满足下式:
其中,h为阶段高度;γ1为胶结充填体的容重;t是人工假顶的厚 度;γ2为人工假顶的容重;n为设计安全系数,取1.1-1.3;l为采场 最大暴露长度,指顶底柱回收时采场爆破后暴露空间最大长度;w为 采场宽度;μ为岩石泊松比;σt为人工假顶的最大许用拉应力,可通 过对注浆后胶结充填体钻芯取样进行测定。
具体的,采场最大暴露长度l按下式计算
l=l1+kl2+l3
式中,l1是指出矿进路宽度,l2是指采场台阶宽度,k是指采场 台阶数量,l3是指回采时爆破进尺长度。
具体的,采准工程时,当回采工作面沿矿体走向推进时,出矿巷 道布置在矿体上下盘并通过采场联络道与穿脉巷道连接;当回采工作 面垂直矿体走向推进时,出矿巷道布置采场两侧,两个相邻采场间共 用一个出矿巷道,并通过采场联络道与沿脉巷道连接。
具体的,切割工程时,拉底以采场最前端的出矿进路垂直矿体开 凿拉底巷道,拉底巷道向两侧逐步扩帮形成拉底空间,拉底空间再向 上通过浅孔爆破逐步切顶形成切割槽,在形成切割槽过程中同时开凿 形成台阶,拉槽布置在采场一侧,采用水平浅孔爆破,每次拉槽均在 回采前进行,切割槽完成后在矿渣上进行超前深孔注浆和超前锚杆加 固形成人工假顶。
具体的,切割完成后在回采前,需以最上部的台阶为平台开凿光 面孔,进行光面爆破,形成保护裂隙;回采时以台阶和底板为平台, 垂直台阶钻凿水平浅孔,进行水平浅孔侧向抛掷爆破,爆破后的矿石 向掏槽方向抛掷,采用自行设备进行出矿,出矿时爆破后矿石经采场 由出矿进路、出矿巷道、穿脉巷道转运至溜井或矿车。
具体的,充填时采用胶结充填,充填前需沿采场宽度架设充填挡 墙,挡墙上部预留若干充填口,挡墙靠近充填区域一侧挂设滤水帷布; 充填管道经穿脉巷道、采场联络道、出矿巷道和出矿进路并通过分枝 接口连接至各个充填口;充填完毕后,继续进行下一作业段的拉槽、 回采、支护作业。
具体的,人工假顶由超前注浆和超前锚杆对保护顶板上部的胶结 充填体加固形成,每次加固区域长度为l3,加固厚度为t,超前锚杆 是在切割完成后或回采后进行,施工时以矿渣和切割台阶为平台,工 作时按事先设计好的位置和倾角钻孔,然后将注浆锚杆插入钻孔中进 行注浆,其中注浆锚杆采用梅花形布置。
具体的,注浆前需进行充填体注浆预实验,且预实验的取样结果 要达到设计注浆强度的1.1~1.3倍;浆后同样需进行取样测试,如达 不到设计要求需进行二次注浆。
具体的,保护顶板厚度d取0.5~0.8m。
发明人研究发现,要实现采场残留顶底柱的大断面连续回收,关 键在于如何保证残留顶底柱回收采场的安全,本发明将弹性力学、超 前注浆理论等运用至采场的设计中,通过留设保护顶板,并利用超前 深孔注浆和超前锚杆对保护顶板上部的胶结充填体加固形成人工假 顶,并给出了保证采场安全的人工假顶的厚度t关系式。
与现有技术相比,本发明具有的有益效果在于:
本发明在保证残留顶底柱安全回收的同时,可以实现残留顶底柱 的大断面连续化回收,进而避免了传统进路式顶柱回采方法效率低、 回收率的缺点;此外,因采用连续回采避免了划分矿房矿柱,也减少 了采准工程、切割工程的数量,节约了回采成本和减少了资源损失。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例 描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的 附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在 不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1本申请实施例沿矿体走向采场布置示意图;
图2本申请实施例垂直矿体走向采场布置示意图;
图3本申请实施例注浆人工假顶模型示意图;
图4本申请实施例薄板模型示意图
图5本申请实施例顶柱大断面回采主视图;
图6为图5中II-II方向剖视图;
图7为图5中III-III方向剖视图;
图8为图5中IV-IV方向剖视图;
图9为实施案例中612矿房采场顶柱回采主视图;
图10为图9中Ⅵ-Ⅵ方向剖视图
图11为实施案例中锚杆竖向布置图
图12为实施案例中锚杆孔口布置图。
其中:1-采场联络道;2-出矿巷道;3-出矿进路;4-穿脉巷道(或 沿脉巷道);5-切割槽;6-拉槽;7-台阶;8-光面孔;9-水平浅孔;10- 超前锚杆;11-溜井;12-保护顶板;13-胶结充填体;14-人工假顶; 15-612矿房采场;16-512矿房采场;17-采场。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方 案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部 分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普 通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例, 都属于本发明保护的范围。
一种采用大断面连续回收残留顶底柱的方法,包括如下步骤:
1.采场布置:当矿体为中厚矿体及以下时,采场沿矿体走向布置, 回采时可划分一个采场17沿矿体走向连续推进回采,也可如图1划 分多个采场17同时回采,采场17宽度w取矿体厚度;当矿体为中厚 以上矿体时,如图2所示采场17垂直矿体走向布置,回采时每个采 场17沿厚度连续推进,每个采场17宽度w取8~10m,可多个采场 17同时回采,但相邻采场17回采时须间隔一个最大暴露长度l。
2.采场结构参数设计
⑴保护顶板厚度t
为了避免顶柱上部胶结充填体13直接暴露在顶柱采空区中造成 胶结充填体13垮塌移动,需留设一定厚度的顶底柱矿体作为保护顶 板12,但保护顶板12厚度取过大会造成顶底柱回采率过低,本实施 例中保护顶板12厚度d取0.5~0.8m。
⑵最大暴露长度l
采场最大暴露长度l,其指顶底柱回收采场爆破后暴露空间最大 长度,其可按下式计算
l=l1+kl2+l3
式中,l1是指出矿进路宽度,l2是指采场台阶宽度,k是指采场 台阶数量,l3是指回采时爆破进尺长度。
⑶超前注浆人工假顶厚度t
顶底柱上部的胶结充填体13荷载影响着回收采场的稳定性和人 员、设备安全,但由于保护顶板12过薄无法提供足够的承载能力以 限制上部胶结充填体13的移动,为此本实施例利用超前深孔注浆和 超前锚杆加固胶结充填体13形成人工假顶14,以保护顶底柱回收时 的采场安全,如图3所示。
人工假顶14主要用于承载上部胶结充填体13所产生的压力,其 通过高强度超前深孔注浆和超前锚杆对保护顶板12上部的胶结充填 体13进行加固,使其形成具有足够承载能力的承载顶板,其中人工 假顶14所承受的荷载q为:
q=(h-t)·γ1+t·γ2
式中,h为阶段高度,γ1为胶结充填体13的容重,t是人工假顶 14的厚度,γ2为人工假顶14的容重。
为保证人工假顶14的拥有足够的承能力,其强度和厚度可根据 图4所示的四边固支的薄板模型和强度准则进行确定,其中人工假顶 14的挠度可按下式计算:
式中,D为薄板弯曲刚度,可按下式计算:
其中,E为人工假顶弹性模量,μ为岩石泊松比。
人工假顶14各处弯矩为:
人工假顶14各处应力分量计算公式为:
根据以上公式可知,人工假顶14中心处(x=0,y=0)挠度最大, 最大拉应力出现在人工假顶14中心下边缘短轴方向。根据极限抗拉 强度准则,为确保顶底柱回收采场的安全,需确保人工假顶14的最 大拉应力不超过注浆后假顶的最大许用拉应力σt(其可通过对注浆后 胶结充填体13钻芯取样进行测定),即需满足下式:
相应的根据上式可确定人工假顶14的厚度t需满足下式:
其中,n为设计安全系数,一般取1.1~1.3。
3.采准工程
如图5和图6所示,采准工程主要有采场联络道1、出矿巷道2 和出矿进路3,采场联络道1是出矿巷道2与穿脉巷道(沿脉巷道)4 的连接,出矿巷道2是顶柱回采时主要材料人员运输主要通道,其主 要依据矿块布置方式布置在采场两侧,当回采工作面沿矿体走向推进 时,出矿巷道2布置在矿体上下盘并通过采场联络道1与穿脉巷道4 连接;当回采工作面垂直矿体走向推进时,出矿巷道2布置采场两侧, 两个矿块间可共用一个出矿巷道2,并通过采场联络道1与沿脉巷道 4连接。出矿进路3是出矿巷道2与采场连接的通道,每两个出矿进 路相隔l。除出矿巷道2布置方式不同以外,采场沿走向采场和垂直 矿体走向采场其他采准工程均一致。
4.切割工程
切割工程只发生在每个采场回采前,且只需进行一次切割工程, 如图5、6、7、8所示切割工程主要有拉底、切割槽5、拉槽6等,其 中拉底以采场最前端的出矿进路3垂直矿体开凿拉底巷道,拉底巷道 向两侧逐步扩帮形成拉底空间,拉底空间再向上通过浅孔爆破逐步切 顶形成切割槽5,切割槽5长度一般为2~3m,在形成切割槽5过程中 可同时开凿形成台阶,台阶7高度一般为2~3m,进尺长度l2为2~3m。
拉槽6布置在采场一侧,采用水平浅孔爆破,拉槽6宽度为2~3m, 每次拉槽进尺长度为l3,每次拉槽均在回采前进行。切割槽完成后在 矿渣上进行超前深孔注浆和超前锚杆加固形成第一个加固顶,具体工 序见注浆加固部分。
5.回采
切割完成后在回采前,需以最上部的台阶为平台开凿光面孔8, 进行光面爆破以使保护顶板12和人工假顶14在后续回采爆破中不受 破坏。回采时主要以台阶和底板为平台,垂直台阶钻凿水平浅孔9, 进行水平浅孔侧向抛掷爆破,爆破后的矿石向掏槽6方向抛掷。采用 铲运机等自行设备进行出矿,出矿时爆破后矿石经采场由出矿进路3、 出矿巷道2,穿脉巷道(沿脉巷道)4转运至溜井11或矿车。
6.注浆人工假顶施工工艺
如图3、5所示,注浆假顶由超前注浆和超前锚杆对保护顶板12 上部的胶结充填体13加固形成,每次加固区域长度为l3,加固厚度 为t。超前锚杆10是在切割完成后或回采后进行,采用中空注浆锚杆, 直径为20~25mm。施工时以矿渣和台阶7为平台,工作时按事先设计 好的位置和倾角用风钻钻孔,然后将它们插入,其中锚杆采用梅花形 布置,各锚杆孔口排间距为0.3~0.5m,孔口列间距和孔底间距可按下 式选取:
r=(1~1.6)R
式中,R-浆液扩散半径(m),注浆液的有效扩散半径R可通过胶 结充填体13内注浆液扩散实验测定,一般为0.5~1m。
超前注浆是以中空注浆锚杆为注浆通道来进行,注浆材料有以下 选择:水泥浆液;超细水泥浆液;特种水泥浆液;水泥一水玻璃浆液 等。注浆前需进行胶结充填体13注浆预实验,且预实验的取样结果 要达到设计注浆强度的1.1~1.3倍,以保证人工假顶14的强度,注浆 后同样需进行取样测试,如达不到设计要求需进行二次注浆。注浆压 力应根据注浆试验确定,一般为0.2~1.5MPa,其中单孔注浆量可按下 式计算:
Q=πR2Hηβ
其中H-注浆段长度;η-裂隙率(孔隙率),一般取1%~5%;β- 在裂隙内浆液的有效填充系数,约为0.3~0.9。
7.充填
充填主要发生在出矿之后,采用胶结充填,每次充填长度为l3m。 充填前需沿采场宽度架设充填木支挡墙,挡墙上部预留若干充填口, 挡墙靠近充填区域一侧挂设滤水帷布。充填时充填管道经穿脉巷道 (沿脉巷道)4、采场联络道1、出矿巷道2和出矿进路3并通过分枝 接口连接至各个充填口,充填时各个分枝充填管可通过工人操作在采 场上部来回移动直至充满。充填完毕后,可继续进行下一作业段的拉 槽、回采、支护等作业。
本申请实施例将弹性力学、超前注浆理论等运用至采场的设计 中,通过留设保护顶板12,并利用超前深孔注浆和超前锚杆对保护顶 板12上部的胶结充填体13加固形成人工假顶14,并给出了保证采场 安全的人工假顶14的厚度t关系式,在保证残留顶底柱安全回收的 同时,实现了残留顶底柱的高效回收。
实施案例
以下将结合广西盘龙铅锌矿-170中段612矿房采场15顶柱的回 采对本发明的设计方法来进一步描述。此铅锌矿采用阶段空场嗣后充 填采矿法,各中段中残留了大量的的顶底柱,为充分回收资源,进行 了大断面回收顶底柱方法的应用。其中612矿房采场15顶柱高度8m, 矿体倾角为79°~88°,平均倾角83.5°,矿体平均厚度8m,矿石完整 性系数为0.75,属于较完整岩石,612矿房采场15和上中段512矿 房采场16均采用胶结充填,相关物理力学参数如表1所示。
表1
其中,采场沿走向布置,选取保护顶板12厚度为0.8m,最大允 许暴露长度9m,设计注浆后胶结充填体13抗拉强度为σt=0.73MPa, 钻孔取样测得0.97,折算锚杆作用后抗拉强度为1.13MPa,为设计强 度的1.56倍,设计注浆加固假顶厚度为2.5m,安全系数n为1.15,具体设计见图9、10。
采准工程主要有采场联络道1、出矿巷道2、出矿进路3等,首 先从-120中段下盘沿脉巷道4向底柱方向掘进采场联络道1,并在出 矿巷道2和采场联络道1交界处将原先612矿房采场15人行天井改 造为溜井12,断面尺寸为2×2m。选用铲运机出矿和清渣,然后沿矿体走向开凿出矿巷道2,上下盘出矿巷道同时掘进,并与下一采场联 络道连通,出矿巷道断面尺寸为2m×2m;上下盘为每两个出矿进路 相隔l=9m,出矿进路断面尺寸为2m×2m。
切割工程发生在矿块的前端,切割工程主要有拉底、切割槽5、 拉槽6等,其中拉底以最前端的出矿联络道起垂直矿体开凿的拉底巷 道,先使用YT-28手持式浅孔凿岩机向上盘矿岩边界处进行凿岩、爆 破作业,形成拉底巷道,拉低巷道断面尺寸2m×2m,然后向两侧逐 步扩帮形成拉底空间,拉底空间再向上通过浅孔凿岩机逐步切顶形成 切割槽5,每次爆破的矿石出1/3,然后对矿石堆进行平场,在矿石 堆上继续进行凿岩作业,直到最后一次凿岩爆破完成后进行集中出 矿,切割槽宽度为2m,在形成切割槽过程中可同时开凿形成作业台 阶,进尺长度2m。一共分三个台阶,下面两个台阶高度均为2.5m, 最上面台阶2.2m。拉槽6布置在采场一侧,采用水平浅孔爆破,YT-28 手持式浅孔凿岩机,拉槽6宽度为2m,每次拉槽进尺3m,拉槽作业 须超前爆破作业一个作业段。切割槽完成后在矿渣上进行超前深孔注浆和超前锚杆加固形成第一个人工假顶14。
超前锚杆10选用中孔注浆锚杆,具体布置如图11、12所示,每 次爆破作业完成后对下一作业段进行注浆加固。支护作业时,以矿堆 和台阶为平台架设注浆设备。注浆孔布孔形式为梅花形,孔口排间距 为0.5m,孔口列间距和孔底间距为r=1.4m。为加快回采进度减少顶 板下暴露时间,在注浆液中加入水玻璃,选用40Be水玻璃和水灰比 0.8:1的水泥浆的混合液。注浆压力为0.75MPa,扩散半径为1m。
注浆加固假顶形成后,回采前需以最上部的台阶为平台开凿光面 孔8,进行光面爆破,形成保护裂隙。回采时采用浅孔爆破,每次爆 破进尺l3=3m。回采时主要以台阶和底板为平台,垂直台阶钻凿水平 浅孔9,孔深3.1m,行间距0.8m,排间距1m,进行水平浅孔侧向抛 掷爆破,爆破后的矿石向掏槽6方向抛掷,采用铲运机进行出矿,矿 石经采场由出矿巷道2转运至溜井。
充填主要发生在出矿之后,采用全尾砂胶结充填,灰沙比例1:4, 每次充填长度为3m。充填前需沿采场宽度架设充填木支挡墙,挡墙 上部预留若干充填口,挡墙靠近充填区域一侧挂设滤水帷布。充填时 充填管道经主巷4、出矿联络道1、出矿道2、采场联络道3并通过分 枝接口连接至各个充填口,充填时各个分枝充填管可通过工人操作在 采场上部来回移动直至充满。充填完毕后,可继续进行下一作业段的 拉槽、回采、支护等作业。
上述实施例仅仅是清楚地说明本发明所作的举例,而非对实施方 式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上 还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的 实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本 发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种采用大断面连续回收残留顶底柱的方法,其特征在于:采场布置时,当顶底柱矿体为中厚矿体及以下时,采场沿矿体走向布置,回采时划分多个采场同时回采或者划分一个采场沿矿体走向连续推进回采,采场宽度w取矿体厚度;
当顶底柱矿体为中厚以上矿体时,采场垂直矿体走向布置,回采时每个采场沿厚度连续推进,多个采场同时回采,但相邻采场回采时须间隔一个采场最大暴露长度l;
在采场回采时,留设设定厚度的顶底柱矿体作为保护顶板,并利用超前深孔注浆和超前锚杆对保护顶板上部的胶结充填体加固形成人工假顶;其中,
人工假顶的厚度t需满足下式:
其中,γ1为胶结充填体的容重;t是人工假顶的厚度;γ2为人工假顶的容重;n为设计安全系数;l为采场最大暴露长度,指顶底柱回收时采场爆破后暴露空间最大长度;w为采场宽度;μ为岩石泊松比;σt为人工假顶的最大许用拉应力,通过对注浆后胶结充填体钻芯取样进行测定。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:采场最大暴露长度l按下式计算
l=l1+kl2+l3
式中,l1是指出矿进路宽度,l2是指采场台阶宽度,k是指采场台阶数量,l3是指回采时爆破进尺长度。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于:采准工程时,当回采工作面沿矿体走向推进时,出矿巷道布置在矿体上下盘并通过采场联络道与穿脉巷道连接;当回采工作面垂直矿体走向推进时,出矿巷道布置采场两侧,两个采场间共用一个出矿巷道,并通过采场联络道与沿脉巷道连接。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于:切割工程时,拉底以采场最前端的出矿进路垂直矿体开凿拉底巷道,拉底巷道向两侧逐步扩帮形成拉底空间,拉底空间再向上通过浅孔爆破逐步切顶形成切割槽,在形成切割槽过程中同时开凿形成台阶,拉槽布置在采场一侧,采用水平浅孔爆破,每次拉槽均在回采前进行,切割槽完成后在矿渣上进行超前深孔注浆和超前锚杆加固形成人工假顶。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:切割完成后在回采前,需以最上部的台阶为平台开凿光面孔,进行光面爆破,形成保护裂隙;回采时以台阶和底板为平台,垂直台阶钻凿水平浅孔,进行水平浅孔侧向抛掷爆破,爆破后的矿石向掏槽方向抛掷,采用自行设备进行出矿,出矿时爆破后矿石经采场由出矿进路、出矿巷道、穿脉巷道转运至溜井或矿车。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:充填时采用胶结充填,充填前需沿采场宽度架设充填挡墙,挡墙上部预留若干充填口,挡墙靠近充填区域一侧挂设滤水帷布;充填管道经穿脉巷道、采场联络道、出矿巷道和出矿进路并通过分枝接口连接至各个充填口;充填完毕后,继续进行下一作业段的拉槽、回采、支护作业。
7.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:人工假顶由超前深孔注浆和超前锚杆对保护顶板上部的胶结充填体加固形成,每次加固区域长度等于回采时爆破进尺长度l3,加固厚度为t,超前锚杆是在切割完成后或回采后进行,施工时以矿渣和切割台阶为平台,工作时按事先设计好的位置和倾角钻孔,然后将超前锚杆插入钻孔中进行注浆,其中超前锚杆采用梅花形布置。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于:注浆前需进行充填体注浆预实验,且预实验的取样结果要达到设计注浆强度的1.1~1.3倍;注浆后同样需进行取样测试,如达不到设计要求需进行二次注浆。
9.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于:保护顶板厚度d取0.5~0.8m。
10.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于:安全系数n取1.1-1.3。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010961525.7A CN111997616B (zh) | 2020-09-14 | 2020-09-14 | 一种采用大断面连续回收残留顶底柱的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010961525.7A CN111997616B (zh) | 2020-09-14 | 2020-09-14 | 一种采用大断面连续回收残留顶底柱的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111997616A CN111997616A (zh) | 2020-11-27 |
CN111997616B true CN111997616B (zh) | 2021-05-18 |
Family
ID=73469247
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010961525.7A Expired - Fee Related CN111997616B (zh) | 2020-09-14 | 2020-09-14 | 一种采用大断面连续回收残留顶底柱的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111997616B (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113622916B (zh) * | 2021-07-12 | 2024-04-09 | 山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿 | 一种采场点柱支护加固及回收方法 |
CN113605971B (zh) * | 2021-09-18 | 2022-10-11 | 中南大学 | 一种防止充填体失稳的充填结构及其应用的采矿方法 |
CN113818882B (zh) * | 2021-09-30 | 2023-08-22 | 山东科技大学 | 一种松散尾砂充填体下采场顶柱回收方法 |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1456788A (zh) * | 2003-06-06 | 2003-11-19 | 中南大学 | 顶底柱超前回采深孔落矿连续采矿法 |
RU2286457C1 (ru) * | 2005-05-18 | 2006-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (технический университет)" | Способ выемки целиков |
RU2444624C1 (ru) * | 2010-08-02 | 2012-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Способ интенсивной отработки пологих угольных пластов механизированными комплексами без предварительной проходки подготовительных выработок |
CN102606159A (zh) * | 2012-03-26 | 2012-07-25 | 中南大学 | 中厚急倾斜破碎矿体框架式人工假顶下向分段胶结充填法 |
CN105971606A (zh) * | 2016-05-05 | 2016-09-28 | 湖南科技大学 | 一种巨厚煤层长壁工作面开采方法 |
CN108691544A (zh) * | 2018-04-17 | 2018-10-23 | 贵州开磷集团股份有限公司 | 一种非金属沉积型矿山的地下采矿厚假顶薄矿体采矿方法 |
CN109026000A (zh) * | 2018-09-28 | 2018-12-18 | 西安科技大学 | 一种急倾斜厚煤层俯伪斜弧形斜切分层综放开采方法 |
CN109296366A (zh) * | 2018-10-19 | 2019-02-01 | 中南大学 | 一种上下皆存在高阶段大跨度采空区的残留顶柱的回收方法 |
CN110656939A (zh) * | 2019-09-12 | 2020-01-07 | 北京科技大学 | 用于遇水泥化围岩的急倾斜中厚矿体大阶段高效采矿方法 |
CN110778316A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-02-11 | 深圳市中金岭南有色金属股份有限公司 | 一种采用拱弧形顶柱结构的分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法 |
CN111005724A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-04-14 | 南华大学 | 一种缓倾斜空区顶底板残矿回采方法 |
-
2020
- 2020-09-14 CN CN202010961525.7A patent/CN111997616B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1456788A (zh) * | 2003-06-06 | 2003-11-19 | 中南大学 | 顶底柱超前回采深孔落矿连续采矿法 |
RU2286457C1 (ru) * | 2005-05-18 | 2006-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (технический университет)" | Способ выемки целиков |
RU2444624C1 (ru) * | 2010-08-02 | 2012-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Способ интенсивной отработки пологих угольных пластов механизированными комплексами без предварительной проходки подготовительных выработок |
CN102606159A (zh) * | 2012-03-26 | 2012-07-25 | 中南大学 | 中厚急倾斜破碎矿体框架式人工假顶下向分段胶结充填法 |
CN105971606A (zh) * | 2016-05-05 | 2016-09-28 | 湖南科技大学 | 一种巨厚煤层长壁工作面开采方法 |
CN108691544A (zh) * | 2018-04-17 | 2018-10-23 | 贵州开磷集团股份有限公司 | 一种非金属沉积型矿山的地下采矿厚假顶薄矿体采矿方法 |
CN109026000A (zh) * | 2018-09-28 | 2018-12-18 | 西安科技大学 | 一种急倾斜厚煤层俯伪斜弧形斜切分层综放开采方法 |
CN109296366A (zh) * | 2018-10-19 | 2019-02-01 | 中南大学 | 一种上下皆存在高阶段大跨度采空区的残留顶柱的回收方法 |
CN110656939A (zh) * | 2019-09-12 | 2020-01-07 | 北京科技大学 | 用于遇水泥化围岩的急倾斜中厚矿体大阶段高效采矿方法 |
CN111005724A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-04-14 | 南华大学 | 一种缓倾斜空区顶底板残矿回采方法 |
CN110778316A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-02-11 | 深圳市中金岭南有色金属股份有限公司 | 一种采用拱弧形顶柱结构的分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
《顶底柱残矿回收的充填体假顶厚度确定与应用》;史秀志等;《采矿与安全工程学报》;20161130;第33卷(第6期);第1080-1088页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111997616A (zh) | 2020-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111997616B (zh) | 一种采用大断面连续回收残留顶底柱的方法 | |
CN108625856B (zh) | 一种地下矿山相邻两个采场一条出矿巷的采矿方法 | |
CN110259451B (zh) | 一种缓倾斜中厚矿体预控顶高效采矿方法 | |
CN105804748B (zh) | 一种露天运输系统下分区开采挂帮矿的方法 | |
CN108661646A (zh) | 一种假顶房柱式留矿嗣后充填采矿法 | |
CN111894584B (zh) | 一种缓倾斜薄矿体全伪布置预留巷道胶结充填采矿法 | |
CN102071940A (zh) | 煤矿井筒穿越多层采空区的施工方法 | |
CN113202475B (zh) | 一种充填崩落采矿法 | |
CN112610218B (zh) | 厚煤层综放沿顶掘进切顶卸压自动成巷方法 | |
CN108625855B (zh) | 一种充填体下的采矿方法 | |
EP0590760B1 (en) | Undercut excavation method | |
CN111594170B (zh) | 一种缓倾斜矿体顶底板残留矿体回采方法 | |
CN110219650B (zh) | 一种环境再造阶段深孔嗣后充填采矿法 | |
CN111594168B (zh) | 一种岩矸配合成形的伪采空层支护限沉回采方法 | |
CN112727463A (zh) | 一种软弱岩层条件下急倾斜薄矿脉的机械化充填采矿方法 | |
CN110552731A (zh) | 一种放顶煤回采巷道注浆锚索支护结构及其超前支护方法 | |
CN109882172A (zh) | 一种切落直接顶做巷旁支护墙体的沿空留巷方法 | |
CN114562266A (zh) | 一种盘区式切割巷两步骤分段空场嗣后充填采矿法 | |
CN210622819U (zh) | 管棚与钢支架联合支护装置 | |
CN110185449B (zh) | 针对缓倾斜薄矿体上方有不稳定岩层的中深孔采矿方法 | |
CN112145178A (zh) | 一种底部落矿出矿的采矿方法 | |
CN113187481A (zh) | 一种覆盖岩集中注浆崩落回采的充填采矿法 | |
CN113326548A (zh) | 一种下向水平分层进路式充填体强度设计模型的构建方法 | |
CN116335665B (zh) | 构筑护顶层回采水体下近水平薄矿体的采矿方法 | |
CN114856568B (zh) | 适用于磷矿残矿回采的房柱采矿法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20210518 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |