CN112012743B - 一种胶结充填采矿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种胶结充填采矿方法，涉及非煤矿山采矿技术领域。用以解决现有技术进路胶结充填采矿方法存在对充填体强度、工艺要求高，存在充填成本较高的问题。包括：在距所述下阶段运输巷道25米高的位置沿所述矿体走向在所述矿体上盘施工形成上阶段运行巷道，在所述上阶段运输巷道内沿设定方向采用“采一留四”的方式掘进形成人工假顶充填进路，在所述人工假顶充填进路内由掌子面向所述上阶段运输巷道依次绑扎钢筋直至下盘围岩，在所述钢筋上浇筑混凝土形成混凝土胶结人工假顶；多个相邻的所述混凝土胶结人工假顶在矿块顶部形成完整的人工假顶。
Description
技术领域
本发明涉及非煤矿山采矿方法技术领域，更具体的涉及一种胶结充填采矿方法。
背景技术
分层胶结充填采矿法的落矿工艺与掘进爆破相同，掘进爆破作业所施工的钻孔数量多，吨矿炸药消耗量多，爆破对周围岩石的振动影响大，炸药爆破后产生的有毒有害气体影响井下作业人员的职业健康，甚至会发生中毒窒息安全生产事故，爆破后需要强制通风以排除爆破后有毒有害气体，爆破后崩落矿石需要在完成通风作业后，空气质量达标的前提下通过装岩运输设备运出采场，导致分层胶结充填采矿法存在生产能力低，机械化程度低，作业程序复杂，落矿成本高等问题。
对于矿体松软破碎、围岩破碎开采条件的地下矿山，一般使用进路胶结充填采矿方法或崩落采矿方法。进路胶结充填采矿法存在生产能力小，劳动生产率低，机械化程度低，对充填材料抗压强度要求高，对充填体强度以及工艺要求高，导致落矿和充填成本较高的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种胶结充填采矿方法，用以解决现有技术进路胶结充填采矿方法存在对充填体强度、工艺要求高，存在充填成本较高的问题。
本发明实施例提供一种胶结充填采矿方法，包括：沿矿体走向在矿体下盘施工形成下阶段运输巷道，在所述下阶段运输巷道内沿垂直所述矿体方向施工形成出矿进路，在所述矿体下盘且平行与所述下阶段运输巷道施工形成凿岩巷道，在所述凿岩巷道与所述出矿进路相交位置垂直施工形成切割天井，以所述切割天井为自由面爆破形成垂直于所述矿体走向的切割立槽；在距所述下阶段运输巷道25米高的位置沿所述矿体走向在所述矿体上盘施工形成上阶段运行巷道，在所述上阶段运输巷道内沿设定方向采用“采一留四”的方式掘进形成人工假顶充填进路，在所述人工假顶充填进路内由掌子面向所述上阶段运输巷道依次绑扎钢筋直至下盘围岩，在所述钢筋上浇筑混凝土形成混凝土胶结人工假顶；多个相邻的所述混凝土胶结人工假顶在矿块顶部形成完整的人工假顶。该方法首先利用人工假顶实现对矿块上部矿体的支撑，防止上部矿体跨落，其次根据矿体的稳定性和允许暴露面积选择较小的阶段高度、较小的分段高度和较小的矿块长度、宽度等参数。所选择的矿块参数较小，矿块内矿石量较少，回采时暴露空间较小且回采持续时间较短，可以最大限度的保证破碎条件下空区的形成，空区形成后立即对空区进行胶结充填，使充填料桨充满采空区，充填料桨凝固后支持顶板和两侧围岩，围岩不会产生移动或变形，避免地表塌陷，回采较为安全，可以有效降低损失率和贫化率，最大限度的回收有限资源，提高矿块生产能力，降低充填成本，提高充填原材料使用的广泛性，降低充填工艺管理要求。人工假顶低阶段小空场嗣后胶结充填采矿方法将成为高产能，低成本和对充填材料适用性要求更广的一种充填采矿方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明实施例提供的一种胶结充填采矿方法流程示意图；
图2为本发明实施例提供的胶结充填采矿方法的矿体开采示意图；
图3为图2所示的Ⅰ-Ⅰ剖视图；
图4为图2所示的Ⅱ-Ⅱ剖视图；
图5为图2所示的Ⅲ-Ⅲ剖视图；
其中，下阶段运输巷道～1，出矿进路～2，凿岩巷道～3，切割天井～4，垂直深孔～5，切割立槽～6，上阶段运输巷道～7，人工假顶充填进路～8，上盘围岩～9，钢筋～10，混凝土～11，混凝土胶结人工假顶～12，下盘围岩～13，充填钻孔～14。
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做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。
图1示例性的示出了本发明实施例提供的一种胶结充填采矿方法流程示意图，该方法至少可以采矿领域。
如图1所示，该方法主要包括以下步骤：
步骤101，沿矿体走向在矿体下盘施工形成下阶段运输巷道，在所述下阶段运输巷道内沿垂直所述矿体方向施工形成出矿进路，在所述矿体下盘且平行与所述下阶段运输巷道施工形成凿岩巷道，在所述凿岩巷道与所述出矿进路相交位置垂直施工形成切割天井，以所述切割天井为自由面爆破形成垂直于所述矿体走向的切割立槽；
步骤102，在距所述下阶段运输巷道25米高的位置沿所述矿体走向在所述矿体上盘施工形成上阶段运行巷道，在所述上阶段运输巷道内沿设定方向采用“采一留四”的方式掘进形成人工假顶充填进路，在所述人工假顶充填进路内由掌子面向所述上阶段运输巷道依次绑扎钢筋直至下盘围岩，在所述钢筋上浇筑混凝土形成混凝土胶结人工假顶；
步骤103，多个相邻的所述混凝土胶结人工假顶在矿块顶部形成完整的人工假顶。
图2为本发明实施例提供的胶结充填采矿方法的矿体开采示意图；图3为图2所示的Ⅰ-Ⅰ剖视图；图4为图2所示的Ⅱ-Ⅱ剖视图；图5为图2所示的Ⅲ-Ⅲ剖视图；以下结合图2～图5，来介绍该采矿方法的应用场景。
矿体结构参数：在实际应用中，矿块沿矿体走向布置，矿块走向长25米，阶段高度为25米，宽度为矿体的厚度，分段高度12.5米，上下两阶段之间不留顶底柱，两相邻矿块中间不留间柱，在矿块顶部浇筑2米厚的人工假顶。
在步骤101中，如图2～图5所示，在沿矿体走向在矿体下盘施工形成下盘矿脉外下阶段运输巷道1，在下阶段运输巷道1内沿垂直矿体走向方向施工形成出矿进路2，在矿体内矿块一侧沿矿体走向施工形成凿岩巷道3，在矿体一侧凿岩巷道3与出矿进路2相交位置的垂直方向上施工形成切割天井4，在切割天井4的两侧形成凿垂直深孔5，以切割天井4为自由面爆破形成垂直于矿体走向形成切割立槽6。
在步骤102中，在距下阶段运行巷道1 25米高的位置沿矿体走向在矿体上盘矿脉外施工形成上阶段运输巷道7，在上阶段运输巷道7内沿设定方向采用“采一留四”的方式掘进形成人工假顶充填进路8。
在实际应用中，为了能够确保人工假顶的稳定性，可根据矿体倾角和矿体厚度进行计算，确定人工假顶充填进路8延伸至矿体上盘内的上盘围岩9内的深度，在本发明实施例实施例中，可以确认人工假顶充填进路8超过矿体上盘边界延伸至上盘围岩9内5m。
当形成人工假顶充填进路8之后，则开始在人工假顶充填进路8内绑扎钢筋10，具体地，在人工假顶充填进路8内有掌子面向上阶段运输巷道7方向依次绑扎钢筋10，直至钢筋10延伸至下盘围岩13处，则人工假顶充填进路8内的钢筋10绑扎完成，进一步地，在钢筋10上开始浇筑混凝土11，从而形成完整的混凝土胶结人工假顶12。
进一步地，混凝土11浇筑至进入矿体下盘的下盘围岩13内，即由混凝土11所形成的混凝土胶结人工假顶12延时至矿体下盘的下盘围岩13内9米。
当完成一个人工假顶充填进路8的混凝土胶结人工假顶12之后，则可以按照设定的时间，进行人工假顶充填进路8一侧的另一个人工假顶充填进路8的掘进工作。在本发明实施例中，设定的时间为14天。
需要说明的是，混凝土胶结人工假顶12完成之后，会根据实际需要，确定是否在该混凝土胶结人工假顶12上制备充填钻孔14。比如，若需要在多个混凝土胶结人工假顶12形成的人工假顶上预留2个充填钻孔14，且该人工假顶恰好由两个混凝土胶结人工假顶12组成，则可以在该混凝土胶结人工假顶12上制备一个充填钻孔14；若该人工假顶上已经预留了2个充填钻孔14，则不需要在该混凝土胶结人工假顶12上制备充填钻孔14。在本发明实施例中，对在混凝土胶结人工假顶12上是否制备充填钻孔14不做限定。
按照设定的“采一留四”的方式，在设定区域的完成了多个混凝土胶结人工假顶12，且多个相邻的混凝土胶结人工假顶12可以在矿块顶部形成了完整的人工假顶，则该人工假顶完成。
进一步地，在凿岩巷道3内沿矿体走向施工垂直深孔5，以切割立槽6为自由面，沿矿体走向在凿岩巷道3内依次顺序爆破完成采场内落矿工作，每次崩落矿石运搬出崩落矿石的1/2，以便为下次爆破提供补偿空间，剩余1/2的矿石暂时存留于采场空区内，以便对上盘围岩9形成倚靠作用，从而控制上盘围岩9的垮塌。完成整个阶段内的爆破崩矿作业后开始大量集中出矿，快速将采场内矿石全部运搬出采场。
当将采场空区内的矿石搬运出之后，则可以将尾砂、掘进废石等矿山废弃物通过充填站添加水泥后制成充填料桨，利用充填泵，经过充填管道和人工假顶中预留的充填钻孔14，将充填料桨输送到采空区内，完成对采场空区的充填。在本发明实施例中，充填料桨凝固后可以达到一定的强度，可以支撑周围岩石和矿体，并成为相邻矿块回采时的间柱。
综上所述，本发明实施例提供一种胶结充填采矿方法，包括：沿矿体走向在矿体下盘施工形成下阶段运输巷道，在所述下阶段运输巷道内沿垂直所述矿体方向施工形成出矿进路，在所述矿体下盘且平行与所述下阶段运输巷道施工形成凿岩巷道，在所述凿岩巷道与所述出矿进路相交位置垂直施工形成切割天井，以所述切割天井为自由面爆破形成垂直于所述矿体走向的切割立槽；在距所述下阶段运输巷道25米高的位置沿所述矿体走向在所述矿体上盘施工形成上阶段运行巷道，在所述上阶段运输巷道内沿设定方向采用“采一留四”的方式掘进形成人工假顶充填进路，在所述人工假顶充填进路内由掌子面向所述上阶段运输巷道依次绑扎钢筋直至下盘围岩，在所述钢筋上浇筑混凝土形成混凝土胶结人工假顶；多个相邻的所述混凝土胶结人工假顶在矿块顶部形成完整的人工假顶。该方法首先利用人工假顶实现对矿块上部矿体的支撑，防止上部矿体跨落，其次根据矿体的稳定性和允许暴露面积选择较小的阶段高度、较小的分段高度和较小的矿块长度、宽度等参数。所选择的矿块参数较小，矿块内矿石量较少，回采时暴露空间较小且回采持续时间较短，可以最大限度的保证破碎条件下空区的形成，空区形成后立即对空区进行胶结充填，使充填料桨充满采空区，充填料桨凝固后支持顶板和两侧围岩，围岩不会产生移动或变形，避免地表塌陷，回采较为安全，可以有效降低损失率和贫化率，最大限度的回收有限资源，提高矿块生产能力，降低充填成本，提高充填原材料使用的广泛性，降低充填工艺管理要求。人工假顶低阶段小空场嗣后胶结充填采矿方法将成为高产能，低成本和对充填材料适用性要求更广的一种充填采矿方法。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种胶结充填采矿方法，其特征在于，包括：
沿矿体走向在矿体下盘施工形成下阶段运输巷道，在所述下阶段运输巷道内沿垂直矿体方向施工形成出矿进路，在所述矿体下盘且平行与所述下阶段运输巷道施工形成凿岩巷道，在所述凿岩巷道与所述出矿进路相交位置垂直施工形成切割天井，以所述切割天井为自由面爆破形成垂直于所述矿体走向的切割立槽；
在距所述下阶段运输巷道25米高的位置沿所述矿体走向在矿体上盘施工形成上阶段运行巷道，在所述上阶段运输巷道内沿设定方向采用“采一留四”的方式掘进形成人工假顶充填进路，在所述人工假顶充填进路内由掌子面向所述上阶段运输巷道依次绑扎钢筋直至下盘围岩，在所述钢筋上浇筑混凝土形成混凝土胶结人工假顶；
将多个相邻的所述混凝土胶结人工假顶的钢筋连接起来，在矿块顶部形成完整的人工假顶。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述钢筋上浇筑混凝土形成混凝土胶结人工假顶之后，还包括：
在每个所述混凝土胶结人工假顶上形成充填钻孔，所述充填钻孔用于将充填料桨输送至采空区内。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个相邻的所述混凝土胶结人工假顶在矿块顶部形成完整的人工假顶之后，还包括：
在所述凿岩巷道内沿所述矿体走向施工形成垂直深孔，以所述切割立槽为自由面，沿所述矿体走向在所述凿岩巷道内依次顺序爆破完成采场内落矿；其中，每次将崩落矿石的1/2运出采场空区。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述沿所述矿体走向在所述凿岩巷道内依次顺序爆破完成采场内落矿之后，还包括：
完成整个所述上阶段运输巷道内的爆破崩矿之后，运输出每个所述采场空区内剩余的所述落矿。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述钢筋上浇筑混凝土形成混凝土胶结人工假顶，具体包括：
所述混凝土的梁的高度低于位于所述混凝土两侧预留的钢筋的高度；
所述混凝土浇筑至进入所述矿体下盘的所述下盘围岩内3m。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述人工假顶充填进路超过所述矿体上盘的边界且延伸至上盘围岩内5m。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述钢筋上浇筑混凝土形成混凝土胶结人工假顶之后，还包括：
所述混凝土胶结人工假顶浇筑完成后，14天后在所述人工假顶充填进路的一侧开始施工。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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