CN112343598A - 一种上向分层盘区进路式充填采矿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种上向分层盘区进路式充填采矿方法。其技术方案是：将矿体的每个分段沿竖直方向划分为分层，沿水平方向划分为盘区，通过穿脉巷道(3)和沿脉巷道(4)将盘区划分为多个回采单元(8)；在回采单元(8)中布置回采进路(7)，回采进路(7)的布置方向根据最大水平主应力σH方向确定，相邻分层的回采进路(7)在水平面的投影为交错布置；采用隔一采一的回采顺序，回采矿石时平行作业，同时对多个回采单元(8)进行回采；按自下而上的分层顺序进行开采。本发明具有能有效控制地压、提高采场稳定性、减小采场暴露面积、减少采场暴露时间、加快采场回采进度和经济高效的特点，适用于松软破碎低价值矿体的开采。
Description
技术领域
本发明属于进路式充填采矿方法技术领域。具体涉及一种上向分层盘区进路式充填采矿方法。
背景技术
地下矿山开采时，由于采出岩体和矿石，地表往往会发生不同程度的沉降或塌陷，严重破坏了地质环境和地表生态，采用充填法回采地下矿石已经成为大势所趋。充填法的优点是采准切割工程量小，灵活性大，矿石损失和贫化小，能够有效地维护围岩，减少围岩的移动和防止其大量冒落，控制地表塌陷，改善地下采矿环境等。
现有的充填采矿法主要适用于品位较高的富矿或高价值矿石开采，具有较高的回采率和较低的贫化率，一般适用于矿石稳固、围岩不稳固的矿床，如果能采用特殊的支护方法或下向胶结充填，也可以用来开采矿石不稳固的矿体。而对于低品位或价值较低，且矿岩松软破碎，地质条件较差的矿体，采用下向胶结充填法可以有效避免采场矿岩垮冒问题，但是下向胶结充填法要求充填体具有较高强度，才能够保证回采工作在人工假顶下作业，从而导致充填开采成本过高。
路明福等人(路明福,宋嘉栋,扈守全,柳小胜,林卫星.盘区交错式上向水平分层充填采矿法在玲南金矿的应用实践[J].矿业研究与开发，2016,36(04):1-3)先将矿体按一定尺寸划分成盘区，盘区内分矿房矿柱，先采矿房，再采矿柱，矿房采场的回采超前矿柱采场2～3个分层，矿房采场和矿柱采场交错回采又同时向上分层推进。该方法虽在一定程度上解决了在不稳固矿体下安全回采矿石的问题，但矿房超前矿柱回采，同时开拓了两个不同分层，增加了采场的暴露时间，增加了维护采场稳定性的时间，也不利于同时进行转层；划分的矿房与矿柱宽度达7m，在矿体较厚位置，矿房与矿柱长度过长，采场暴露面积较大；矿房与矿柱交替回采，频繁转层，不利于高效回采；中段间预留底柱，并没有进行回收，造成矿石损失。
“一种下向进路部分充填采矿法”(CN201610451581.X)专利技术，在矿体开采过程中，将开采区域从竖直方向上划分为交替分布的间隔充填层和完全充填层，间隔充填层和完全充填层均划分为若干交替分布的回采进路，矿体开采过程是下向进路逐层开采。间隔充填层“隔一充一”，完全充填层全部充填。该方法间隔充填层的进路布置和完全充填层的进路布置正交，有利于控制采场的稳定性，虽然减少了充填材料的用量，节约了开采成本，但是对于松软破碎矿岩，未充填的进路增大了采场的暴露面积，在爆破振动的影响下，对采场的稳定性产生非常不利影响；未充填的进路在地应力的长期影响下，可能会引起地表不同程度的塌陷。
文献(佘文远.上向水平进路充填采矿法在吉尔吉斯左岸金矿的应用[J].世界有色金属，2019(04):55-57)选用上向水平进路充填采矿法开采，将每个分段划分四个水平分层，按自下而上分层顺序进行开采，在每个分层内划分盘区和进路，各进路回采完毕后及时用尾砂胶结充填料进行充填。该方法虽在一定程度上解决了在极不稳固矿岩下安全回采矿石的问题，但并没有对回采进路进行护顶，在矿岩破碎松散的条件下，采场仍然存在安全隐患；回采进路垂直或沿矿体走向布置，并没有考虑最大水平主应力对回采进路的影响，而地应力是巷道发生破坏的重要原因；在矿体较厚位置，并没有将盘区进一步划分，布置回采进路仍垂直或沿矿体走向，导致一个盘区内垂直矿体走向方向上回采进路数量过多，不利于高效生产。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的缺陷，目的是提供一种能有效控制地压、提高采场稳定性、减小采场暴露面积。减少采场暴露时间、加快采场回采进度和经济高效的上向分层盘区进路式充填采矿方法，该方法适用于松软破碎低价值矿体。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
步骤一、沿竖直方向将矿体每隔45～60m划分为一个阶段，每个阶段划分为3～4个分段，每个分段沿竖直方向划分为3～4个分层，每个分段沿水平方向划分为盘区。
步骤二、每个阶段中水平地设置有3～4个分段运输巷道；每个分段运输巷道位于每个分段中部，每个分段运输巷道在矿体外与矿体的走向平行；在盘区中布置分层联络巷道、穿脉巷道和沿脉巷道，穿脉巷道和沿脉巷道将盘区划分为回采单元。
分层联络巷道、穿脉巷道和沿脉巷道均采用全螺纹玻璃钢锚杆进行喷锚网支护，前后排锚杆采用奇数-偶数梅花形布置。
步骤三、每个回采单元设有6～10条回采进路；当矿体的最大水平主应力σH与矿体走向垂直时，回采进路的布置方向与矿体的最大水平主应力σH方向夹角为0°，相邻分层回采进路的布置方向与矿体的最大水平主应力σH夹角为α；α为5～30°。或当矿体的最大水平主应力σH与矿体走向斜交时，回采进路的布置方向与矿体的最大水平主应力σH方向夹角为α，相邻分层的回采进路的布置方向与矿体的最大水平主应力σH方向的夹角为-α；回采进路的布置方向绕矿体的最大水平主应力σH方向顺时针转动时，α为正，α为5～30°。
采用隔一采一的回采顺序进行回采，在一个阶段内首先回采最下部的分段第一分层，同时对最下部的分段第一分层多个回采单元进行回采。
步骤四、每条回采进路回采时要用玻璃钢锚杆进行护顶，待采的矿回采完成后进行尾砂胶结充填；直至整个回采单元充填完毕。
步骤五、当盘区内所有回采单元都充填完毕后，再对穿脉巷道和沿脉巷道进行充填，从而完成最下部的分段第一分层的回采与充填工作。
步骤六、完成最下部的分段第一分层的回采与充填工作后，通过分层联络巷道进行转层，进行上一分层矿体的回采，上一分层矿体的回采方法与步骤二至步骤五相同，直至完成整个分段的回采工作。
步骤七、其他分段的回采工作与步骤六相同。
所述回采单元的长度为30～50m。
所述回采进路的长度为20～30m，回采进路的宽度为4～5m，回采进路的高度为4～5m。
所述回采：采用浅孔装药落矿，孔深为2～3m，孔径为30～40mm。
所述锚杆的直径为18～25mm，长度为1800～2200mm。
充填时对每个分段最下部分层采用较高浓度的充填料进行充填，从而保证整个分段以及阶段内充填体不会对下部阶段造成安全隐患。每个分层充填时在充填体上部采用较高浓度的充填料进行打顶，为上部分层做好回采底板。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比的有益效果为：
1、本发明将矿体在每个分段沿竖直方向划分为分层，每个分段沿水平方向划分为盘区；通过穿脉巷道和沿脉巷道将盘区划分为多个回采单元。回采矿石时在多个回采单元同时进行回采，平行作业，减少了爆破作用的相互影响，加快了采场回采进度，提高了生产效率。
2、回采进路的布置方向根据矿体的最大水平主应力σH方向确定，此时回采进路受地应力影响最小，上下相邻分层的回采进路交错布置，能有效控制地压，可避免上分层开采导致下分层进路充填体的整体上向暴露，改善了暴露充填体的安全稳定性，保证生产中采场安全。
3、回采单元中每条回采进路长度为20～30m，确保每条回采进路能在一个月内回采充填结束，减小了采场暴露面积和暴露时间，提高了采场稳定性。
4、分层联络巷道、穿脉巷道、沿脉巷道采用全螺纹玻璃钢锚杆进行全长砂浆锚固的喷锚网支护，前后排锚杆采用奇数-偶数梅花形布置，能降低锚杆使用量；另由于玻璃钢锚杆造价较便宜，能降低锚杆支护成本。回采进路采用全螺纹玻璃钢锚杆喷锚网进行护顶，用于护顶的玻璃钢锚杆属于塑料制品，遗留在矿体内并不影响上分层凿岩，更不会对后续工序和设备造成损害。
因此，本发明具有能有效控制地压、提高采场稳定性、减小采场暴露面积、减少采场暴露时间、加快采场回采进度和经济高效的特点。适用于松软破碎低价值矿体的开采。
附图说明
图1为本发明的一种采矿平面示意图；
图2为本发明的另一种采矿平面示意图；
图3为图1中A-A向剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明，并非对其保护范围的限制。
本具体实施方式中：
充填时对每个分段最下部分层采用较高浓度的充填料进行充填，从而保证整个分段以及阶段内充填体5不会对下部阶段造成安全隐患。每个分层充填时在充填体5上部采用较高浓度的充填料进行打顶，为上部分层做好回采底板。
实施例中不再赘述。
实施例1
一种上向分层盘区进路式充填采矿方法。本实施例所述采矿方法的步骤是：
步骤一、沿竖直方向将矿体每隔60m划分为一个阶段，每个阶段划分为4个分段，每个分段沿竖直方向划分为3个分层，每个分段沿水平方向划分为盘区。
步骤二、如图1所示，每个阶段中水平地设置有4个分段运输巷道2；如图3所示，每个分段运输巷道2位于每个分段中部，每个分段运输巷道2在矿体外与矿体的走向平行；如图1所示，在盘区中布置分层联络巷道1、穿脉巷道3和沿脉巷道4，穿脉巷道3和沿脉巷道4将盘区划分为回采单元8。
分层联络巷道1、穿脉巷道3和沿脉巷道4均采用全螺纹玻璃钢锚杆进行喷锚网支护，前后排锚杆采用奇数-偶数梅花形布置。
步骤三、如图1所示，每个回采单元8设有10条回采进路7；当矿体的最大水平主应力σH与矿体走向垂直时，回采进路7的布置方向与矿体的最大水平主应力σH方向夹角为0°，相邻分层回采进路7的布置方向与矿体的最大水平主应力σH夹角为α；回采进路7的布置方向绕矿体的最大水平主应力σH方向顺时针转动时，α为正，α为30°。
采用隔一采一的回采顺序进行回采，如图3所示，在一个阶段内首先回采最下部的分段第一分层9，同时对最下部的分段第一分层9多个回采单元8进行回采。
步骤四、每条回采进路7回采时要用玻璃钢锚杆进行护顶，待采的矿6回采完成后进行尾砂胶结充填；直至整个回采单元8充填完毕。
步骤五、如图1所示，当盘区内所有回采单元8都充填完毕后，再对穿脉巷道3和沿脉巷道4进行充填，从而完成最下部的分段第一分层9的回采与充填工作。
步骤六、如图3所示，完成最下部的分段第一分层9的回采与充填工作后，通过分层联络巷道1进行转层，进行上一分层矿体的回采；上一分层矿体的回采方法与步骤二至步骤五相同，直至完成整个分段的回采工作。
步骤七、其他分段的回采工作与步骤六相同。
所述回采单元8的长度为50m。
所述回采进路7的长度为30m，回采进路7的宽度为5m，回采进路7的高度为5m。
所述回采：采用浅孔装药落矿，孔深为2.5m，孔径为40mm。
所述锚杆的直径为18mm，长度为2000mm。
实施例2
一种上向分层盘区进路式充填采矿方法。本实施例所述采矿方法的步骤是：
步骤一、沿竖直方向将矿体每隔60m划分为一个阶段，每个阶段划分为4个分段，每个分段沿竖直方向划分为3个分层，每个分段沿水平方向划分为盘区。
步骤二、如图2所示，每个阶段中水平地设置有4个分段运输巷道2；每个分段运输巷道2位于每个分段中部，每个分段运输巷道2在矿体外与矿体的走向平行；如图2所示，在盘区中布置分层联络巷道1、穿脉巷道3和沿脉巷道4，穿脉巷道3和沿脉巷道4将盘区划分为回采单元8。
分层联络巷道1、穿脉巷道3和沿脉巷道4均采用全螺纹玻璃钢锚杆进行喷锚网支护，前后排锚杆采用奇数-偶数梅花形布置。
步骤三、如图2所示，每个回采单元8设有10条回采进路7；当矿体的最大水平主应力σH与矿体走向斜交时，回采进路7的布置方向与矿体的最大水平主应力σH方向夹角为α，相邻分层的回采进路7的布置方向与矿体的最大水平主应力σH方向的夹角为-α；回采进路7的布置方向绕矿体的最大水平主应力σH方向顺时针转动时，α为正，α为30°。
采用隔一采一的回采顺序进行回采，在一个阶段内首先回采最下部的分段第一分层9，同时对最下部的分段第一分层9多个回采单元8进行回采。
步骤四、每条回采进路7回采时要用玻璃钢锚杆进行护顶，待采的矿6回采完成后进行尾砂胶结充填；直至整个回采单元8充填完毕。
步骤五、如图2所示，当盘区内所有回采单元8都充填完毕后，再对穿脉巷道3和沿脉巷道4进行充填，从而完成最下部的分段第一分层9的回采与充填工作。
步骤六、完成最下部的分段第一分层9的回采与充填工作后，通过分层联络巷道1进行转层，进行上一分层矿体的回采；上一分层矿体的回采方法与步骤二至步骤五相同，直至完成整个分段的回采工作。
步骤七、其他分段的回采工作与步骤六相同。
所述回采单元8的长度为50m。
所述回采进路7的长度为30m，回采进路7的宽度为5m，回采进路7的高度为5m。
所述回采：采用浅孔装药落矿，孔深为3m，孔径为35mm。
所述锚杆的直径为20mm，长度为2200mm。
实施例3
一种上向分层盘区进路式充填采矿方法。本实施例所述采矿方法的步骤是：
步骤一、沿竖直方向将矿体每隔48m划分为一个阶段，每个阶段划分为3个分段，每个分段沿竖直方向划分为4个分层，每个分段沿水平方向划分为盘区。
步骤二、每个阶段中水平地设置有3个分段运输巷道2；每个分段运输巷道2位于每个分段中部，每个分段运输巷道2在矿体外与矿体的走向平行；在盘区中布置分层联络巷道1、穿脉巷道3和沿脉巷道4，穿脉巷道3和沿脉巷道4将盘区划分为回采单元8。
分层联络巷道1、穿脉巷道3和沿脉巷道4均采用全螺纹玻璃钢锚杆进行喷锚网支护，前后排锚杆采用奇数-偶数梅花形布置。
步骤三、每个回采单元8设有6条回采进路7；当矿体的最大水平主应力σH与矿体走向斜交时，回采进路7的布置方向与矿体的最大水平主应力σH方向夹角为α，相邻分层的回采进路7的布置方向与矿体的最大水平主应力σH方向的夹角为-α；回采进路7的布置方向绕矿体的最大水平主应力σH方向顺时针转动时，α为正，α为15°。
采用隔一采一的回采顺序进行回采，在一个阶段内首先回采最下部的分段第一分层9，同时对最下部的分段第一分层9多个回采单元8进行回采。
步骤四、每条回采进路7回采时要用玻璃钢锚杆进行护顶，待采的矿6回采完成后进行尾砂胶结充填；直至整个回采单元8充填完毕。
步骤五、当盘区内所有回采单元8都充填完毕后，再对穿脉巷道3和沿脉巷道4进行充填，从而完成最下部的分段第一分层9的回采与充填工作。
步骤六、完成最下部的分段第一分层9的回采与充填工作后，通过分层联络巷道1进行转层，进行上一分层矿体的回采，上一分层矿体的回采方法与步骤二至步骤五相同，直至完成整个分段的回采工作。
步骤七、其他分段的回采工作与步骤六相同。
所述回采单元8的长度为30m。
所述回采进路7的长度为20m，回采进路7的宽度为5m，回采进路7的高度为4m。
所述回采：采用浅孔装药落矿，孔深为2m，孔径为30mm。
所述锚杆的直径为25mm，长度为1800mm。
由于采用上述技术方案，本具体实施方式与现有技术相比的有益效果为：
1、本具体实施方式将矿体在每个分段沿竖直方向划分为分层，每个分段沿水平方向划分为盘区；通过穿脉巷道3和沿脉巷道4将盘区划分为多个回采单元8。回采矿石时在多个回采单元8同时进行回采，平行作业，减少了爆破作用的相互影响，加快了采场回采进度，提高了生产效率。
2、回采进路7的布置方向根据矿体的最大水平主应力σH方向确定，此时回采进路7受地应力影响最小，上下相邻分层的回采进路7交错布置，能有效控制地压，可避免上分层开采导致下分层进路充填体的整体上向暴露，改善了暴露充填体的安全稳定性，保证生产中采场安全。
3、回采单元8中每条回采进路7长度为20～30m，确保每条回采进路7能在一个月内回采充填结束，减小了采场暴露面积和暴露时间，提高了采场稳定性。
4、分层联络巷道1、穿脉巷道3、沿脉巷道4采用全螺纹玻璃钢锚杆进行全长砂浆锚固的喷锚网支护，前后排锚杆采用奇数-偶数梅花形布置，能降低锚杆使用量；另由于玻璃钢锚杆造价较便宜，能降低锚杆支护成本。回采进路7采用全螺纹玻璃钢锚杆喷锚网进行护顶，用于护顶的玻璃钢锚杆属于塑料制品，遗留在矿体内并不影响上分层凿岩，更不会对后续工序和设备造成损害。
因此，本具体实施方式具有能有效控制地压、提高采场稳定性、减小采场暴露面积、减少暴露时间、加快采场回采进度和经济高效的特点。适用于松软破碎低价值矿体的开采。
Claims (5)
1.一种上向分层盘区进路式充填采矿方法，其特征在于所述采矿方法包括以下步骤：
步骤一、沿竖直方向将矿体每隔45～60m划分为一个阶段，每个阶段划分为3～4个分段，每个分段沿竖直方向划分为3～4个分层，每个分段沿水平方向划分为盘区；
步骤二、如图1图2所示，每个阶段中水平地设置有3～4个分段运输巷道(2)；如图3所示，每个分段运输巷道(2)位于每个分段中部，每个分段运输巷道(2)在矿体外与矿体的走向平行；如图1图2所示，在盘区中布置分层联络巷道(1)、穿脉巷道(3)和沿脉巷道(4)，穿脉巷道(3)和沿脉巷道(4)将盘区划分为回采单元(8)；
分层联络巷道(1)、穿脉巷道(3)和沿脉巷道(4)均采用全螺纹玻璃钢锚杆进行喷锚网支护，前后排锚杆采用奇数-偶数梅花形布置；
步骤三、如图1图2所示，每个回采单元(8)设有6～10条回采进路(7)；当矿体的最大水平主应力σH与矿体走向垂直时，回采进路(7)的布置方向与矿体的最大水平主应力σH方向夹角为0°，相邻分层回采进路(7)的布置方向与矿体的最大水平主应力σH夹角为α；α为5～30°；或当矿体的最大水平主应力σH与矿体走向斜交时，回采进路(7)的布置方向与矿体的最大水平主应力σH方向夹角为α，相邻分层的回采进路(7)的布置方向与矿体的最大水平主应力σH方向的夹角为-α；回采进路(7)的布置方向绕矿体的最大水平主应力σH方向顺时针转动时，α为正，α为5～30°；
采用隔一采一的回采顺序进行回采，如图3所示，在一个阶段内首先回采最下部的分段第一分层(9)，同时对最下部的分段第一分层(9)多个回采单元(8)进行回采；
步骤四、每条回采进路(7)回采时要用玻璃钢锚杆进行护顶，待采的矿(6)回采完成后进行尾砂胶结充填；直至整个回采单元(8)充填完毕；
步骤五、如图1图2所示，当盘区内所有回采单元(8)都充填完毕后，再对穿脉巷道(3)和沿脉巷道(4)进行充填，从而完成最下部的分段第一分层(9)的回采与充填工作；
步骤六、如图3所示，完成最下部的分段第一分层(9)的回采与充填工作后，通过分层联络巷道(1)进行转层，进行上一分层矿体的回采，上一分层矿体的回采方法与步骤二至步骤五相同，直至完成整个分段的回采工作；
步骤七、其他分段的回采工作与步骤六相同。
2.根据权利要求1所述的上向分层盘区进路式充填采矿方法，其特征在于所述回采单元(8)的长度为30～50m。
3.根据权利要求1所述的向上分层盘区进路式充填采矿方法，其特征在于所述回采进路(7)的长度为20～30m，回采进路(7)的宽度为4～5m，回采进路(7)的高度为4～5m。
4.根据权利要求1所述的向上分层盘区进路式充填采矿方法，其特征在于所述回采：采用浅孔装药落矿，孔深为2～3m，孔径为30～40mm。
5.根据权利要求1所述的上向分层盘区进路式充填采矿方法，其特征在于所述锚杆的直径为18～25mm，长度为1800～2200mm。
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