CN112502710A - 一种卸压巷道式胶结充填采矿法 - Google Patents

Abstract

本发明一种卸压巷道式胶结充填采矿法，根据高应力矿山原岩应力场经开采扰动后次生应力场的重新分布平衡特征，结合巷道式充填采矿方法的工艺特征，发明了分层内，以致分段或中段内，首先回采矿体上、下盘采场进路，能有效阻隔水平应力向中间矿体的传播，减小水平应力在中间矿石间柱开采过程中对采场的破坏；同时利用胶结充填体的可塑性和各向同性，使采场围岩压力进一步释放和限制了围岩的进一步破坏，有效维持了采场围岩的稳定性，使采场偏帮冒顶现象得到有效控制。

Description

一种卸压巷道式胶结充填采矿法

技术领域

本发明属于矿山采矿技术领域，具体地说是一种卸压巷道式胶结充填采矿法。

背景技术

铅锌矿属铅锌多金属矿山，矿石价值较高。矿体多属中厚以上矿体，由于矿山围岩应力大且矿岩极其破碎，开采过程中随着开采暴露面积的扩大，采场顶板及岩质边帮极容易垮塌，造成回采困难。为此，矿山先后进行数次采矿方法试验研究，由高分段空场法到菱形梯段嗣后充填法，最终确定为上向进路式胶结充填法。近年来随着矿山开采深度的逐步下降，矿岩应力进一步增强，地压活动频繁，造成巷道收敛变形严重，矿山支护成本居高不下，资源回收率降低。

发明内容

本发明的目的是针对矿山开采中存在的技术问题，提供一种能有效控制矿山地压、提高破碎岩体采场稳定性的卸压巷道式胶结充填采矿法。

为实现上述目的，本发明所述一种卸压巷道式胶结充填采矿法，其特点是，包括如下步骤：（1）沿矿体走向划分矿块，矿块长度50-100m，矿块宽度为矿体厚度；

（2）巷道式采场进路规格为4m×4m，长度为步骤（1）划定的矿块长度；中段内依据采场规格按12-20m设置一个分段，每个分段划分为3-5个分层，分层高度为4m；

（3）在矿块端部布置采准穿脉，采准穿脉间距为矿块长度50-100m，两端采准穿脉相对高差4m；

（4）分层首采采场为沿矿体上盘矿岩交界线布置的上盘回采巷道，首采采场回采完备后，在采场进路口砌筑充填挡墙，架设充填管路进行充填作业；

（5）首采采场回采、充填作业完成后，沿矿体下盘矿岩交界线布置下盘回采巷道进路，进行回采、充填作业，回采、充填工艺及参数与首采采场相同；

（6）矿体上盘首采巷道式采场进路，下盘巷道式采场进路回采、充填作业完成后，上、下盘两条回采巷道式采场进路之间形成矿石间柱；

（7）矿石间柱遵循先上盘，后下盘的交替循环式开采顺序进行间柱的回采，回采、充填工艺及参数与首采采场相同。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

（1）本发明根据高应力矿山原岩应力场经开采扰动后次生应力场的重新分布平衡特征，结合巷道式充填采矿方法的工艺特征，发明了分层内，以致分段或中段内，首先回采矿体上、下盘采场进路，能有效阻隔水平应力向中间矿体的传播，减小水平应力在中间矿石间柱开采过程中对采场的破坏；同时利用胶结充填体的可塑性和各向同性，使采场围岩压力进一步释放和限制了围岩的进一步破坏，有效维持了采场围岩的稳定性，使采场偏帮冒顶现象得到有效控制；

（2）根据自然免压拱内破碎岩体松散地压分布特征，通过对预留中间矿石间柱先上盘、其次下盘交替式回采顺序的改变，有效控制了松散地压对采场顶板围岩的破坏，大大改善了采场安全作业环境，使采场围岩的稳定性进一部增强；

（3）通过对采场围岩地压的控制，使采场的稳定性得到提高，有效改善了矿山生产效能，减小了矿山生产支护成本，同时减小了由于地压破坏造成的资源永久损失，有效改善了矿山生产经营状况；

（4）本发明技术方案，成功解决了高应力破碎岩体中巷道式充填采矿法存在的技术难题。

附图说明

图1为本发明矿块采矿工程布置及采场开采顺序平面图；

图2本发明矿块分层采准穿脉布置及分层开采顺序正视图；

图3为本发明矿块采矿工程布置及采场开采顺序图。

本发明附图标记含义如下：1.分段运输巷道；2.分层采准穿脉；3.分层转层斜坡道；4.分层水平穿脉； H.分段高度；L.矿块长度；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ-分层编号；①、②、③、④、⑤-巷道式回采进路开采顺序。

具体实施方式

下面将结合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。

实施例1，一种卸压巷道式胶结充填采矿法，包括如下步骤：（1）沿矿体走向划分矿块，矿块长度50-100m，矿块宽度为矿体厚度；所述步骤（1）中沿矿体走向划分的矿块长度，尽量遵循划分的矿块内矿体厚度变化系数小，矿体厚度基本一致。矿块长度根据矿体沿走向厚度的变化，灵活控制在50-100m。

（2）巷道式采场进路规格为4m×4m，长度为步骤（1）划定的矿块长度；中段内依据采场规格按12-20m设置一个分段，每个分段划分为3-5个分层，分层高度为4m；步骤（2）中根据划分的分段高度，将中段在矿体竖直方向上划分为数个分段。每个分段下盘平行矿体走向布置一条分段运输巷道1。每个分段又划分为3-5个分层，分层高度为4m。分层采准穿脉2经分层转层斜坡道3、分层水平穿脉4与下盘分段运输巷道连接，构成完善的采场采出矿运输系统。为满足无轨设备的爬行和确保无规设备的运行效率，斜坡道坡度控制在15%之内。

（3）在矿块端部布置采准穿脉，采准穿脉间距为矿块长度50-100m，两端采准穿脉相对高差4m；所述步骤（3）中分段矿块两端部布置的采准穿脉相对高差为4m，分别负责相应水平分层的矿块回采作业，即分层矿块的回采由本分层设在矿块一侧的采准穿脉工程承担。分段内分层矿块实现了自下而上两端交替式回采开采顺序。

（4）分层首采采场为沿矿体上盘矿岩交界线布置的上盘回采巷道，首采采场回采完备后，在采场进路口砌筑充填挡墙，架设充填管路进行充填作业；所述步骤（4）中首采回采进路从分层矿块上盘开始，采用浅孔采矿，无规设备出矿，回采完毕后，沿采场顶板架设充填管路，采场进路口砌筑砖质挡墙，进行尾砂胶结充填，并密实结顶。尾砂胶结充填料灰砂比为1：4-1：6。

（5）首采采场回采、充填作业完成后，沿矿体下盘矿岩交界线布置下盘回采巷道进路，进行回采、充填作业，回采、充填工艺及参数与首采采场相同；所述步骤（5）中首采采场回采、充填作业完成后，沿矿体下盘布置第二条回采进路进行回采、充填作业。采矿与充填工艺及要求与首采采场相同。所述步骤（4）、（5）中矿体上、下盘采场进路的回采，由于采用巷道式采矿方法，采场顶板暴露面积小，采场稳定性相对较为稳定。

（6）矿体上盘首采巷道式采场进路，下盘巷道式采场进路回采、充填作业完成后，上、下盘两条回采巷道式采场进路之间形成矿石间柱；所述步骤（6）中矿体上、下盘采场进路回采、充填作业完成后，上、下盘回采进路之间保留了矿石间柱。经过上、下盘回采进路的回采，切断了围岩水平应力传播介质，围岩应力经重新分布，应力主要集中在上、下盘围岩及充填体上。由于胶结充填体在终凝前期具有可塑性和各向同性，围岩应力在重新分布的过程中借助充填体的塑性释放一部分围岩应力，胶结充填体的各向同性有利于维持围岩及保持充填体本身的稳定性，从而在上、下盘回采进路之间形成免压拱。免压拱的形成，使上、下盘回采进路之间的矿石间柱围岩应力强度大大降低，有效控制了地压对中间矿石间柱回采过程中的破坏。有效提高了采场的稳定性。

（7）矿石间柱遵循先上盘，后下盘的交替循环式开采顺序进行间柱的回采，回采、充填工艺及参数与首采采场相同。所述步骤（7）中间柱遵循先上盘，后下盘交替循环式回采顺序。由于矿岩极为破碎，形成的免压拱之内进路采场顶板存在散体地压对采场稳定性的威胁，根据免压拱中部高，散体地压大，两边低，散体地压相对较小的规律，间柱回采顺序采用从间柱上、下盘向中央推进的交替式回采顺序，有效控制了散体地压对采场顶板稳定性的破坏，大大提高了间柱回采的安全及采场稳定性。采矿与充填工艺及要求与首采采场相同。所述步骤（7）中矿石间柱的回采，由于回采进路巷道一侧帮壁与充填体紧密接触，为控制回采作业过程中爆破作业对充填体的破坏，回采巷道工作面爆破靠近充填体侧周边孔采用松动控制爆破技术，周边孔孔间距0.2-0.3m，周边孔距充填体邻面（矿石与充填体接触面）0.3-0.4m。周边孔采用间隔装药，装药系数0.9。

实施例2，某铅锌矿山上盘为千枚岩，下盘多为凝灰岩，主矿体为块状矿石，比重大。由于受区域地质构造影响，区域内矿岩层理、节理、裂隙发育，造成矿岩极其破碎，开采过程中采场极易发生片帮冒顶、甚至发生大面积垮塌事故，为此矿山前后进行过多种采矿方法试验，最终确定采用巷道式胶结充填采矿法。随着开采深度的下降，地压破坏日益突出，造成功能性巷道收敛变形严重，回采进路随着采场暴露面积的不断增加，采场顶板经常发生抽条及大面积冒顶事故，边帮鼓帮、劈裂等现象较为常见，严重威胁矿山安全作业条件和矿山正常开采作业。针对上述情况，为了有效控制地压对采场稳定性破坏影响，采用本发明一种卸压巷道式采矿法在矿山十中段750-850勘探线之间矿块进行回采。具体步骤如下：

分段矿块划分：沿矿体走向750-850勘探线（约100m）划分为一个矿块，矿体厚度15.6m。分段标高1300m-1312m，分段高度为12m。分段矿块划分为1300m、1304m和1308m（即上、中、下）三个回采分层，分层高度为4m。

采准工程布置：下盘运输巷道沿矿体走向布置在矿体下盘1304m中段，根据本分段矿块分层划分情况，在750勘探线处设1300m和1308m两个分层采准穿脉巷道，850勘探线处设1304分层采场穿脉巷道，分层采准穿脉均垂直于矿体走向设置。

分层矿块回采顺序：分段内分层矿块的回采顺序为，先从750勘探线1300m采准穿脉回采1300m分层矿块；待1300m分层矿块回采结束后，再从850勘探线1304m采准穿脉回采1304m分层矿块；然后回到750勘探线1308m采场穿脉进行1308m分层矿块的回采。分段内分层矿块的回采顺序为自下而上两端交替式回采开采顺序。

采场进路开采顺序：分层矿块内采场进路的回采首先进行矿体最上盘采场进路的回采，然后进行矿体最下盘采场进路回采。两条采场进路回采完成后预留的中间矿石间柱的回采，仍然按先上盘，再下盘的开采顺序。分层内回采进路为交替循环式开采顺序。

回采工艺流程：采场进路回采凿岩采用YT-28气腿式轻型凿岩机，每班进尺2.0-2.2m，孔径φ32-40mm，爆破采用2#岩石硝铵炸药卷，药卷长约200mm，工作面靠近充填体侧周边孔采用松动控制爆破技术，周边孔孔间距0.2-0.3m，周边孔距充填体邻面（矿石与充填体接触面）0.3-0.4m，周边孔采用间隔装药，装药系数0.9。采场进路矿石回采结束后，在进路口砌筑砖质挡墙，架设充填管路，采场内充填管路采用锚杆紧贴采场顶板悬挂，进行密实结顶充填。采场出矿采用无轨铲运机进行出矿。

以上所述，仅为本发明专利优选的实施例，但本发明专利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专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明专利构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。

Claims (1)

1.一种卸压巷道式胶结充填采矿法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）沿矿体走向划分矿块，矿块长度50-100m，矿块宽度为矿体厚度；

（2）巷道式采场进路规格为4m×4m，长度为步骤（1）划定的矿块长度；中段内依据采场规格按12-20m设置一个分段，每个分段划分为3-5个分层，分层高度为4m；

（3）在矿块端部布置采准穿脉，采准穿脉间距为矿块长度50-100m，两端采准穿脉相对高差4m；

（4）分层首采采场为沿矿体上盘矿岩交界线布置的上盘回采巷道，首采采场回采完备后，在采场进路口砌筑充填挡墙，架设充填管路进行充填作业；

（5）首采采场回采、充填作业完成后，沿矿体下盘矿岩交界线布置下盘回采巷道进路，进行回采、充填作业，回采、充填工艺及参数与首采采场相同；

（6）矿体上盘首采巷道式采场进路，下盘巷道式采场进路回采、充填作业完成后，上、下盘两条回采巷道式采场进路之间形成矿石间柱；

（7）矿石间柱遵循先上盘，后下盘的交替循环式开采顺序进行间柱的回采，回采、充填工艺及参数与首采采场相同。

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