CN113062740A - 无矿柱多向坡道小分层充填采矿法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了无矿柱多向坡道小分层充填采矿法，包括采场划分，采场采切，采场回采，采场充填步骤。本发明中的采矿方法与传统方式相比生产、安全、管理等各项指标均得到极大的优化；采场无矿柱、设备高度高机械化，小分层同时掘进，极大的缩短了采场的回采周期，提高了劳动生产率，降低了生产成本和安全风险，减少了采场的损失和贫化，有利于地下矿山的管理提升，很好的弥补了传统采矿方法的缺陷和薄弱点。

Description

无矿柱多向坡道小分层充填采矿法
技术领域
本发明涉及采矿技术领域，是无矿柱多向坡道小分层充填采矿法。
背景技术
长久以来，我国有色金属工业取得了辉煌的成就，兴建了一大批有色金属矿山开采、冶炼和加工企业。随着国家对资源需求量的逐年增加及生态环保等要求的日益重视，有色金属矿山露天开采已接近尾声，井下开采逐渐由浅部近地表转向深部开采，由高品位厚大矿体开采转为难采难选的低品位倾斜薄矿体开采。深部难采选矿山的比例正在逐年提高，以往某些相对成熟且广泛运用的采矿方法已经难以适应日益增多的低品位倾斜薄矿体难采选的矿山，加之劳动力成本的逐年攀升、安全要求的日趋严苛，寻找一种适合低品位倾斜薄矿体的既能提高采矿回收率，又能提高矿山机械化率的采矿方法，显得迫在眉睫。
倾斜薄矿体在我国占有相当比例。在已探明的105亿吨磷矿资源中，该类矿床占86％；在铁矿储量中占18％；在有色金属储量中占5～9％，其中以铜为主，铅、锌、钼、锑等次之，在黄金矿山中也占较大的比例。倾斜、缓倾斜薄矿体一直被视为难采矿体，国外常用分段空场法开采，使用大型液压凿岩台车和铲运机等无轨设备。国内多采用下盘漏斗空场采矿法开采，使用浅孔或中深孔落矿，电耙或无轨铲运机出矿。
目前国内比较通用的倾斜薄矿体采矿方法主要有浅孔留矿法、上向小分层崩落法及上向进路胶接充填采矿法。因倾斜矿体倾角较小多介于5°～55°，且回采时间较长，使用浅孔留矿法及上向小分层崩落法采矿常常造成较大一部分矿石滞留在采场斜面上无法回收，上下盘围岩垮落严重造成大量废石混入，通常损失率达到30％以上，贫化率达20％以上。这两种采矿方法逐渐被国内众多倾斜薄矿体矿山弃用，更多的是使用安全性好、矿石回收率高、贫化率低的上向进路胶接充填采矿法。
但是上向进路胶结采矿法操作步骤较多，凿岩爆破、支护以及出矿等一系列工作需要大量人员进行体力劳动的同时也面临巨大的安全风险，也在无形之中大大提高了开采的成本。每掘进一个进尺，需要的施工工序有：凿岩、装药爆破、漏斗加高及耙运等，每一分层需要20-25次重复工作，一个采场需要300-350次，每一分层还需要单独进行支护、充填、养护等工作。单个采场日生产能力30t左右，按照单个采场矿量10000t计算，采场回采周期达一年左右。
因此需要研究一种新的采矿方式，改进现有上向进路胶结填充采矿法的不足。
发明内容
本发明的目的在于，提供无矿柱多向坡道小分层充填采矿法，解决现有采矿方法的不足。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：无矿柱多向坡道小分层充填采矿法，包括以下步骤：
采场划分：采场沿矿体走向布置，宽度为矿体水平厚度；采场高度为30-50m，采场宽度为40-60m，在采场中划分多个小分层，小分层层高为3-5m；每三个小分层归为一个副分层，副分层中规划三向斜坡道、探矿沿脉和联道；
采切工程：首先采切采区的基本开拓条件如采区斜坡道、斜坡道联道、下盘运输巷、上盘回风巷，再对采场内部进行采切，首先在下盘运输巷建设溜井与各副分层贯通；之后在上盘回风巷施工一条人行通风充填井与下盘运输巷贯通；接着在下盘运输巷建设下向斜坡道在采场中部与矿体探穿；然后在采场中部沿着矿体走向建造探矿巷道直至采场边界；
采场回采：总体回采顺序为自下而上小分层进路式回采；
采场充填：小分层回采完毕后，应将上一个分层的人行通风充填井联道与采场顶板贯通，充填管路顺着天井通过联道直达采场，输送充填料进行充填，在采场中形成充填体。
优选的是，所述采场中不留顶、底、间柱。
优选的是，所述采切工程步骤中，在采场两端将探矿巷道与人行通风充填井贯通，作为第二安全出口及污风排放通道。
优选的是，所述采场回采步骤中，使用凿岩台车进行挑顶采矿，由两端向中间进行后退式浅采作业。
优选的是，采场中通风不佳的位置，安装小功率风机进行调节。
优选的是，采场掘进期间产生的矿石及废石从多向斜坡道、下盘运输巷通过溜井运出。
优选的是，采场中施工两条溜井，分别运输矿石及废石。
优选的是，所述采场充填步骤中，充填料由尾砂、水泥熟料、石膏以及硫酸钠混合制成。
本发明产生的有益效果是：与传统的留底柱、间柱或顶柱等矿柱的采矿方法不同，该采矿法所有矿块只需按特定顺序分割为矿房，不留顶柱、底柱、间柱等矿柱，直接一步骤回采到位。采矿效率大大提升，吨矿回采周期大大缩短，而且有效的避免了后期矿柱回采中巷道变形、充填体垮落、地压沉降等造成的损失及贫化，提高了采矿回收率。
附图说明
图1为采场的结构示意图；
图2为采场坡道结构示意图；
图3为采场小分层结构示意图；
1-采场边界；2-人行通风充填井；3-矿石；4-探矿巷道；5-充填体；6-下盘运输巷；7-小分层；8-联道；9-溜井；10-三向斜坡道；11-上盘回风巷；12-采区斜坡道；13-斜坡道联道
具体实施方式
采场位于设定采场位于-200m～-240m高度，采场长50m，高40m，厚3m，倾角35°。
采场划分：如图1采场上下相邻中段主运输巷水平布设于-196m、-236m，在采场中划分多个小分层7，小分层7层高为4.5m；每三个小分层7归为一个副分层，副分层中规划三向斜坡道、探矿沿脉和联道；分别在-209m、-222.5m、-236m水平布设下盘运输巷6，-196m布设上盘回风巷11；每一个副分层施工三向斜坡道10、探矿巷道4、联道8等进行采矿作业；矿块或盘区之间不留顶、底、间柱；
采切工程：如图2-3首先采切采区的基本开拓条件如采区斜坡道12、斜坡道联道13、下盘运输巷6和上盘回风巷11，再对采场内部进行采切，首先在下盘运输巷3建设溜井9与各副分层贯通；之后在-236m下盘运输巷6施工一条人行通风充填井2与上盘回风巷11贯通；接着在下盘运输巷6建设三向斜坡道10在采场中部与矿体探穿；然后在采场中部沿着矿体走向建造探矿巷道4直至采场边界1；
采场回采：总体回采顺序为自下而上小分层进路式回采，使用凿岩台车进行挑顶采矿，由两端向中间进行后退式浅采作业，采场围岩稳固、充填体强度较好，能够多个小分层7同时进行采矿。；-209m、-222.5m的分层巷道及采场掘进期间产生的矿石3通过铲运机从三向斜坡道10经由溜井9运送至-236m下盘运输巷6，由电机车最终运达矿仓，但需要做好矿废石分流工作，采场中施工两条溜井9，一矿一废。
采场充填：小分层回采完毕后，应将上一个分层的人行通风充填井2联道与采场顶板贯通，充填管路顺着天井通过联道直达采场，输送充填料进行充填，在采场中形成充填体；充填料由尾砂、水泥熟料、石膏以及硫酸钠混合制成。
为了保证开采区域内的空气流通，需要设置风道对新鲜风流以及污风进行区分处理，其中新鲜风流通道为下盘运输巷6—采区斜坡道12—副分层运输巷—三向斜坡道10—采场；污风通道为采场—人行通风充填井2—上盘回风巷11—并入通风系统排出地表；对于采场中通风欠佳位置，使用小功率风机进行调节。
为了应对采场作业中出现的紧急情况，在采场中设计了两条避险路线，第一避险路线为：作业面—三向斜坡道10—副分层运输巷—采区斜坡道12—主中端下盘运输巷6；第二避险路线为：作业面—人行通风充填井2—上盘回风巷11—主中段下盘运输巷6。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (8)

1.无矿柱多向坡道小分层充填采矿法，其特征在于：包括以下步骤：
采场划分：采场沿矿体走向布置，宽度为矿体水平厚度；采场高度为30-50m，
采场宽度为40-60m，在采场中划分多个小分层，小分层层高为3-5m；每三个小分层归为一个副分层，副分层中规划三向斜坡道、探矿沿脉和联道；
采切工程：首先采切采区的基本开拓条件如采区斜坡道、斜坡道联道、下盘运输巷、上盘回风巷，再对采场内部进行采切，首先在下盘运输巷建设溜井与各副分层贯通；之后在上盘回风巷施工一条人行通风充填井与下盘运输巷贯通；接着在下盘运输巷建设下向斜坡道在采场中部与矿体探穿；
然后在采场中部沿着矿体走向建造探矿巷道直至采场边界；
采场回采：总体回采顺序为自下而上小分层进路式回采；
采场充填：小分层回采完毕后，应将上一个分层的人行通风充填井联道与采场顶板贯通，充填管路顺着天井通过联道直达采场，输送充填料进行充填，在采场中形成充填体。
2.根据权利要求1所述无矿柱多向坡道小分层充填采矿法，其特征在于：所述采场中不留顶、底、间柱。
3.根据权利要求1所述无矿柱多向坡道小分层充填采矿法，其特征在于：所述采切工程步骤中，在采场两端将探矿巷道与人行通风充填井贯通，作为第二安全出口及污风排放通道。
4.根据权利要求1所述所述无矿柱多向坡道小分层充填采矿法，其特征在于：所述采场回采步骤中，使用凿岩台车进行挑顶采矿，由两端向中间进行后退式浅采作业。
5.根据权利要求1所述所述无矿柱多向坡道小分层充填采矿法，其特征在于：采场中通风不佳的位置，安装小功率风机进行调节。
6.根据权利要求1所述无矿柱多向坡道小分层充填采矿法，其特征在于：采场掘进期间产生的矿石及废石从多向斜坡道、下盘运输巷通过溜井运出。
7.根据权利要求6所述无矿柱多向坡道小分层充填采矿法，其特征在于：采场中施工两条溜井，分别运输矿石及废石。
8.根据权利要求1所述无矿柱多向坡道小分层充填采矿法，其特征在于：所述采场充填步骤中，充填料由尾砂、水泥熟料、石膏以及硫酸钠混合制成。
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