CN113137233B - 高品位护顶层和矿柱残矿回采方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高品位护顶层和矿柱残矿回采方法，其特征在于：1）确定开采区域岩体质量等级，在全矿范围内对高品位护顶层开采区域的岩体质量进行等级划分，岩体质量划分总级别为I‑可回采区域，II‑支护后可回采，III‑强支护后可回采，IV‑不可回采，V级‑不可回采；2）、按采场事故发生的可能性大小，对护顶层开采区域的危险源划分等级，并以此作业依据进行安全措施配套；3）、根据采场岩体质量等级对开采地点进行预支护，接着采用锚杆台车进行支护，然后用掘进废石充填至与顶底板相距3m～5m，然后用装载机整平压实废石；该方法有利于方便残矿的回采，且可减少对环境的破坏。

Description

高品位护顶层和矿柱残矿回采方法

技术领域：

本发明涉及一种高品位护顶层和矿柱残矿回采方法。

背景技术：

矿石属于不可再生资源，国外矿业发达国家一贯重视不可再生矿产资源的综合回收和利用，我国一些矿山应用多种方法回采残矿，积累了较为丰富的经验；在以往矿产资源开采过程中，由于缺乏环境治理意识和手段，存在过度开采和资源浪费严重的情况，矿产资源总量不断减少，同时生态环境也受到较为严重的破坏，产生地表下沉、塌陷、工业“三废”等一系列的环境问题；此外，实施残矿回采的开采过程仍然存在劳动强度大，安全性低，作业效率低等问题。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种高品位护顶层和矿柱残矿回采方法，该高品位护顶层和矿柱残矿回采方法设计合理，有利于提高回采效率和降低劳动强度。

本发明高品位护顶层和矿柱残矿回采方法，其特征在于：

1）、确定开采区域岩体质量等级，在全矿范围内对高品位护顶层开采区域的岩体质量进行等级划分，岩体质量划分总级别为I-可回采区域，II-支护后可回采，III-强支护后可回采，IV-不可回采，V级-不可回采；

2）、按采场事故发生的可能性大小，对护顶层开采区域的危险源划分等级，并以此作业依据进行安全措施配套；

3）、根据采场岩体质量等级对开采地点进行预支护，接着采用锚杆台车进行支护，然后用掘进废石充填至与顶底板相距3m～5m，然后用装载机整平压实废石；

4）、支护完成后，经安全确认，首先对护顶层进行开采，护顶层整体为后退式回采、施工为前进式推进顺序，少量高品位边角矿在回采护顶层时一并回采；

5）、护顶层采用爆破的方式进行分层爆破，采用YT-28气腿式凿岩机进行浅孔凿岩，孔径38~42mm，孔深3.5~4.0m，分层高0.4~0.6m，炮孔间距0.8~1.0m。

6）、爆破采用2#岩石乳化炸药，炸药单耗为0.18kg/t，根据允许的爆破振动速度要求，控制一次爆破炸药量，质点振动速度安全距离计算公式为：

式中，R为爆心距，即测点距爆源的距离，单位为m；V为介质质点振动速度，单位为cm／s，本处取V＝15cm／s；Q为同段起爆的最大药量，单位为kg；K、a为与地质条件相关的系数，经计算，一次炸药量控制在48kg内；

7）、爆破后，经过通风→安全检查、排险→矿堆洒水→支护→铲装出矿工艺过程，完成一次护顶层开采循环。

2、根据权利要求1所述的高品位护顶层和矿柱残矿回采方法，其特征在于：

1）、在周边护顶层开采完毕后，进行矿柱的残采作业；矿柱残采前，优化计算开采区域的安全跨度，以及矿柱的尺寸；

（a1）安全系数n：

（a2）矿柱强度按下式计算：

式中，K为系数，取0.30-0.51，

为开采区域矿柱单轴抗压强度，取65Mpa；

为反应侧向应力条件下矿柱中心所聚集摩擦力的因子，计算方式为：

式中，w为矿柱宽度，h为回采区域采空区高度，取3~5m；

（a3）开采区域地应力计算：

式中，

为开采区域矿体容重，取矿体密度2.56t/m3，H为开采区域埋深，取300m；

为开采跨度，取8~12m；

（a4）经计算，矿柱宽度4.5m时，安全系系数为1.2；当矿柱宽度为6.0m时，安全系数为1.4；当矿柱宽度为8.0m时，安全系数为1.65；当矿柱宽度为10.0m时，安全系数为2.0；

（a5）选择最优矿柱尺寸，矿柱允许安全系数根据经验准则取1.4~1.5，矿柱尺寸为5~8m，开采控顶高度3~5m，开采跨度8~12m；

2）、采用锚杆台车对采场残余矿柱进行预支护，支护方式为锚网支护；

3）、预支护完成后，按优化的矿柱尺寸进行修伞岩作业，矿柱残采以凿岩台车施工为主，人工为辅，炮孔孔径38~42mm，孔深2.5~3.0m，抵抗线0.8~1.0m，采用一次性完成爆破；

4）、矿柱开采区域，总体采用后退式进行回采，爆破下来的矿石采用遥控铲运机出矿，使顶板的暴露时间和回采作业时间尽可能缩短；

5）、开采分区内的护顶层和矿柱回采完毕后，及时进行废石充填或封闭。

本发明高品位护顶层和矿柱残矿回采方法有利于提高回采效率和降低劳动强度，并且可以最大程度的降低对生态环境的破坏。

具体实施方式：

以云南南温河某钨矿为例，云南南温河某钨矿由于开采历史原因，地下开采采场内留下1.0~2.0m厚的高品位护顶层矿石，以及直径6~8m大尺寸矿柱，矿柱实验试样矿柱的单轴抗压强度为50~80Mpa，以300m开采深度的护顶层和矿柱安全回采为例，本发明实施实例如下：

1、确定开采区域岩体质量等级，在全矿范围内对高品位护顶层开采区域的岩体质量进行等级划分，岩体质量划分总级别为I（可回采区域），II（支护后可回采），III（强支护后可回采），IV（不可回采），V级（不可回采）。

2、按采场事故发生的可能性大小，对护顶层开采区域的危险源划分等级，并以此作业依据进行安全措施配套，三层矿3线-5线0沿（东、西采区）护顶层为例，该采场危险源等级为C级。

3、根据采场岩体质量等级对开采地点进行预支护，采用锚杆台车进行支护，后用掘进废石充填至顶底板相距3m～5m，然后用装载机整平压实底板废石。

4、支护完成后，经安全确认，首先对护顶层进行开采，护顶层整体为后退式回采、施工为前进式推进顺序，少量高品位边角矿在回采护顶层时一并回采。

5、护顶层采用爆破的方式进行分层爆破，采用YT-28气腿式凿岩机进行浅孔凿岩，孔径38~42mm，孔深3.5~4.0m，分层高0.4~0.6m，炮孔间距0.8~1.0m。

6、爆破采用2#岩石乳化炸药，炸药单耗为0.18kg/t，根据允许的爆破振动速度要求，控制一次爆破炸药量，质点振动速度安全距离计算公式为：

式中，R为爆心距，即测点距爆源的距离，单位m；V为介质质点振动速度，单位cm／s，本处取V＝15cm／s；Q为同段起爆的最大药量，单位kg；K、a为与地质条件相关的系数，经计算，一次炸药量控制在48kg内。

7、爆破后，经过通风→安全检查、排险→矿堆洒水→支护→铲装出矿工艺过程，完成一次护顶层开采循环。

8、在周边护顶层开采完毕后，进行矿柱的残采作业，矿柱残采前，优化计算开采区域的安全跨度，以及矿柱的尺寸。

（1）安全系数n：

（2）矿柱强度按下式计算：

式中，K为系数，取0.30-0.51，本实施实例取0.4，

为开采区域矿柱单轴抗压强度，取65Mpa，

为反应侧向应力条件下矿柱中心所聚集摩擦力的因子，计算方式为：

式中，w为矿柱宽度，h为回采区域采空区高度，取3~5m；

（3）开采区域地应力计算：

式中，

为开采区域矿体容重，本实例取矿体密度2.56t/m3，H为开采区域埋深，取300m，

为开采跨度，取8~12m；

（4）经计算，矿柱宽度4.5m时，安全系系数为1.2；当矿柱宽度为6.0m时，安全系数为1.4；当矿柱宽度为8.0m时，安全系数为1.65；当矿柱宽度为10.0m时，安全系数为2.0；

（4）选择最优矿柱尺寸，矿柱允许安全系数根据经验准则取1.4~1.5，矿柱尺寸为5~8m，开采控顶高度3~5m，开采跨度8~12m。

9、采用锚杆台车对采场残余矿柱进行预支护，支护方式为锚网支护。

10、预支护完成后，按优化的矿柱尺寸进行修伞岩作业，矿柱残采以凿岩台车施工为主，人工为辅，炮孔孔径38~42mm，孔深2.5~3.0m，抵抗线0.8~1.0m，采用一次性完成爆破。

11、矿柱开采区域，总体采用后退式进行回采，爆破下来的矿石采用遥控铲运机出矿，坚持强采强出的原则，快速组织生产，使顶板的暴露时间和回采作业时间尽可能缩短。

12、开采分区内的护顶层和矿柱回采完毕后，及时进行废石充填或封闭，做好安全警戒，悬挂相关安全警示牌，并为后期进一步安全回采创造良好的条件。

本发明高品位护顶层和矿柱残矿回采方法有利于提高回采效率和降低劳动强度，并且可以最大程度的降低对生态环境的破坏。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (2)

1.一种高品位护顶层和矿柱残矿回采方法，其特征在于：

1）、确定开采区域岩体质量等级，在全矿范围内对高品位护顶层开采区域的岩体质量进行等级划分，岩体质量划分总级别为I-可回采区域，II-支护后可回采，III-强支护后可回采，IV-不可回采，V级-不可回采；

2）、按采场事故发生的可能性大小，对护顶层开采区域的危险源划分等级，并以此作为依据进行安全措施配套设置；

3）、根据采场岩体质量等级对开采地点进行预支护，接着采用锚杆台车进行支护，然后用掘进废石充填至顶底板相距3m～5m，然后用装载机整平压实废石；

4）、支护完成后，经安全确认，首先对护顶层进行开采，护顶层整体为后退式回采、施工为前进式推进顺序，少量高品位边角矿在回采护顶层时一并回采；

5）、护顶层采用爆破的方式进行分层爆破，采用YT-28气腿式凿岩机进行浅孔凿岩，孔径38~42mm，孔深3.5~4.0m，分层高0.4~0.6m，炮孔间距0.8~1.0m；

6）、爆破采用2#岩石乳化炸药，炸药单耗为0.18kg/t，根据允许的爆破振动速度要求，控制一次爆破炸药量，质点振动速度安全距离计算公式为：

式中，R为爆心距，即测点距爆源的安全距离，单位为m；V为介质质点振动速度，单位为cm／s，本处取V＝15cm／s；Q为同段起爆的最大药量，单位为kg；K、a为与地质条件相关的系数，经计算，一次炸药量控制在48kg内；

7）、爆破后，经过通风→安全检查、排险→矿堆洒水→支护→铲装出矿工艺过程，完成一次护顶层开采循环；

8)、在周边护顶层开采完毕后，进行矿柱的残采作业，矿柱残采前，优化计算开采区域的安全跨度，以及矿柱的尺寸。

2.根据权利要求1所述的高品位护顶层和矿柱残矿回采方法，其特征在于：

1）、在周边护顶层开采完毕后，进行矿柱的残采作业；矿柱残采前，优化计算开采区域的安全跨度，以及矿柱的尺寸；

（a1）安全系数n：

（a2）矿柱强度按下式计算：

式中，K为系数，取0.30-0.51，

为开采区域矿柱单轴抗压强度，取65Mpa；

为反应侧向应力条件下矿柱中心所聚集摩擦力的因子，计算方式为：

式中，w为矿柱宽度，h为回采区域采空区高度，取3~5m；

（a3）开采区域地应力计算：

式中，

为开采区域矿体容重，取矿体密度2.56t/m³，H为开采区域埋深，取300m；

为开采跨度，取8~12m；

（a4）经计算，矿柱宽度4.5m时，安全系系数为1.2；当矿柱宽度为6.0m时，安全系数为1.4；当矿柱宽度为8.0m时，安全系数为1.65；当矿柱宽度为10.0m时，安全系数为2.0；

（a5）选择最优矿柱尺寸，矿柱允许安全系数根据经验准则取1.4~1.5，矿柱尺寸为5~8m，开采控顶高度3~5m，开采跨度8~12m；

2）、采用锚杆台车对采场残余矿柱进行预支护，支护方式为锚网支护；

3）、预支护完成后，按优化的矿柱尺寸进行修伞岩作业，矿柱残采以凿岩台车施工为主，人工为辅，炮孔孔径38~42mm，孔深2.5~3.0m，抵抗线0.8~1.0m，采用一次性完成爆破；

4）、矿柱开采区域，总体采用后退式进行回采，爆破下来的矿石采用遥控铲运机出矿，使顶板的暴露时间和回采作业时间尽可能缩短；

5）、开采分区内的护顶层和矿柱回采完毕后，及时进行废石充填或封闭。