CN113202472A - 一种地下矿山分段分层分条向上分层采矿法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种地下矿山分段分层分条向上分层采矿法，属于地下矿山采矿技术领域，将阶段分为若干个分段，矿块分为若干盘区，每个盘区分为若干采场，利用斜坡将分层采场连接起来，先将采场分为矿房、矿柱，矿房采用分段分条中深孔落矿嗣后充填法，矿柱采用向上分层分条进路采矿法，根据矿岩稳固情况，确定采场长度，将其充填后，充填体达到养护期后开采下一分条，逐步将采场采完。本发明在矿岩较为破碎的情况下，减少采准工程量，降低生产和充填成本，具有生产效率高、作业安全、贫化率和损失率低、大块率少特点。

Description

一种地下矿山分段分层分条向上分层采矿法
技术领域
本发明涉及一种地下矿山分段分层分条向上分层采矿法，属于地下矿山采矿技术领域。
背景技术
在矿山开采中，矿岩较为破碎，采用向上进路式开采速度慢，采场管理难度大，开采较多的进路巷道，通风质量难以保证。尾砂颗粒较细，采用膏体充填，灰胶比低，充填体抗压强度较低，甚至出现散体，难以保证充填质量。中、深孔落矿嗣后充填采矿法生产能力大，作业人员安全性高，对地表环境影响小，但在二步骤回采时，出矿巷在充填体内掘进，施工困难，需要型钢支护，然后浇筑混凝土，施工成本进一步提高，进度慢、安全风险高。胶结充填技术已广泛应用，充填体强度能满足开采实际需要，为矿山规模、高效、安全开采，提供了安全有力保障。
中国专利CN201510985876 .0《一种垂直中深孔落矿小分段进路充填采矿法》中，该专利公开了在回采进路中应用中深孔落矿分段充填的采矿方法。通过在上分段凿岩巷道开凿下向中深孔，以微差爆破控制单次起爆药量，并且在两帮处实施光面爆破，确保采空区两帮平整光滑；开采顺序由进路迎头向分段联络巷后退施工；所有进路开采充填完毕，再进行矿柱回采作业。该方法不足之处在于此方法对充填体的强度、自立高度等指标要求较高，采矿回收率低，充填固化剂消耗量大，故充填成本相对较高。
中国专利CN201310125403 .4《一种预控顶上向进路充填采矿法》中，该专利公开了一种两个分层作为一个回采单元的开采方法，通过对上分层(控顶层)顶板加固，再回采下分层(回采层)矿体，最后对矿房进行接顶充填；采场所有单元进路采充完毕后，再升层至上两个分层。该方法相对于单分层进路充填采矿法而言，减少了进路支护工程量和支护费用，减少了进路充填次数，加快了作业循环进度，提高了下分层回采效率。但其不足之处之处在于每个矿房充填前均需在两端砌筑充填挡墙，砌筑充填挡墙耗时较长，且数量较多，增加了开采成本。
中国专利申请号CN109931063 A《一种上向分步交错式充填采矿方法》中，该方法首先将矿体分别沿水平和竖直方向划分成矿块，再将矿块划分分层，每三个分层作为一个回采单元；并对不同分层依次进行首采矿房和二采矿房分步交错式开采。该方法生产效率低，全部在采场内出矿，安全风险高，开采工作面较多，通风管理难度大，充填难以充分结顶。
发明内容
本发明的主要目的是为了解决现有技术的不足，而提供一种地下矿山分段分层分条向上分层采矿法。
本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：
一种地下矿山分段分层分条向上分层采矿法，包括如下步骤：
一步骤：a将阶段分为若干个分段，根据矿岩稳固情况和实际开采的条件，将分段再分为若干层，较厚矿体分为若干矿块，矿块长度40～100m，矿块分为若干盘区，每个盘区分为若干采场，利用斜坡将分层采场连接起来，先将采场分为矿房和矿柱，矿房采用分段分条中深孔落矿嗣后充填法，矿柱采用向上分层分条进路采矿法；
b根据矿岩稳固情况，采场允许保留面积，确定采场长度，将其充填后，充填体达到养护期后开采下一分条，逐步将采场采完，采场为分段采场，利用中深孔落矿，其底部中间布置凿岩巷，两边采场底部布置出矿进路，采场中间部位施工短切割横巷，切割横巷内施工切井，通过挤压爆破形成半扇形切槽；
二步骤：c采场采用分层条进路采矿，进路顶板采用有利于采场顶板稳定的三心拱的形式，采用隔三采一的开采方式，采场中间采用全尾充填、废石或低灰胶比充填；
d采用铲运机出矿，出矿进路巷道采用锚杆、锚索、拱架、锚网喷射混凝土联合支护，矿石出完后，进路内砌筑充填挡墙，从上中段架设充填管进行充填结顶。
优选的，一步骤回采矿房采用分段分条中深孔落矿采矿法，二步骤回采采用分层分条进路采矿法。
优选的，矿体厚大于40m，一步骤回采矿房宽度为6m～10m，回采高度为12m～30m，二步骤回采矿房宽度5m～8m，分层回采高度为4.5m～12m。
优选的，一步骤回采出矿巷、凿岩巷采用小断面巷道宽和高2.5mX2.5m～3.4mX3.2m，三分之一三心拱，二步骤回采矿房采用五分之一至六分之一三心拱。
优选的，拱架是用两根Φ18mm～22mm螺纹钢在两边，中间用口字型和之字形支架焊接而成，两根钢筋之间的距离为100mm～120mm，两拱架间距离为1.0m～15m，拱架长度为巷道断面长度，拱架设置在网片外部，用3根管缝锚杆从口字型支架和网片穿过进行固定拱架，网片与网片之间用16#铁丝双绑扎，预应力锚杆、锚索从口字型或之字形支架处穿过。
优选的，中深孔采场出矿进路与出矿巷呈45°角，在矿房中间布置凿岩巷，同时又是受矿巷，采用V型堑沟受矿。
优选的，在采场中部一半宽度布置切割横巷，切割横巷超过采场边界0.4m，宽度3.6m～4.6m，切割井布置在切割横巷内，利用中孔凿岩机凿岩，切割横巷内施工竖直孔，采场另一半施工扇形孔，以切割井为自由面，切割井和受矿巷为补偿空间进行挤压控制爆破形成半V型切割槽，以切割槽和受矿巷为补偿空间爆破形成偏V型受矿堑沟，采场高度为15～20m。
优选的，二步骤采场施工前，上层对应巷道不施工，下分层高度不大，将相邻采场的矿堆满底部巷道内，在上分段一端开口，斜坡向下分层采场巷道施工，到下分层采场高度后按照下分层设计断面水平施工，下分层采场上下贯通在另一端处，采场宽度小于6m进行全断面施工，宽度大于6m进行先半断面施工，再施工另一半巷道，采用一炮一支的方式。
优选的，采场巷道施工开口前施工1～2排预应力树脂锚杆，锚杆直径为Φ18mm～22mm，长度为1.8m～3.0m，锚盘采用蝶形锚盘，其规格150mm*150mm*10mm。
优选的，一步骤回采矿房顶板巷道、出矿巷采用注浆预应力长锚索支护，小排气孔与锚索绑在一起，流浆从小排气孔不断流浆时，停止该孔注浆，二步骤回采矿房采用预应力树脂长锚索，锚盘采用蝶形锚盘，其规格300mm*300mm*10mm～16mm。
本发明的有益技术效果：按照本发明的地下矿山分段分层分条向上分层采矿法，该采矿法适用于较为破碎矿体，胶结充填效果不好，充填体抗压强度不大情况下，能够高效、安全采矿的采矿方法；在矿岩较为破碎的情况，利用锚杆、锚索、单层拱架和锚网喷砼联合支护技术，进行采场高效、经济、安全地开采；一步骤采场采用高效的中深孔采矿，切槽利用挤压爆破技术，采矿效率高，炸药单耗小，降低矿石的大块率，出矿效率高。凿岩巷、出矿巷断面变小，施工强度小，施工较为安全；采场充填能够充分结顶，避免在采矿时出现应力较为集中的现象，二步骤回采采场回收率较高，胶结充填量少；充填挡墙利用钢材支撑，能够保证挡墙的稳固性，又能回收循环利用，减少挡墙成本，提高施工效率；减少了施工工作面，大大地减轻生产管理组织压力，便于生产管理，降低了生产、管理、安全上投入费用，有助于生产区通风管理，改善通风条件，降低安全了风险；控制受矿巷内崩落矿石堆积量，V型受矿堑沟堆积矿石对采场底部结构有保护作用；一步骤采用中深孔采矿落矿，施工人员不在采场内作业安全风险小。每次爆破落矿3000～8000吨，控制爆破震动对矿岩带来的破坏，能满足生产的需要，又便于采场管理，炸药单耗降低，大块率少。
具体实施方式
为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本实施例提供的地下矿山分段分层分条向上分层采矿法，将若干矿块分为若干盘区，将阶段分为若干个分段，根据矿岩稳固情况和实际开采的条件，将分段再分为若干层，较厚矿体分为若干矿块，矿块长度40～100m，每个矿块分为若干采场，采场分为矿房和矿柱。根据矿岩稳固情况，采场允许保留面积，确定采场长度，将该采场采完后进行充填，待充填体达到强度后进行下一个分条的开采，依次逐步进行直到该采场采完结束。一步骤回采矿房采用分段分条中深孔落矿采矿法，二步骤回采采用分层分条进路采矿法。矿体厚大于40m，一步骤回采矿房宽度为6m～10m,回采高度为12m～30m；二步骤回采矿房宽度5m～8m，分层回采高度为4.5m～12m。一步骤回采出矿巷、凿岩巷采用小断面巷道(宽*高)2.5m*2.5m～3.4m*3.2m，三分之一三心拱，二步骤回采矿房采用五分之一至六分之一三心拱。出矿进路巷道采用锚杆、锚索、拱架、锚网喷射混凝土联合支护。拱架是用两根Φ18mm～22mm螺纹钢在两边，中间用口字型和之字形支架焊接而成的，两根钢筋之间的距离为100mm～120mm，两拱架间距离为1.0m～15m，拱架长度为巷道断面长度，拱架在网片外边，用3根管缝锚杆从口字型支架和网片穿过进行固定拱架，网片与网片之间用16#铁丝双绑扎，预应力锚杆、锚索从口字型或之字形支架处穿过。该采矿法适用于较为破碎矿体，胶结充填效果不好，充填体抗压强度不大情况下，能够高效、安全采矿的采矿方法；在矿岩较为破碎的情况，利用锚杆、锚索、单层拱架和锚网喷砼联合支护技术，进行采场高效、经济、安全地开采；一步骤采场采用高效的中深孔采矿，切槽利用挤压爆破技术，采矿效率高，炸药单耗小，降低矿石的大块率，出矿效率高。凿岩巷、出矿巷断面变小，施工强度小，施工较为安全；采场充填能够充分结顶，避免在采矿时出现应力较为集中的现象，二步骤回采采场回收率较高，胶结充填量少；充填挡墙利用钢材支撑，能够保证挡墙的稳固性，又能回收循环利用，减少挡墙成本，提高施工效率；减少了施工工作面，大大地减轻生产管理组织压力，便于生产管理，降低了生产、管理、安全上投入费用，有助于生产区通风管理，改善通风条件，降低安全了风险；控制受矿巷内崩落矿石堆积量，V型受矿堑沟堆积矿石对采场底部结构有保护作用；一步骤采用中深孔采矿落矿，施工人员不在采场内作业安全风险小。每次爆破落矿3000～8000吨，控制爆破震动对矿岩带来的破坏，能满足生产的需要，又便于采场管理，炸药单耗降低，大块率少。
采场开采采用隔三采一的方式，二步骤开采采场从上分段高于本段平面500mm开口,打斜坡向下，出矿从下分段开口，可采用废石、全尾充填或低胶灰比充填。中深孔采场出矿进路与出矿巷呈45°角，在矿房中间布置凿岩巷，同时又是受矿巷，采用V型堑沟受矿。在采场中部一半宽度布置切割横巷，切割横巷超过采场边界0.4m,宽度3.6m～4.6m,切割井布置在切割横巷内。利用中孔凿岩机凿岩，切割横巷内施工竖直孔，采场另一半施工扇形孔。以切割井为自由面，切割井和受矿巷为补偿空间进行挤压控制爆破形成半V型切割槽，以切割槽和受矿巷为补偿空间爆破形成偏V型受矿堑沟，采场高度为15～20m。控制偏V型受矿堑沟矿石堆积量，爆破产生冲击波和崩落矿石采场底部结构冲击较大，堆积矿石对采场底部结构有保护作用。
二步骤采场施工前，上层对应巷道不施工，下分层高度不大，将相邻采场的矿堆满底部巷道内，在上分段一端开口，斜坡向下分层采场巷道施工，到下分层采场高度后按照下分层设计断面水平施工，下分层采场上下贯通在另一端处。采场宽度小于6m进行全断面施工，宽度大于6m进行先半断面施工，再施工另一半巷道，采用一炮一支的方式，进行、锚杆、锚索、锚网喷浆混凝土联合支护。二步骤采场巷道施工开口前施工1～2排预应力树脂锚杆，锚杆直径为Φ18mm～22mm，长度为1.8m～3.0m，锚盘采用蝶形锚盘，其规格150mm*150mm*10mm。为防止使用时工作面岩石滚落，采用聚酯纤维增强塑料网悬挂在工作面，防护网与巷道规格断面一致，防护网网度为100mm～200mm×100mm～200mm，并使其紧贴岩面，上部用四根等距离树脂锚杆固定，下部用三根等距离树脂锚杆固定，锚杆直径为Φ18mm～22mm，锚固深度大于600mm。网片采用Φ5.0mm～6.5mm冷拔螺纹钢焊接成网度为100mm～150mm×100mm～150mm,单个网片1.0m～2.0m×1.0m～2.0m。
一步骤回采矿房顶板巷道、出矿巷采用注浆预应力长锚索支护，小排气孔与锚索绑在一起，流浆从小排气孔不断流浆时，停止该孔注浆。二步骤回采矿房采用预应力树脂长锚索，锚盘采用蝶形锚盘，其规格300mm*300mm*10mm～16mm。二步骤回采的矿房，下层采矿上部巷道底板与下部巷道顶板之间高度为3.0m～6m,巷道宽度大于6.0m，岩石破碎时顶板采用拱架全断面长支护。在上下两巷道中间的矿石，在下分层上部巷道施工完成后，将要爆破段的下部巷道矿石出完后，采用水平孔凿岩爆破或竖直扇形孔凿岩爆破与下分层上部巷道贯通，再进行施工时，采用水平孔凿岩爆破或竖直扇形孔凿岩爆破。
对采场实行抢采、抢出、抢充方式，出完矿立即砌筑充填挡墙进行充填。在上分段架设充填管道进行胶结充填，充填完成一个月后，充填矿房作为矿柱进行二步骤回采，将矿块回采完结束。一步骤采场充填挡墙采用砌筑37mm红砖挡墙，安装滤水管，喷砼5mm，墙外竖满14的槽钢，间隔200mm～300mm，外边用Φ32圆钢将Ι20工字钢和槽钢固定，圆钢锚固长度不小于1.0m，工字钢间隔1.0m～1.5mm，待充填体达到凝固期后，将槽钢和工字钢拆除进行下一道充填挡墙利用。
一步骤采场充填超过上层底板500mm，二步骤上层采场中间点超过水平底板500mm,充填管和排气管架在空去较高的位置，相隔不小于10m,在排气孔流充填浆的情况下停止充填，保证采空区充分结顶。转中段回采时，在最上分层采用垂直于上层采场的布置形式，避免采场出现应力集中的现象。全部采用分条中深孔落矿嗣后充填法，利用上层充填体作为假顶，二步骤回采采用单边出矿的形式，一个出矿巷可以出两边两个采场，减少充填体内掘进的支护成本。
综上所述，在本实施例中，按照本实施例的地下矿山分段分层分条向上分层采矿法，本实施例提供的地下矿山分段分层分条向上分层采矿法，在矿岩较为破碎的情况下，减少采准工程量，降低生产和充填成本，具有生产效率高、作业安全、贫化率和损失率低、大块率少特点。
以上所述，仅为本发明进一步的实施例，但本发明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所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种地下矿山分段分层分条向上分层采矿法，其特征在于，包括如下步骤：
一步骤：a将阶段分为若干个分段，根据矿岩稳固情况和实际开采的条件，将分段再分为若干层，较厚矿体分为若干矿块，矿块长度40～100m，矿块分为若干盘区，每个盘区分为若干采场，利用斜坡将分层采场连接起来，先将采场分为矿房和矿柱，矿房采用分段分条中深孔落矿嗣后充填法，矿柱采用向上分层分条进路采矿法；
b根据矿岩稳固情况，采场允许保留面积，确定采场长度，将其充填后，充填体达到养护期后开采下一分条，逐步将采场采完，采场为分段采场，利用中深孔落矿，其底部中间布置凿岩巷，两边采场底部布置出矿进路，采场中间部位施工短切割横巷，切割横巷内施工切井，通过挤压爆破形成半扇形切槽；
二步骤：c采场采用分层条进路采矿，进路顶板采用有利于采场顶板稳定的三心拱的形式，采用隔三采一的开采方式，采场中间采用全尾充填、废石或低灰胶比充填；
d采用铲运机出矿，出矿进路巷道采用锚杆、锚索、拱架、锚网喷射混凝土联合支护，矿石出完后，进路内砌筑充填挡墙，从上中段架设充填管进行充填结顶。
2.根据权利要求1所述的一种地下矿山分段分层分条向上分层采矿法，其特征在于，一步骤回采矿房采用分段分条中深孔落矿采矿法，二步骤回采采用分层分条进路采矿法。
3.根据权利要求1所述的一种地下矿山分段分层分条向上分层采矿法，其特征在于，矿体厚大于40m，一步骤回采矿房宽度为6m～10m，回采高度为12m～30m，二步骤回采矿房宽度5m～8m，分层回采高度为4.5m～12m。
4.根据权利要求1所述的一种地下矿山分段分层分条向上分层采矿法，其特征在于，一步骤回采出矿巷、凿岩巷采用小断面巷道宽和高2.5mX2.5m～3.4mX3.2m，三分之一三心拱，二步骤回采矿房采用五分之一至六分之一三心拱。
5.根据权利要求1所述的一种地下矿山分段分层分条向上分层采矿法，其特征在于，拱架是用两根Φ18mm～22mm螺纹钢在两边，中间用口字型和之字形支架焊接而成，两根钢筋之间的距离为100mm～120mm，两拱架间距离为1.0m～15m，拱架长度为巷道断面长度，拱架设置在网片外部，用3根管缝锚杆从口字型支架和网片穿过进行固定拱架，网片与网片之间用16#铁丝双绑扎，预应力锚杆、锚索从口字型或之字形支架处穿过。
6.根据权利要求1所述的一种地下矿山分段分层分条向上分层采矿法，其特征在于，中深孔采场出矿进路与出矿巷呈45°角，在矿房中间布置凿岩巷，同时又是受矿巷，采用V型堑沟受矿。
7.根据权利要求1所述的一种地下矿山分段分层分条向上分层采矿法，其特征在于，在采场中部一半宽度布置切割横巷，切割横巷超过采场边界0.4m，宽度3.6m～4.6m，切割井布置在切割横巷内，利用中孔凿岩机凿岩，切割横巷内施工竖直孔，采场另一半施工扇形孔，以切割井为自由面，切割井和受矿巷为补偿空间进行挤压控制爆破形成半V型切割槽，以切割槽和受矿巷为补偿空间爆破形成偏V型受矿堑沟，采场高度为15～20m。
8.根据权利要求1所述的一种地下矿山分段分层分条向上分层采矿法，其特征在于，二步骤采场施工前，上层对应巷道不施工，下分层高度不大，将相邻采场的矿堆满底部巷道内，在上分段一端开口，斜坡向下分层采场巷道施工，到下分层采场高度后按照下分层设计断面水平施工，下分层采场上下贯通在另一端处，采场宽度小于6m进行全断面施工，宽度大于6m进行先半断面施工，再施工另一半巷道，采用一炮一支的方式。
9.根据权利要求1所述的一种地下矿山分段分层分条向上分层采矿法，其特征在于，采场巷道施工开口前施工1～2排预应力树脂锚杆，锚杆直径为Φ18mm～22mm，长度为1.8m～3.0m，锚盘采用蝶形锚盘，其规格150mm*150mm*10mm。
10.根据权利要求1所述的一种地下矿山分段分层分条向上分层采矿法，其特征在于，一步骤回采矿房顶板巷道、出矿巷采用注浆预应力长锚索支护，小排气孔与锚索绑在一起，流浆从小排气孔不断流浆时，停止该孔注浆，二步骤回采矿房采用预应力树脂长锚索，锚盘采用蝶形锚盘，其规格300mm*300mm*10mm～16mm。
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