CN113338936B - 软弱薄矸石层分隔的非急倾斜上下矿层联合开采方法 - Google Patents
软弱薄矸石层分隔的非急倾斜上下矿层联合开采方法 Download PDFInfo
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Abstract
软弱薄矸石层分隔的非急倾斜上下矿层联合开采方法，在上层矿内掘进分段运输和回风平巷，沿走向划分矿块，在矿块走向两端上层矿内掘进两条切割上山，在走向中央下层矿内掘进一条切割上山并通过运输石门、回风石门连接分段运输平巷和回风平巷，形成上下矿层联合采准系统，下层矿全层开采，上层矿间隔开采、充填开采与空场开采，本矿块与邻近矿块和上下矿层联合开采、矿层间软弱薄矸石层的有效剔除，主要工业矿层分步骤全部条带开采、间隔条带充填，次要工业矿层间隔条带开采、不充填的上下矿层间联合开采，它具有能有效提高矿石采出品位，使下层矿的回采率达90％，上层矿回采率达60％等优点。
Description
技术领域
本发明涉及涉及矿山采矿方法，具体涉及一种软弱薄矸石层分隔的非急倾斜上下矿层联合开采方法，适于矿山采矿应用。
背景技术
采矿方法对矿井正常安全高效开采具有重要的经济与技术意义，因每个矿井矿层赋存千差万别，致使采矿方法多种多样，行业内有“一矿一法”俗称。为此针对采矿方法进行了很多研究，如中国专利：CN111441773A公开了“一种缓倾斜中厚矿体房柱法回采矿柱的留存方法”，CN 108468565B公开了“针对近水平煤层长壁综采胶结充填设备及其方法”，CN109630115 B公开了“用于缓倾斜中厚矿体的分段空场嗣后充填采矿法”，CN102536238A公开了“大倾角层状矿体采矿方法”，CN 103161467B公开了“一种中厚矿体箱式充填采矿法”，CN104179505B公开了“一种两层矿分别开采的采矿方法”，CN105201511A公开了“采场台阶布置多分支溜井共贮矿段协同采矿方法，CN105298492B公开了“一种缓倾斜薄矿体房柱采矿方法”，CN105626071B公开了“一种缓倾斜薄矿体采矿方法”，CN105927228B公开了“一种直立破碎矿体自动沉落采矿方法”，CN108661647A公布了“一种利用斜坡道实施缓倾斜矿体脉内开采充填的采矿方法”，CN 109268011A公布了“一种联合充填采矿方法，CN108868767A公布了“一种多层状石灰石矿体采矿方法，中国专利CN109630120B公布了“富矿和贫矿分级精准出矿方法”，该法对一层矿上部为富矿、下部为贫矿，人工根据品位划分为富矿层和贫矿层，位于上部的富矿层采用抛掷爆破，位于下部的贫矿层采用原地松碎爆破，实现富矿的抛掷矿石和贫矿的原地松碎矿石分离控制，最终依次对富矿和贫矿进行分级精准出矿，CN 108894785 B公开了“一种急倾斜近直立矿体破碎矿层与稳固矿层互层的分层分段组合开采方法”，该法将破碎矿层一步骤开采后胶结充填尾砂，然后将破碎矿层两侧稳固矿层作为二步骤开采，开采后非胶结充填尾砂，在盘区内一步骤开采与二步骤开采独立进行。检索的现有技术未见有对稳固矿层内破碎矿体夹层的回采，与夹层两侧较稳固矿体有很好衔接，从而实现破碎矿体夹层安全高效回采的报道。
为此寻求一种软弱薄矸石层分隔的非急倾斜上下矿层联合开采方法就显得尤为迫切。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种适用于被软弱薄矸石层分隔的非急倾斜上下矿层联合开采方法,适用条件：a.矿层倾角小，为缓倾斜矿体至倾斜矿体，不适合上向分层充填法开采；b.矸石层将矿层在垂向上分割成上下两层矿，矸石层软弱、强度低、开挖后易风化不能自稳、厚度为薄至中厚，矸石层含矿品位低，不允许矸石层和矿层混采；c.下层矿相对厚度厚、品位高，为主要工业矿层；上矿层相对厚度薄、品位低，为次要工业矿层；d.单层矿体厚度为薄至中厚矿体；e.矿山充填料不足，无法实现全面充填,具体开采工艺及开采过程如下：
(1)在上层矿内掘进分段运输平巷和分段回风平巷，沿矿体走向划分矿块，上层矿、下层矿矿块在平面上重叠；
(2)在下层矿内矿块走向中央掘进一条下层矿切割上山，并通过运输石门、回风石门连接上层矿内分段运输平巷和分段回风平巷；
(3)在上矿层内矿块走向两端各掘进一条上层矿切割上山连接分段运输平巷和分段回风平巷；
(4)在上述3条切割上山走向两侧留设相应的保安矿柱；
(5)将矿块沿倾向间隔划分走向充填条带和空场条带，下层矿从走向中央向两端划分条带，上层矿从走向两端向中央划分条带，上、下矿层条带平面上重叠；
(6)通过下层矿切割上山开采其两侧下层矿充填条带矿体，随采随冒矸石层回填采空区，不冒落矸石层不处理；
(7)胶结充填下层矿已开采充填条带空区，有效接顶并固结；
(8)以下层矿切割上山为界沿走向将矿块划分左右两侧单独回采，通过上层矿切割上山开采一侧二步骤上层矿和矸石层分采分运，矸石回填至空场条带采空区；
(9)通过下层矿切割上山开采已完成步骤8的下层矿空场条带；
(10)完成一侧所有空场条带开采后，通过另一条上层矿切割上山和下层矿切割上山回采另一侧所有空场条带。
与现有技术相比，本发明的有益效果或优点：
通过下层矿切割上山先开采下层矿条带(充填条带)，然后胶结充填下层矿充填条带空区，在条带充填体的支撑保护下通过上层矿切割上山和下层矿切割上山从上至下联合开采空场条带上层矿、矸石层和下层矿，开采顺序为下层矿充填条带矿石、上层矿空场条带矿石、矸石层空场条带矸石、下层矿空场条带矿石，一是实现了主工业矿层(下层矿)全层开采、次工业矿层(上层矿)间隔开采、充填开采(下层矿)与空场(上层矿)开采、本矿块与邻近矿块联合开采、上下矿层联合开采；二是实现了矿层间软弱薄矸石层的有效剔除，提高了矿石采出品位，提高了矿山回采率，其中下矿层(主要工业矿层)回采率达到90％，上层矿(次要工业矿层)回采率达到60％；三是实现了主要工业矿层分步骤全部条带开采、间隔条带充填，次要工业矿层间隔条带开采、不充填的上下矿层间联合开采。
附图说明
图1是根据本发明提出的一种软弱薄矸石层分隔的非急倾斜上下矿层联合开采方法平行矿体走向剖面示意图。
图2为根据本发明提出的一种软弱薄矸石层分隔的非急倾斜上下矿层联合开采方法垂直矿体走向剖面示意图。
图3为根据本发明提出的一种软弱薄矸石层分隔的非急倾斜上下矿层联合开采方法上层矿平面布置投影示意图。
图4为根据本发明提出的一种软弱薄矸石层分隔的非急倾斜上下矿层联合开采方法上下层矿平面布置投影示意图。
图5为图1所示平行矿体的垂直矿体走向剖面示意图。
附图中各标识分别表示：
1.下层矿切割上山 2.上层矿切割上山 3.上层矿切割上山保安矿柱 4.下层矿切割上山保安矿柱 5.相邻矿块下层矿切割上山 6.相邻矿块上层矿切割上山 7.分段运输平巷 8.分段回风平巷，9.充填条带 10.空场条带 11.运输石门 12.回风石门 a.下层矿 b.上层矿 c.矸石层 d.矿块走向分界线 f.回填矸石 g.矿块倾向水平长度 h.分段高度 k.条带长度 L.矿块走向长度 α.矿体倾角
以下结合附图对说明作进一步详细地描述。
具体实施方式
如图1-5所示，本发明的软弱薄矸石层分隔的非急倾斜上下矿层联合开采方法，适用条件：a.矿层倾角小，为缓倾斜矿体至倾斜矿体，不适合上向分层充填法开采；b.矸石层将矿层在垂向上分割成上下两层矿，矸石层软弱、强度低、开挖后易风化不能自稳、厚度为薄至中厚，矸石层含矿品位低，不允许矸石层和矿层混采；c.下层矿相对厚度厚、品位高，为主要工业矿层；上矿层相对厚度薄、品位低，为次要工业矿层；d.单层矿体厚度为薄至中厚矿体；e.矿山充填料不足，无法实现全面充填,具体开采工艺及开采过程如下：
(1)在上层矿(b)内掘进分段运输平巷(7)和分段回风平巷(8)，沿矿体走向划分矿块，上层矿(b)、下层矿(a)矿块在平面上重叠；
(2)在下层矿(a)内矿块走向中央掘进一条下层矿切割上山(1)，并通过运输石门(11)、回风石门(12)连接上层矿内分段运输平巷(7)和分段回风平巷(8)；
(3)在上矿层内矿块走向两端各掘进一条上层矿切割上山(2)连接分段运输平巷(7)和分段回风平巷(8)；
(4)在上述3条切割上山走向两侧留设相应的保安矿柱；
(5)将矿块沿倾向间隔划分走向充填条带(9)和空场条带(10)，下层矿(a)从走向中央向两端划分条带，上层矿(b)从走向两端向中央划分条带，上、下矿层条带平面上重叠；
(6)通过下层矿切割上山(1)开采其两侧下层矿(a)充填条带(9)矿体，随采随冒矸石层回填采空区，不冒落矸石层不处理；
(7)胶结充填下层矿(a)已开采充填条带空区，有效接顶并固结；
(8)以下层矿切割上山(1)为界沿走向将矿块划分左右两侧单独回采，通过上层矿切割上山(2)开采一侧二步骤上层矿(b)和矸石层(c)分采分运，矸石回填至空场条带采空区；
(9)通过下层矿切割上山(1)开采已完成步骤8的下层矿空场条带；
(10)完成一侧所有空场条带开采后，通过另一条上层矿切割上山(2)和下层矿切割上山(1)回采另一侧所有空场条带。
本发明的工艺可以进一步是：
在下矿层走向中央布置一条下层矿切割上山(1)，在上矿层(b)走向两侧各布置一条上层矿切割上山(2)，下层矿切割上山(1)回采本矿块内其两侧矿体，上层矿切割上山(2)一侧回采本矿块矿体、另一侧回采相邻矿块矿体，所述上、下矿层三条切割上山均为两侧开采，开采范围均为矿块走向长度(L)。
通过下层矿切割上山(1)先开采下层矿(a)条带或充填条带(9)，然后胶结充填下层矿(a)充填条带(9)空区，在条带充填体的支撑保护下通过上层矿切割上山(2)和下层矿切割上山(1)从上至下联合开采空场条带上层矿(b)、矸石层(c)和下层矿(a)，开采顺序为下层矿(a)充填条带矿石、上层矿(b)空场条带矿石、矸石层(c)空场条带矸石、下层矿(a)空场条带矿石，可实现主要工业矿层分步骤全部条带开采、间隔条带充填，次要工业矿层间隔条带不充填开采、本矿块与邻近矿块配合开采、上下矿层间联合开采。
充填条带内矸石层(c)不开采、自然垮落回填一步骤空区或不垮落与充填体接顶，空场条带内矸石层(c)开采后倒入邻近二步骤空区。
采完一条空场条带上层矿(b)矿石及下部矸石后，立即开采该空场条带下部下层矿(a)矿石。
可采用锚杆护顶等常规工艺来确保开采安全。
实施时，所述上层矿(b)、下层矿(a)和矸石层(c)平均厚度分别为5m、3m和2m，矿体倾角(α)平均为15°，沿矿体走向划分矿块，矿块长度(L)为120m，分段高度(h)为30m，矿块倾向水平长度(g)约为140m,在上层矿内掘进分段运输平巷(7)和分段回风平巷(8)，在矿块走向两端上层矿(b)和矸石层(c)内分别掘进两条切割上山(2)连接分段运输平巷(7)和分段回风平巷(8)；在矿块走向中央下层矿(a)内掘进一条切割上山(1)，并掘进运输石门(11)、回风石门(12)将所述切割上山(1)连接分段运输平巷(7)和分段回风平巷(8)，留设相应的上层矿切割上山保安矿柱(3)、下层矿切割上山保安矿柱(4)和相邻矿块下层矿切割上山(5)，通过上述步骤形成上、下矿层联合开采准系统。接着，将上、下矿层按矿块为单元划分走向条带，上层矿(b)沿切割上山(2)两侧划分：一侧为本矿上层矿块切割上山(2)至本矿块下层矿切割上山保安矿柱(4)间矿体，另一侧为本矿块切割上山(2)至相邻矿块上层矿切割上山(6)间条矿体；下层矿(a)沿下层切割上山(1)两侧划分：均为本矿块下层切割上山(1)至本矿块一侧上层矿块切割上山保安矿柱(3)间矿体。沿矿体倾斜方向，上层矿(b)和下层矿(a)间隔划分为空场条带(10)和充填条带及充填体(9)。本实施例中，空场条带(10)宽度为6m，充填条带及充填体(9)宽度为4m，所述条带长度(k)均为56m。通过上述步骤形成上、下矿层联合切割系统。
开采步骤是下层矿充填条带回采：通过下层矿切割上山(1)向两侧开采下层矿(a)充填条带及充填体(9)所有矿体，随采随冒矸石层回填采空区，不冒落矸石层不处理；下层矿充填条带空区胶结充填接顶：胶结充填下层矿(a)充填条带(9)空区，有效接顶并固结；上、下层矿空场条带从上至下分侧分层联合回采：以下层矿切割上山(1)为界将矿块沿走向划分左右两侧，两侧矿块单独回采，回采顺序：通过一条上层矿切割上山(2)从切割上山(2)侧向保安矿柱(4)方向回采上层矿(b)空场条带(10)和垂向下方矸石层(c)分采分运，采下矸石倒入邻近空场条带(10)空区，然后通过下层矿切割上山(1)开采下层矿(a)空场条带(10)。从上至下回采完一侧所有条带矿体后再通过另一条上层矿切割上山(2)和下层矿切割上山(1)回采另一侧条带矿体；邻近矿块通过本矿块上层矿切割上山与邻近矿块下层矿切割上山联合回采：通过邻近矿块下层矿切割上山(5)与本矿块上层矿切割上山(2)按3步骤开采邻近矿块一侧矿体。
上述实施例仅为本发明最佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替换、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种软弱薄矸石层分隔的非急倾斜上下矿层联合开采方法，其特征在于适用条件：a.矿层倾角小，为缓倾斜矿体至倾斜矿体，不适合上向分层充填法开采；b.矸石层将矿层在垂向上分割成上下两层矿，矸石层软弱、强度低、开挖后易风化不能自稳、厚度为薄至中厚，矸石层含矿品位低，不允许矸石层和矿层混采；c.下层矿相对厚度厚、品位高，为主要工业矿层；上矿层相对厚度薄、品位低，为次要工业矿层；d.单层矿体厚度为薄至中厚矿体；e.矿山充填料不足，无法实现全面充填,具体开采工艺及开采过程如下：
(1)在上层矿(b)内掘进分段运输平巷(7)和分段回风平巷(8)，沿矿体走向划分矿块，上层矿(b)、下层矿(a)矿块在平面上重叠；
(2)在下层矿(a)内矿块走向中央掘进一条下层矿切割上山(1)，并通过运输石门(11)、回风石门(12)连接上层矿内分段运输平巷(7)和分段回风平巷(8)；
(3)在上矿层内矿块走向两端各掘进一条上层矿切割上山(2)连接分段运输平巷(7)和分段回风平巷(8)；
(4)在上述3条切割上山走向两侧留设相应的保安矿柱；
(5)将矿块沿倾向间隔划分走向充填条带(9)和空场条带(10)，下层矿(a)从走向中央向两端划分条带，上层矿(b)从走向两端向中央划分条带，上、下矿层条带平面上重叠；
(6)通过下层矿切割上山(1)开采其两侧下层矿(a)充填条带(9)矿体，随采随冒矸石层回填采空区，不冒落矸石层不处理；
(7)胶结充填下层矿(a)已开采充填条带空区，有效接顶并固结；
(8)以下层矿切割上山(1)为界沿走向将矿块划分左右两侧单独回采，通过上层矿切割上山(2)开采一侧二步骤上层矿(b)和矸石层(c)分采分运，矸石回填至空场条带采空区；
(9)通过下层矿切割上山(1)开采已完成步骤8的下层矿空场条带；
(10)完成一侧所有空场条带开采后，通过另一条上层矿切割上山(2)和下层矿切割上山(1)回采另一侧所有空场条带。
2.根据权利要求1所述的采矿方法，其特征是在下矿层走向中央布置一条下层矿切割上山(1)，在上矿层(b)走向两侧各布置一条上层矿切割上山(2)，下层矿切割上山(1)回采本矿块内其两侧矿体，上层矿切割上山(2)一侧回采本矿块矿体、另一侧回采相邻矿块矿体，所述上、下矿层三条切割上山均为两侧开采，开采范围均为矿块走向长度(L)。
3.根据权利要求1所述的采矿方法，其特征是通过下层矿切割上山(1)先开采下层矿(a)条带或充填条带(9)，然后胶结充填下层矿(a)充填条带(9)空区，在条带充填体的支撑保护下通过上层矿切割上山(2)和下层矿切割上山(1)从上至下联合开采空场条带上层矿(b)、矸石层(c)和下层矿(a)，开采顺序为下层矿(a)充填条带矿石、上层矿(b)空场条带矿石、矸石层(c)空场条带矸石、下层矿(a)空场条带矿石，可实现主要工业矿层分步骤全部条带开采、间隔条带充填，次要工业矿层间隔条带不充填开采、本矿块与邻近矿块配合开采、上下矿层间联合开采。
4.根据权利要求1或3所述的采矿方法，其特征是充填条带内矸石层(c)不开采、自然垮落回填一步骤空区或不垮落与充填体接顶，空场条带内矸石层(c)开采后倒入邻近二步骤空区。
5.根据权利要求1或3所述的采矿方法，其特征是采完一条空场条带上层矿(b)矿石及下部矸石后，立即开采该空场条带下部下层矿(a)矿石。
6.根据权利要求1所述的采矿方法，其特征是可采用锚杆护顶等常规工艺来确保开采安全。
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2021
- 2021-05-11 CN CN202110512080.9A patent/CN113338936B/zh active Active
Patent Citations (7)
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