CN113356923B - 一种上向水平沿脉进路分步回采胶结充填采矿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种上向水平沿脉进路分步回采胶结充填采矿方法，施工步骤如下：于圈定矿体内施工三条采场联络道，根据矿体水平厚度，一步进路沿中间采场联络道分别向两侧左右按照一定间距间隔平行施工沿脉掘进至左右采场联络道预留2m间柱，二步进路沿左右采场联络道向中间采场联络道施工，至充填体，一步沿脉回采超前3个分层后组织二步回采施工，二步沿脉进路施工后回收此2m间柱；一步进路采用胶结式充填，二步进路可采用分级尾砂充填或胶结充填，降低充填成本、安全性好。此采矿方法具有充填体强度大、通风效果良好等优点。采场一步进路与二步进路交替充填上行式开采，减小拉低工程量。交替施工分级尾砂充填与胶结充填，降低充填成本。
Description
技术领域
本发明涉及采矿技术领域，尤其涉及一种上向水平沿脉进路分步回采胶结充填采矿方法。
背景技术
金属矿山破碎矿岩条件下缓倾斜中厚矿体安全高效回采，在国内外一直是一个采矿难题，存在矿体倾角缓，矿石难以自溜，空顶高度高，暴露面积大，顶板支护工程量大，回采过程中损失、贫化大，安全支护工作量大，工作效率低的问题。
近年来，随着机械化程度的提高，上向水平分层充填采矿法运用频率较高。这种方法是随着回采工作面的推进，逐步用充填料充填采空区的采矿方法，其目的主要是为了利用形成的充填体进行地压管理，以控制围岩崩落和地表下沉，并为回采工作创造安全和方便的条件。但该种采矿方法仅适用于矿体较稳固矿块，对于破碎矿体则应用效果较差。并且该种采矿法存在暴露面积过大，暴露时间长，支护工程量大等问题，即便该采矿方法所需脉外采准工程(即开采工作量)较少，也只能应用于矿块矿岩相对稳固的区域。
传统上向水平分层充填采矿方法，因充填材料需要混合水进行充填，充填完毕后，固态物质会产生沉降，水会渗漏，所以导致同水平面上的一步进路不能完全接顶，制约二步穿脉进路的施工，不能从根本上解决缓倾斜中厚破碎矿块安全回采，同水平穿脉进路二步回采的问题，，增大危险性的同时，损失率急剧加大，且因传统的采矿方法需先施工下盘沿脉通道，再施工穿脉进路，导致充填前需对每个一步进路入口处施工隔离墙，增大充填准备时间，降低回采效率，采充平衡难度增大。
现提出一种上向水平沿脉进路分步回采胶结充填采矿方法。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供一种上向水平沿脉进路分步回采胶结充填采矿方法，以降低充填成本和贫化率，确保安全生产。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种上向水平沿脉进路分步回采胶结充填采矿方法，首先自下中段施工一斜坡道连通至上中段，自斜坡道在垂直方向上施工若干脉外平巷－分段巷，包括如下步骤：
(1)从分段巷施工若干条采场联络道至矿体下盘拉底水平，相邻两条采场联络道之间的距离按照矿体稳定性确定，一般20—30米，相邻两条采场联络道中的一条为一步进路联络道，另一条为二步进路联络道；从一步进路联络道处施工一步进路穿脉巷道，从二步进路联络道处施工二步进路穿脉巷道；自下中段施工集中井分别连通至各分段巷，必要时通过段巷联络道连通分段巷和集中井，矿石经过采场联络道、段巷联络道运输至各分段巷，再运至集中井；
(2)根据矿体稳定性，沿矿体厚度方向将矿体划分为若干矿带，相邻矿带分别设为一步矿带和二步矿带，一步矿带的开采规格为一步进路规格，二步矿带的开采规则为二步进路规格；
(3)从一步进路穿脉巷道开始，沿矿脉方向向相邻的二步进路穿脉巷道施工，对当前穿脉巷道内的所有一步矿带实施沿脉掘进开采，掘进至距离相邻二步进路穿脉巷道n米为止，剩余的n米矿体形成预留间柱对矿道进行支撑；
(4)在已开采的一步进路穿脉巷道与一步进路联络道交界处施工混凝土挡墙，然后对已开采的矿带进行胶结充填，充填高度＜采空高度，充填后确保预留出开采下一分层的落矿补偿空间；对一步进路采场联络道进行压顶，确保采场下盘边界处底板与胶结充填面的高度一致；
(5)将步骤(4)中的一步进路穿脉巷道、一步矿带中充填区域按照一步进路规格进行一次落矿；
(6)重复步骤(4)(5)实现一步进路穿脉巷道与一步矿带的接续充填和落矿；具体重复次数，根据矿体的稳定性灵活确定调整；
(7)进行相邻二步进路开采施工，从与已开采的一步进路穿脉巷道相邻的二步进路穿脉巷道开始，向已开采的一步进路穿脉巷道方向施工，对二步矿带实施沿脉掘进开采，掘进至已开采的一步进路穿脉巷道的填充体处为止；
若相邻二步进路穿脉巷道背向相邻已开采一步进路穿脉巷道方向上仍有二步矿带，则上述步骤中，还包括从二步进路穿脉巷道开始向背向相邻已开采一步进路方向按照一步进路规格进行掘进开采；
(8)在二步进路采场联络道与二步进路穿脉巷道交界处施工混凝土挡墙，然后对已开采的二步矿带及二步穿脉巷道进行充填，充填高度＜采空高度，充填后确保预留出开采下一分层的落矿补偿空间；对二步进路采场联络道进行压顶，确保采场下盘边界处底板与胶结充填面的高度一致；
(9)将二步进路穿脉巷道与二步矿带充填区域按照二步进路规格进行一次落矿；
(10)依次重复步骤(6)和步骤(8)、(9)，实现二步进路穿脉巷道与二步矿带充填区域的接续填充和落矿；
(11)返回步骤(3)，保持一步进路始终超前二步进路，直至完成本分段所有矿体的回采工作。
与现有技术相比，本方案具有如下有益的效果：
(1)一步进路预留间柱可临时做充填挡墙使用，避免了单独施工挡墙，从而减少了工作量，有效提高回采效率；
(2)一步、二步进路充填时配备的混凝土挡墙上预留多个泄水孔，多个泄水孔沿混凝土挡墙高度方向均匀布置，泄水孔接水管泄水，泄水管与混凝土挡墙要搭接牢靠，挡墙顶板架设一条充填管路和一条回水管路，充填管路与回水管路分别用锚杆固定在联络道顶部，充填时通过泄水管将多余的水排出，进而可以控制实现充填体的完全接顶；充填高度2m，预留1m补偿空间；
(3)划分多个采区，可同时施工一步及二步沿脉进路，更可以同时施工多个一步沿脉进路和二步沿脉进路，由此，可以提高矿石回采效率；
(4)针对缓倾斜中厚破碎及以上矿体回采，由于将矿体沿厚度方向划分为多个矿带，间隔分次开采，所以采场顶板暴露面积小，安全系数高，贫损两率低，能够最大限度的回收矿产资源；
(5)通过确定合理的一步超前二步开采层数，可有效提高回采安全系数，同时提高回采效率。
进一步地，上述步骤中二步进路掘进开采工作为，先施工较小规格平巷，然后采用后退式劈帮压顶回采，劈帮至充填体，最终达到二步进路规格，同时回采一步进路预留间柱。
采用上述进一步方案的有益效果是，可以进一步降低采场顶板暴露面积，提高施工的安全系数。
进一步地，充填时可依据回采过程中对充填体强度需求而选择分级尾砂充填或胶结充填，从而降低采矿成本，若待充填部位的周边已有胶结充填体，则可选择分级尾砂进行充填。
采用上述进一步方案的有益效果是，当一步进路采用强度足够高的胶结填充时，交错的二步进路可以选择分级尾砂进行填充，降低充填成本。
进一步，步骤(4)中，胶结充填灰砂比控制在1∶8，充填浓度控制为60％－70％。
采用上述进一步方案的有益效果是，充填体强度高，实现对采空区的有效填充和支撑，提高作业安全系数。
进一步地，针对采场联络道设计较少的情况下，可以仅施工一条脉外集中井供各采场联络道共用，从而有效减少采准工程量。
进一步，靠近矿体上下盘边界的进路可根据实际情况减小施工规格，从而有效降低矿石贫化率。
进一步，回采过程中破碎区域、交叉口暴露面积较大区域等支护措施要及时跟进，确保安全生产。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：安全而高效地完成回采流程，最大限度的回收矿产资源。
进一步，作为充填挡墙的一步预留间柱高度不得超过混凝土挡墙高度0.2m以上。
进一步，充填结束后，由采场泄水管将采场内的水转移至进路巷道，通过泄水井流至下中段水沟内排出。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：确保胶结充填质量，提高充填体的强度，且由于多个进路在高度方向上是分层施工，所以单个进路充填时不影响其它临近作业面的施工。
附图说明
图1为本发明中矿道的第一视角结构示意图；
图2是图1中C－C面的剖视结构示意图；
图3是图2视角下对一步矿带开采完毕时示意图；
图4是图2视角下对一步矿带进行填充后示意图；
图5是图1中B－B面剖视视角下一步进路部分开采示意图；
图6是图1中B－B面剖视视角下一步进路开采完、二步进路部分开采状态示意图；
图7为图1中B－B面剖视视角下本分段开采完毕状态示意图。
附图标记说明：1、下中段脉外平巷；2.1、一分段脉外平巷；2.2、二分段脉外平巷；2.3、三分段脉外平巷；3、中间采场联络道；3.1、中间穿脉巷道；3’、左一采场联络道；3’－1、左一穿脉巷道；3”、右一采场联络道；3”－1、右一穿脉巷道；4、左侧采场联络道；4.1、左侧穿脉巷道；5、右侧采场联络道；5.1、右侧穿脉巷道；6、预留间柱；7、矿体；8、集中井；9、斜坡道；10、段巷联络道；11、充填体；12、进风行人泄水井；13、上中段平巷；14、一步矿带；15、二步矿带。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在本申请的描述中，需要说明的是，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对关系，是以说明书附图的附图方向来进行说明的，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能会发生改变。
以下结合附图1－7对本发明的原理和特征进行描述，以某矿区－420米中段至－380米中段采场回采为例：
(1)从－420m处的下中段脉外平巷1处施工斜坡道9连通至－380m处的上中段平巷13，自斜坡道9依次施工若干脉外平巷－分段巷，如图1所示，包括一分段脉外平巷2.1、二分段脉外平巷2.2、，三分段脉外平巷2.3，首先自一分段脉外平巷2.1按照一定的间距分别施工若干采场联络道，如图1所示，包括中间采场联络道3、左侧采场联络道4、右侧采场联络道5至矿体下盘拉底水平，还包括右一采场联络道3’和左一采场联络道3”。
在此，定义中间采场联络道3为一步进路联络道，则与其相邻的左侧采场联络道4、右侧采场联络道5均为二步进路联络道；
自－420m中段施工集中井8分别连通一分段脉外平巷2.1、二分段脉外平巷2.2、，三分段脉外平巷2.3，如图5所示，其中一分段脉外平巷2.1、二分段脉外平巷2.2需要经段巷联络道连接至集中井8；
各采场联络道的规格均为2.6m＊2.5m，所有矿石均用斗容为1m3铲运机经中间采场联络道3和段巷联络道10运至集中井8。
沿中间采场联络道3施工中间穿脉巷道3.1、沿左侧采场联络道4施工左侧穿脉巷道4.1、沿右侧采场联络道5施工右侧穿脉巷道5.1，探明矿体，由于中间采场联络道3为一步进路联络道，故中间穿脉巷道3.1为一步进路穿脉巷道，左侧穿脉巷道4.1、右侧穿脉巷道5.1为二步进路穿脉巷道。
(2)根据上述步骤中探秘的矿体及其稳定性，沿矿体厚度方向将矿体划分为若干矿带，如图2所示，将矿带间隔交错定义为若干一步矿带14和二步矿带15，一步矿带14的开采规格为一步进路规格，二步矿带15的开采规则为二步进路规格。
(3)从中间穿脉巷道3.1开始，于脉内向相邻的二步进路穿脉巷道，即左侧穿脉巷道4.1、右侧穿脉巷道5.1分别实施沿脉掘进开采，掘进规格为一步进路规格3.0m＊3.0m，至距离相邻二步进路穿脉巷道2米处为止，剩余的2米矿体形成预留间柱6对矿道进行支撑，如图3所示；
(4)于中间采场联络道3与中间穿脉巷道3.1交界处施工混凝土挡墙后，对已开采的一步矿带和中间穿脉巷道3.1进行胶结充填，胶结充填灰砂比1：8，充填浓度60％，混凝土挡墙厚度1.0m，高度2m，确保密封性；充填高度＜采空高度，充填后确保预留出开采下一分层的落矿补偿空间；对一步进路采场联络道即中间联络道3进行压顶，确保采场下盘边界处底板与胶结充填面的高度一致，便于下一步对中间穿脉巷道3.1和一步矿带进行分层落矿。
(5)将步骤(4)中充填区域按照一步进路规格分层落矿完毕，分层落矿高度3.0－3.3m；
(6)重复步骤(4)(5)，实现一步进路穿脉巷道与一步矿带的接续充填和落矿；具体重复次数，根据矿体的稳定性灵活确定调整，一步矿带开采后的状态如图5所示；本例中，使一步进路超前二步进路3个分层，即一步进路比二步进路多落矿3层，每层落矿完毕后填充2米，故一步进路填充量高度达到6m。
(7)于左侧穿脉巷道4.1、右侧穿脉巷道5.1向中间穿脉巷道3.1方向施工二步进路掘进，至中间穿脉巷道的充填体11处。
由于本例中，左侧穿脉巷道4.1与右侧穿脉巷道5.1背向中间穿脉巷道3.1的方向也有未开采的矿带，所以本例中，此步还包括从左侧穿脉巷道4.1向左一穿脉巷道3”－1、从右侧穿脉巷道5.1向右一穿脉巷道3’－1沿脉掘进开采，因为这个方向上是首次开采，所以可以按照一步进路规格进行开采，即本申请中，所谓一步进路、二步进路实际为相对的概念，只要是对本矿块的首次开采，均可称为是一步进路，若是对已完成一步进路开采的余矿进行开采，则为二步进路。
二步进路先施工规格2.6m＊2.5m平巷，然后后退式劈帮压顶回采，根据矿体稳定情况，在合适的位置预留点柱进行支撑，最终达到4m＊3m的二步进路规格，劈帮至充填体。
(8)拉底层结束后，组织二步进路充填，在左侧采场联络道4与左侧穿脉巷道4.1交界处、右侧采场联络道5与右侧穿脉巷道5.1交界处施工混凝土挡墙，然后对已开采的二步矿带及二步穿脉巷道进行充填，充填高度＜采空高度，充填后确保预留出开采下一分层的落矿补偿空间；对二步进路采场联络道进行压顶，确保采场下盘边界处底板与胶结充填面的高度一致，如图6所示，图5中一步矿带之间的二步矿带部分被填充了充填体；本例中，充填2m，补偿空间1m；所有二步进路均可采用分级尾砂充填或胶结充填，控制落矿补偿空间在1m。
(9)将二步进路穿脉巷道与二步矿带充填区域按照二步进路规格进行一次落矿；
(10)依次重复步骤(6)和步骤(8)、(9)，实现二步进路穿脉巷道与二步矿带充填区域的接续填充和落矿；随左侧采场联络道4和右侧采场联络道5压顶逐层回采至铲运机爬坡极限9°－11°，如图7所示，然后升层至从二分段脉外平巷2.2开始开采。
(11)返回步骤(3)，保持一步进路始终超前二步进路，直至完成本分段所有矿体的回采工作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种上向水平沿脉进路分步回采胶结充填采矿方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)从脉外平巷施工若干条采场联络道至矿体下盘拉底水平，相邻采场联络道之间的间距按照矿体稳定性确定，定义相邻两条采场联络道中的一条为一步进路联络道，另一条为二步进路联络道；从一步进路联络道处施工一步进路穿脉巷道，从二步进路联络道处施工二步进路穿脉巷道；
(2)根据矿体稳定性，沿矿体厚度方向将矿体划分为若干矿带，相邻矿带分别设为一步矿带和二步矿带，一步矿带的开采规格为一步进路规格，二步矿带的开采规则为二步进路规格；
(3)从一步进路穿脉巷道开始向相邻的二步进路穿脉巷道方向施工，对当前穿脉巷道内的一步矿带实施沿脉掘进开采，掘进至距离相邻二步进路穿脉巷道n米为止，剩余的n米矿体形成预留间柱对矿道进行支撑；
(4)在一步进路联络道与一步进路穿脉巷道交界处施工混凝土挡墙，对已开采的一步矿带及一步穿脉巷道进行胶结充填，充填高度＜采空高度；对一步进路采场联络道进行压顶；
(5)将步骤(4)中的一步进路穿脉巷道、一步矿带中充填区域按照一步进路规格进行一次落矿；
(6)：重复步骤(4)(5)实现一步进路穿脉巷道与一步矿带的接续充填和落矿；
(7)进行相邻二步进路开采施工，从与已开采的一步进路穿脉巷道相邻的二步进路穿脉巷道开始，向已开采的一步进路穿脉巷道方向施工，对二步矿带实施沿脉掘进开采，掘进至已开采的一步进路穿脉巷道的填充体处为止；
(8)在二步进路采场联络道与二步进路穿脉巷道交界处施工混凝土挡墙，然后对已开采的二步矿带及二步穿脉巷道进行充填，充填高度＜采空高度；对二步进路采场联络道进行压顶；
(9)：将二步进路穿脉巷道与二步矿带充填区域按照二步进路规格进行一次落矿；
(10)：依次重复步骤(6)和步骤(8)、(9)；
(11)返回步骤(3)，保持一步进路始终超前二步进路，直至完成本分段所有矿体的回采工作。
2.根据权利要求1所述的上向水平沿脉进路分步回采胶结充填采矿方法，其特征在于，在对已开采一步矿带相邻的二步矿带进行开采施工时，先施工较小规格平巷，然后采用后退式劈帮压顶回采，最终达到二步设计规格。
3.根据权利要求1所述的上向水平沿脉进路分步回采胶结充填采矿方法，其特征在于，在对已开采一步矿带相邻的二步矿带进行开采施工时，同时回采一步矿带中的预留间柱，劈帮至充填体。
4.根据权利要求1所述的上向水平沿脉进路分步回采胶结充填采矿方法，其特征在于，步骤(4)中，胶结充填灰砂比控制在1∶8，充填浓度控制为60％－70％。
5.根据权利要求1所述的上向水平沿脉进路分步回采胶结充填采矿方法，其特征在于，二步进路充填方式可依据回采过程中对充填体强度需求选择分级尾砂充填或胶结充填。
6.根据权利要求1所述的上向水平沿脉进路分步回采胶结充填采矿方法，其特征在于，所述混凝土挡墙上设有至少一个泄水孔。
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| 盘区上向分层进路阶梯式回采充填采矿方法应用研究;佟磊等;《有色金属(矿山部分)》;20180925(第05期);全文 * |
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