CN113431580A - 一种适用于中厚矿体的联合采矿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于中厚矿体的联合采矿方法，包括步骤：竖直方向将待采矿体划分为阶段，阶段内各分段布置运输巷道，各分段通过脉外斜坡道联通，采场通过联络巷道与各分段运输巷联通；水平方向沿矿体走向将待采矿体划分为矿房、矿柱，矿房采用宽进路式上向水平分层充填采矿法进行回采，矿柱采用宽进路式上向水平分层充填采矿法联合中深孔分段嗣后充填采矿法进行回采，矿房、矿柱中各采场垂直矿体走向进行布置；先回采矿房，再回采矿柱；矿房、矿柱中采场整体上采取自下向上回采顺序，矿房、矿柱内多个采场实现同步回采；矿房、矿柱中先回采采场为后回采采场提供安全、高效开采环境。适用于地下金属非金属矿山中厚矿体，能够实现此类矿体协同高效开采。
Description
技术领域
本发明涉及采矿技术领域，主要涉及一种中厚矿体的开采方法。
背景技术
地下金属/非金属矿山的待采矿体在长期复杂地质构造运动作用下，矿体内岩石整体性发生破坏，特别是当矿体赋存于千米以下时，受深井高地应力作用影响，采场在回采过程中，一旦采场暴露空间过大、暴露时间过长，采场顶板及两帮容易失稳，容易造成采场冒落甚至塌方，常导致矿石损失过大，影响矿山企业经济效益。
在面对中厚矿体开采时，为保障采场生产能力，通常采用的技术手段是：将矿体沿走向划分为若干矿房，矿房垂直矿体走向布置，采用“隔一采一”方式实现多采场同时回采；矿房回采时，先施工小断面通道至矿体上盘，再采用机械化设备由下盘向上盘“扩刷式采矿”；采场回采完毕充填过程中预留部分空间作为下分层回采爆破补偿空间；矿房在竖向方向超前相邻矿房一定高度后进行接顶充填，交替回采相邻矿房。由于采场换层预留了爆破空间以及可实现机械化设备大能力采矿，该种回采方案生产效率相对较高，但采用“隔一采一”方式回采时，部分矿房回采时两侧均为充填体，由于充填体自身强度不足、接触面不规整以及采场存在爆破补偿空间，该部分矿房回采安全隐患较大，回采损失率、贫化率较高；特别是赋存在深部区域的矿体，在高地应力及爆破振动作用下，矿房回采过程中由于爆破补偿空间的存在，经常出现未回采区域顶板垮塌、冒落，特别是两侧充填体状态下矿房回采效率极低、安全风险巨大，一旦出现顶板塌落、冒落等险情，将极大制约矿体整体开采效率，也会导致较多矿石损失。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种适用于中厚矿体的联合采矿方法，以缓解现有高应力区域中厚矿体开采时，开采效率低、安全性差、矿石损失率高等技术问题，实现高地应力环境下中厚矿体协同高效开采。
本发明的技术方案如下：
一种适用于中厚矿体的联合采矿方法，其特征在于：
沿竖向将待采矿体划分为多个开采阶段，阶段内各分段布置运输巷道，各分段通过脉外斜坡道联通；采场通过联络巷道与各分段运输巷道联通；
水平方向上，沿矿体走向将待采矿体划分为矿房和矿柱，矿房和矿柱间隔布置；矿房和矿柱中各采场垂直矿体走向进行布置；
矿房采用宽进路式上向水平分层充填采矿法进行回采；矿柱采用宽进路式上向水平分层充填采矿法联合中深孔分段嗣后充填采矿法进行回采；
矿房和矿柱中采场整体上采取自下向上回采顺序，矿房、矿柱内多个采场实现同步回采；先回采矿房，再回采矿柱。
优选地，所述开采阶段的划分方法为：以上阶段顶柱与下阶段顶柱范围不重叠为原则，多个开采阶段同时进行回采；所述各分段的划分方法为：在对待采矿体岩体质量进行分级基础上，对不同采矿方法采场最大允许暴露体积进行评定，以中深孔采场允许采空区暴露高度为依据，确定分段高度。
优选地，矿房宽度为三个宽进路采场宽度，采场长度为矿体厚度；矿柱宽度为两个宽进路采场宽度与一个中深孔采场宽度之和，采场长度为矿体厚度。
优选地，矿房回采中，采场采用宽进路全断面施工方法一次性由矿体下盘施工至矿体上盘，宽进路两侧不留临时矿柱；相邻两个宽进路采场共用充填回风天井，充填回风天井布置在相邻两宽进路采场交界临近矿体下盘位置，充填回风天井由中部宽进路采场施工，分段与分段间倒段施工并贯通充填回风天井；矿房三个宽进路采场采取“中间间隔、两侧同步”回采顺序，整体上自下向上进行回采。
优选地，矿柱回采中，矿柱两个宽进路采场布置于中深孔采场两翼，先回采宽进路采场，再回采中深孔采场；两个宽进路采场同步自下向上回采，宽进路一次性由矿体下盘施工至矿体上盘，宽进路两侧不留临时矿柱；两个宽进路采场不单独施工充填回风天井，共用布置在脉外由中深孔采场联络巷道施工回风天井；脉外回风天井贯通相邻两分段中深孔采场联络巷道；两个宽进路采场除回采本采场矿石外，还负责回采中深孔采场对应“上盘三角”部分矿体，该部分矿体由两进路采场负责回采；中深孔采场靠近上盘已充填“三角”区域施工切割天井，切割天井贯通上、下分段中深孔采场脉内切割巷，中深孔采场以切割井为自由面由上盘向下盘后退式连续回采，中深孔采场回采结束后随即充填。
优选地，同分段内，矿房中宽进路采场均超前矿柱内宽进路采场回采；同阶段内，矿房中部分宽进路采场与矿柱内宽进路采场同步回采。
优选地，矿房及矿柱内各宽进路采场回采时一侧为原岩，另一侧为充填体；矿柱内中深孔嗣后充填采矿法采场两侧及上盘均为充填体。
本发明的积极效果在于：
（1）、本发明针对高地应力区域中厚矿体常规预留爆破补偿空间采矿方法应用中存在矿石损失大、安全风险高、顶板垮塌冒落现象频发等实际问题，提出以采用垂直走向宽进路采场为主要采矿方法回采方案，根本上杜绝因未回采区域爆破补偿空间存在造成顶板垮塌冒落现象发生；
（2）、矿房三个宽进路采场采用“中间间隔、两侧同步”回采顺序，在避免采场回采处于两侧充填体不利开采环境的同时，通过两翼采场同步回采提高矿房整体回采效率；
（3）、矿柱两翼宽进路采场先采，回采过程中一并将中深孔采场上盘“三角区域”矿体进行回采，并采用高比例胶结体进行充填，解决常规垂直走向布置中深孔采场面临上盘“三角区域”矿体难采、损贫两率较高等问题；
（4）、先采矿房、再采矿柱，矿房及矿柱宽进路采场回采后，为矿柱中深孔采场提供了两侧、上盘高比例充填体开采环境，使矿柱中深孔采场在更低的地应力环境下开采，有利于保障矿柱回采安全；
（5）、矿柱回采通过两翼宽进路先回采，上盘“三角区域”矿体超前回采，使中深孔采场两翼、上盘均处于高比例充填体开采环境，实现中深孔采场低地应力环境下高效回采，有利于提高整体回采效率；
（6）、宽进路式上向水平分层充填采矿法联合中深孔分段嗣后充填采矿法解决高地应力区域中厚矿体常规方法开采安全风险高、矿石损失大、综合生产效率低等实际问题，通过多采场同步回采提高整体回采效率，通过合理调整各采场回采顺序，对地应力进行调控，先回采采场为后回采采场创造安全、低地应力、可规模化开采的有利环境，从而实现高地应力区域中厚矿体协同高效采矿。
附图说明
图1是本发明实施例的矿房回采主视图。
图2是本发明实施例的矿房回采左视图。
图3是本发明实施例的矿房回采俯视图。
图4是本发明实施例的矿柱回采主视图。
图5是本发明实施例的矿柱回采左视图。
图6是本发明实施例的矿柱回采俯视图。
图中，1：矿房，2：矿柱，3：顶柱，4：充填体，5：待采矿体。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步描述。
本发明的方法是：沿竖向，将待采矿体5划分为多个开采阶段，阶段内各分段布置运输巷道，各分段通过脉外斜坡道联通，采场通过联络巷道与各分段运输巷联通；开采阶段的划分方法为：以上阶段顶柱3与下阶段顶柱3范围不重叠为原则，多开采阶段可同时进行回采；各分段的划分方法为：在对待采矿体5岩体质量进行分级基础上，对不同采矿方法采场最大允许暴露体积进行评定，以中深孔采场允许采空区暴露高度为参考，确定分段高度；水平方向上，沿矿体走向将待采矿体5划分为矿房1、矿柱2，矿房1、矿柱2间隔连续布置；矿房1、矿柱2中各采场垂直矿体走向进行布置；矿房1、矿柱2中采场整体上采取自下向上回采顺序，矿房1、矿柱2内多个采场实现同步回采；先回采矿房1，再回采矿柱2。
矿房1宽度为三个宽进路采场宽度，采场长度为矿体厚度。矿柱2宽度为两个宽进路采场宽度与一个中深孔采场宽度之和，采场长度为矿体厚度。
矿房1采用宽进路式上向水平分层充填采矿法进行回采；矿房采场采用宽进路全断面施工方法一次性由矿体下盘施工至矿体上盘，宽进路两侧不留临时矿柱；相邻两个宽进路采场共用充填回风天井，充填回风天井布置在相邻两宽进路采场交界临近矿体下盘位置，充填回风天井由中部宽进路采场施工，分段与分段间倒段施工并贯通充填回风天井；矿房三个宽进路采场采取“中间间隔、两侧同步”回采顺序，整体上自下向上进行回采；
矿柱2采用宽进路式上向水平分层充填采矿法联合中深孔分段嗣后充填采矿法进行回采；矿柱两个宽进路采场布置于中深孔采场两翼，先回采宽进路采场，再回采中深孔采场；两个宽进路采场同步自下向上回采，宽进路一次性由矿体下盘施工至矿体上盘，宽进路两侧不留临时矿柱；两个宽进路采场不单独施工充填回风天井，共用布置在脉外由中深孔采场联络巷道施工回风天井；脉外回风天井贯通相邻两分段中深孔采场联络巷道；两个宽进路采场除回采本采场矿石外，还负责回采中深孔采场对应“上盘三角”部分矿体，该部分矿体由两进路采场负责回采；中深孔采场靠近上盘已充填“三角”区域施工切割天井，切割天井贯通上、下分段中深孔采场脉内切割巷，中深孔采场以切割井为自由面由上盘向下盘后退式连续回采，中深孔采场回采结束后随即充填。
矿房1及矿柱2内各宽进路采场回采时一侧为原岩，另一侧为充填体4。矿柱内中深孔嗣后充填采矿法采场两侧及上盘均为充填体4。同分段内，矿房1中宽进路采场均超前矿柱内宽进路采场回采。同阶段内，矿房1中部分宽进路采场与矿柱2内宽进路采场可同步回采。
如图1、图2和图3，本发明实施例的采矿方法中矿房1采用宽进路式上向水平分层充填采矿法进行回采，采场垂直矿体走向布置；矿房1由三个宽进路采场构成，各宽进路采场按照图例中标定（①~⑳）顺序进行回采，矿房1整体回采按照由下向上回采顺序；两翼宽进路采场同步回采，中间宽进路采场滞后回采；各采场通过联络巷道与各中分段巷联通，部分联络巷道共用；相邻宽进路采场共用通风充填天井，通风充填布置于采场交界并靠近矿体下盘侧；通风充填天井由中间宽进路采场负责施工，上下分段巷间进行贯通，通风充填天井倒段形成；各宽进路回采时至少一侧为原岩，至少一侧揭露通风充填天井；各宽进路采场回采结束后，通过敷设于通风充填天井内充填管路实现接顶充填。
如图4、图5和图6，本发明实施例的采矿方法中矿柱2采用宽进路式上向水平分层充填采矿法联合中深孔分段嗣后充填采矿法进行联合回采，采场垂直矿体走向布置；矿柱2由两个宽进路采场和一个中深孔采场构成，两个宽进路采场布置于中深孔采场两翼；两个宽进路采场按照图例中标定（①~⑩）顺序进行同步回采，矿柱2整体回采按照由下向上回采顺序；先回采两翼宽进路采场，再回采中深孔采场；各采场通过联络巷道与各中分段巷联通，部分联络巷道共用；两个宽进路采场共用通风充填天井，通风充填天井布置于脉外，由各中深孔采场联络巷道通过分段贯通上分段采场联络巷道倒段形成；两翼宽进路采场施工到上盘后，将中深孔采场上盘“三角区域”矿体一并回采，并采用高比例胶结体进行充填，上盘“三角区域”回采后靠近下盘一侧呈90°倾角；两翼宽进路采场由下分段回采至上分段后，中深孔采场在临近上盘已充填“三角区域”施工切割天井，以切割天井为自由面由上盘向下盘后退式回采，中深孔采场回采结束后由上分段采场联络巷道进行接顶充填。
以下是本发明实施例的具体回采步骤：
（1）、由分段施工采场联络巷道到达矿房矿体下盘，由矿房中间宽进路采场施工两翼通风充填天井与上分段采场联络巷道贯通，此时采场通风天井形成，采场具备回采条件；
（2）、矿房1三个宽进路采场按照图1中标定（①~⑳）顺序进行回采，各宽进路采场由下盘向上盘全断面推进，进路回采过程中两翼不预留矿柱；
（3）、各采场回采结束后，通过敷设至通风充填天井内充填管路实现接顶充填；
（4）、矿房1整体回采结束后，矿柱2具备回采条件；
（5）、由分段施工采场联络巷道到达矿柱矿体下盘，由中深孔采场联络巷道施工通风充填天井与上分段采场联络巷道贯通，此时采场通风天井形成，采场具备回采条件；
（6）、先施工中深孔采场两翼宽进路采场，两翼宽进路采场按照图4中标定（①~⑩）顺序进行回采，各宽进路采场由下盘向上盘全断面推进，进路回采过程中两翼不预留矿柱；
（7）、两翼宽进路采场施工至矿体上盘后，将中深孔采场上盘“三角区域”矿体一并回采，并采用高比例胶结体对中深孔采场上盘“三角区域”空区进行充填；
（8）、两翼宽进路采场由下分段回采至上分段后，两翼宽进路采场暂停继续向上回采，开始进行中深孔采场回采；
（9）、中深孔采场在临近上盘已充填“三角区域”施工切割天井，以切割天
井为自由面由上盘向下盘后退式回采，中深孔采场回采结束后由上分段采场联络巷道进行接顶充填；
（10）、重复步骤（6）~（9），完成矿柱2整体回采。
Claims (7)
1.一种适用于中厚矿体的联合采矿方法，其特征在于：
沿竖向将待采矿体划分为多个开采阶段，阶段内各分段布置运输巷道，各分段通过脉外斜坡道联通；采场通过联络巷道与各分段运输巷道联通；
水平方向上，沿矿体走向将待采矿体划分为矿房和矿柱，矿房和矿柱间隔布置；矿房和矿柱中各采场垂直矿体走向进行布置；
矿房采用宽进路式上向水平分层充填采矿法进行回采；矿柱采用宽进路式上向水平分层充填采矿法联合中深孔分段嗣后充填采矿法进行回采；
矿房和矿柱中采场整体上采取自下向上回采顺序，矿房、矿柱内多个采场实现同步回采；先回采矿房，再回采矿柱。
2.根据权利要求1所述的适用于中厚矿体的联合采矿方法，其特征在于：所述开采阶段的划分方法为：以上阶段顶柱与下阶段顶柱范围不重叠为原则，多个开采阶段同时进行回采；所述各分段的划分方法为：在对待采矿体岩体质量进行分级基础上，对不同采矿方法采场最大允许暴露体积进行评定，以中深孔采场允许采空区暴露高度为依据，确定分段高度。
3.根据权利要求1所述的适用于中厚矿体的联合采矿方法，其特征在于：矿房宽度为三个宽进路采场宽度，采场长度为矿体厚度；矿柱宽度为两个宽进路采场宽度与一个中深孔采场宽度之和，采场长度为矿体厚度。
4.根据权利要求1所述的适用于中厚矿体的联合采矿方法，其特征在于：
矿房回采中，采场采用宽进路全断面施工方法一次性由矿体下盘施工至矿体上盘，宽进路两侧不留临时矿柱；相邻两个宽进路采场共用充填回风天井，充填回风天井布置在相邻两宽进路采场交界临近矿体下盘位置，充填回风天井由中部宽进路采场施工，分段与分段间倒段施工并贯通充填回风天井；矿房三个宽进路采场采取“中间间隔、两侧同步”回采顺序，整体上自下向上进行回采。
5.根据权利要求1所述的适用于中厚矿体的联合采矿方法，其特征在于：矿柱回采中，矿柱两个宽进路采场布置于中深孔采场两翼，先回采宽进路采场，再回采中深孔采场；两个宽进路采场同步自下向上回采，宽进路一次性由矿体下盘施工至矿体上盘，宽进路两侧不留临时矿柱；两个宽进路采场不单独施工充填回风天井，共用布置在脉外由中深孔采场联络巷道施工回风天井；脉外回风天井贯通相邻两分段中深孔采场联络巷道；两个宽进路采场除回采本采场矿石外，还负责回采中深孔采场对应“上盘三角”部分矿体，该部分矿体由两进路采场负责回采；中深孔采场靠近上盘已充填“三角”区域施工切割天井，切割天井贯通上、下分段中深孔采场脉内切割巷，中深孔采场以切割井为自由面由上盘向下盘后退式连续回采，中深孔采场回采结束后随即充填。
6.根据权利要求1所述的适用于中厚矿体的联合采矿方法，其特征在于：同分段内，矿房中宽进路采场均超前矿柱内宽进路采场回采；同阶段内，矿房中部分宽进路采场与矿柱内宽进路采场同步回采。
7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的适用于中厚矿体的联合采矿方法，其特征在于：矿房及矿柱内各宽进路采场回采时一侧为原岩，另一侧为充填体；矿柱内中深孔嗣后充填采矿法采场两侧及上盘均为充填体。
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