CN113586058B - 一种上向水平分层沿走向进路分步开采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种上向水平分层沿走向进路分步开采方法，包括：(1)、将采场脉外巷道进行分段，同时对每一分段的脉外巷道进行分层；(2)、在某一线路采场最底层横穿采场的方向上布置通道进行施工，施工至矿体上盘后布置采进路；(3)、在采进路施工完成后在采场下盘位置以外打板墙充填；(4)、充填结束后横穿采场压顶施工换层至上一分层，在横穿采场方向上施工至矿体上盘；(5)、循环上述步骤进行上采，直至结束。本公开所述方法能够兼顾生产效率、成本以及安全等方面，具有回采效率高、成本低、安全性高等优势，解决了现有技术中针对缓倾斜薄矿体的开采方法无法同时兼顾上述效果的问题。
Description
技术领域
本发明涉及矿体开采方法，具体涉及一种上向水平分层沿走向进路分步开采方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
矿体根据其厚度分为中厚矿体和薄矿体，根据其倾斜角度分为缓倾斜和急倾斜，不同特点的矿体结构有由于其存在的困难不同，因此开采方法并不存在通用性，需要针对特定的矿体结构类型选择相适应的开采方法。具体的，对于倾角在30°左右，厚度在15-20m之间的缓倾斜薄矿体一直是开采方法的难点，原因在于：由于具有一定的倾斜角度，因此此类型矿体开采区域空间狭小，角度比较缓的特征也造成了爆落的矿体无法通过自重顺利溜下，无法使用机械设备、生产效率低、成本高、贫化损失大。同时，由于矿体较薄，采用穿脉分步开采成本较高，故现多采用上向水平分层沿走向后退式逐条进路随采随充填的方法进行回采。此方法要求进路充填必须保证接顶，每一循环必须布置掏槽眼，凿岩及爆破效率低。相邻进路开采时，一侧充填不接顶造成顶板暴露面积的增大，限制采场规格的提高，同时增加了支护成本。且板墙需逐条搭建，充填成本高、效率低。
如图1和2所示，现有技术中的上述开采方法采用1#-4#进路依次回采的方法，每采完一条进路则在线路南穿中打板墙进行充填，充填接顶后则回采下一条进路，板墙位置见图中所示。若为提高采矿效率，采用1#进路和2#进路同时回采的方式，回采结束后同时打板墙进行充填，此时板墙位置需要在1#东、1#西、3#东、3#西进路中均打板墙，充填结束后再回采2#进路和4#进路。此种方法在充填时需多打一倍的板墙，充填成本高。且板墙位置通常与南穿有一点距离，这就导致充填进路与南穿的十字位置的顶板面积暴露较大，且持续试件较长，这增加了安全风险，如图3所示。在采完1#和3#进路后，再依次或同时回采2#和4#进路。从中可以可以看出，此种方法板墙搭建成本高，耗费时间长，且空顶面积大，影响安全作业，虽然可以提高生产效率，但是可行性差。
由上述可知，现有技术中对于缓倾斜薄矿体这一矿体结构而言，其开采方法无法在兼顾生产效率的同时降低成本、保证安全作业。
发明内容
为了克服上述问题，本发明设计了一种上向水平分层沿走向进路分步开采方法，对采场结构参数、回采工艺及充填等工序进行优化设计，能够提高采场回采效率、降低充填及支护成本、保证采场安全。
基于上述研究成果，本公开提供以下技术方案：
本公开第一方面，提供一种上向水平分层沿走向进路分步开采方法，包括：
(1)、将采场脉外巷道进行分段，同时对每一分段的脉外巷道进行分层；
(2)、在某一线路采场最底层横穿采场的方向上布置通道进行施工，施工至矿体上盘后布置采进路；
(3)、在采进路施工完成后在采场下盘位置以外打板墙充填；
(4)、充填结束后横穿采场压顶施工换层至上一分层，在横穿采场方向上施工至矿体上盘；
(5)、循环上述步骤进行上采，直至结束。
本公开第二方面，提供上述上向水平分层沿走向进路分步开采方法在矿体开采方面的应用，所述矿体为缓倾斜薄矿体，进一步，所述缓倾斜薄矿体厚度为15-20m，倾角为5°-30°。
本公开一个或多个具体实施方式至少取得了以下技术效果：
(1)生产效率高：本公开采用多进路同时回采的方法，提高了回采效率；考虑从两边线路横穿采场方向处向中间线路横穿采场方向将进路矿体采出，克服了现有技术中两进路同时回采带来的成本高、安全性低的问题，且进路长度为原开采方法的2倍，显著提高了生产效率。
(2)工艺方法简单：本公开根据采场厚度进行分段分层处理，每一层以及每一层的回采、充填等工序都相互独立，降低了工艺的复杂程度；
(3)安全程度高：本公开在采场进路充填时保留未接顶空间，在上层进路施工时提供了爆破自由面，同时为顶板光面爆破提供了较好的条件。顶板光面爆破效果更好，顶板围岩扰动较小、顶板裂隙发育不充分。完整围岩减少了顶板支护工作量，有效减少了顶板围岩垮落安全隐患。
综上，本公开所述方法能够兼顾生产效率、成本以及安全等方面，具有回采效率高、成本低、安全性高等优势，解决了现有技术中针对缓倾斜薄矿体的开采方法无法同时兼顾上述效果的问题。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1为现有技术中开采方法135线采场平面图；
图2为现有技术中开采方法135线采场剖面图，其中箭头代表开采方向；
图3为现有技术中多进路同时回采方法的平面图，其中上面圆圈部分代表3#西板墙和3#东板墙，下面圆圈部分代表1#西板墙和1#东板墙；
图4为本发明实施例1中135线采场剖面图，其中①代表一步采进路，①1#代表一步采1#进路，依此进行类推；
图5本发明实施例1中135线一分段脉外巷平分层采场平面图；
图6为本发明实施例1中一分段平分层一步采平面图；
图7为本发明实施例1中一分段平分层一步采剖面图；
图8为本发明实施例1中充填后换至上向二分层的剖面图；
图9为本发明实施例1中一分段上向二分层一步采进路剖面图；
图10为本发明实施例1中二步采下向二分层换层联络道及南穿剖面图；
图11为本发明实施例1中二步采下向二分层一步采进路剖面图；
图12为本发明实施例1中二分段平分层一步采进路剖面图；
图13为本发明实施例1中一分段平分层二步采进路平面图；
图14为本发明实施例1中一分段平分层二步采进路剖面图。
其中，1、135线采场，2、137线采场，3、132线采场，4、矿体上盘，5、矿体下盘，6、板墙，7、一分段脉外巷，8、二分段脉外巷，9、平分层，10、上向二分层，11、下向二分层，12、下向一分层，13、空顶区域。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中针对缓倾斜薄矿体这一矿体结构的开采方法存在生产效率、安全性以及成本方面无法兼顾的问题。因此，本公开提出了一种上向水平分层沿走向进路分步开采方法，能够有效解决上述技术问题。
本公开第一方面，提供一种上向水平分层沿走向进路分步开采方法，包括：
(1)、将采场脉外巷道进行分段，同时对每一分段的脉外巷道进行分层；
(2)、在某一线路采场最底层横穿采场的方向上布置通道进行施工，施工至矿体上盘后布置采进路；
(3)、在采进路施工完成后在采场下盘位置以外打板墙充填；
(4)、充填结束后横穿采场压顶施工换层至上一分层，在横穿采场方向上施工至矿体上盘；
(5)、循环上述步骤进行上采，直至结束。
在一种典型实施方式中，步骤(1)中，将一分段脉外巷从上至下分为上向二分层和平分层，将二分段脉外巷从上至下分为上向二分层、平分层、下向一分层、下向二分层，之所以这样分层，是考虑到缓倾斜薄矿体的自身结构特点，其矿岩界线明显，上盘围岩节理裂隙构造发育，呈块状、碎块状，局部隐形节理发育，且于矿体之间普遍存在土层，下盘节理裂隙发育不明显，属稳固岩层。发明人不断通过研究优化发现，上述分层方式能够很好的适应缓倾斜薄矿体的结构特点，满足本申请在生产效率、成本和安全性上的需求。
在一种典型实施方式中，步骤(2)中，所述横穿采场的方向为采场南穿方向，是根据矿层的走向进行选择的。
在一种典型实施方式中，步骤(2)中，所述采进路包括一步采进路1#和一步采进路2#，进一步，一步采进路1#和一步采进路2#同时施工，以提高采矿效率。进一步，所述一步采进路规格为5*4㎡四分之一三心拱。
在一种典型实施方式中，步骤(3)中，在采进路施工至步骤(2)中所述线路采场南穿相邻线路的采场南穿通道2-3m时停止施工，设立保护矿柱，目的在于避免进路与南穿通道打透，从而使步骤(2)中所述线路采场充填时充填浆泄露无法充填。进一步，所述矿柱尺寸为3m，作为后续二步采进路，其由所述线路的相邻两线路横穿采场向两侧施工，二步采进路施工的前提为保证所述线路的相邻两线路采场一步采进路提前施工至二分段平分层以上，二步采进路规格为3*4㎡四分之一三心拱。
在一种典型实施方式中，步骤(3)中，在一步采进路1#和一步采进路2#施工完成后，即可在所述线路采场南穿矿体下盘位置以外打板墙充填。进一步，所述进路充填未接顶(充满全部进路)，为留下上层进路施工时的爆破空间做准备。更进一步，所述充填高度为2.5-2.8m，留下1.2-1.5m高度作为上层开采时的补偿空间。优选的，所述充填高度为2.8m，留下1.2m高度作为上层开采时的补偿空间。
在一种典型实施方式中，步骤(4)中，充填结束后拆除板墙，线路南穿压顶施工换层联络道至上向二分层高度，继续在采场一步采1#、2#进路的位置压顶施工至距离相邻线路横穿采场方向2-3m处，按照上述方式充填结束后，由二分段预先施工的下向二分层换层联络道处施工南穿至矿体上盘并压顶回采一步采2#、3#进路。如此循环上采，直至结束。进一步，所述换层高度为2.8m。
本公开第二方面，提供上述上向水平分层沿走向进路分步开采方法在矿体开采方面的应用，所述矿体为缓倾斜薄矿体，进一步，所述缓倾斜薄矿体厚度为15-20m，倾角为5°-30°。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本公开的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本公开的技术方案。
本方法以玲珑金矿东风矿区为例进行说明。
1、东风矿区地质概况
东风矿区171#脉矿体呈大脉状，在走向及倾向上均呈舒缓波状，走向NE60°，倾向SE，倾角为28°～32°，平均厚度13.8m，平均品位为1.7g/t。矿石为黄铁绢英岩和黄铁绢英岩质碎裂岩，赋存于厚大断裂蚀变带中，矿体的顶底板围岩为构造破碎蚀变带和玲珑、文登超单元花岗岩。花岗岩岩石构造致密，稳固性良好。矿岩交界破碎蚀变带岩石破碎，蚀变较强烈，裂隙虽发育，但胶结程度好，岩心完整，稳固性较好。矿区水文地质条件属简单类型。矿床充水的主要因素为构造裂隙水，但富水性弱，补给来源贫乏。
2、开采方法
图4所示为135线采场剖面图，一分段脉外巷从上至下分为上向二分层和平分层，二分段脉外巷从上至下分为上向二分层、平分层、下向一分层、下向二分层；如图5所示，在南穿施工结束后，进行一步采进路1#和一步采进路2#的施工，为提高采矿效率，一步采进路1#和一步采进路2#可以同时施工，箭头表示进路的施工方向。在进路施工至距离137线采场南穿和132线采场南穿2米时停止施工，即设立保护矿柱。目的是避免进路与南穿打透，从而使135线采场充填时充填浆泄露无法充填。
在一步采进路1#和一步采进路2#施工完成后，即可在135线采场南穿矿体下盘位置以外打板墙充填，如图6和7所示。从图7的剖面图可以看出，进路充填未接顶(充满全部进路)，此为留下上层进路施工时的爆破空间做准备。此时，137线采场和132线采场未达到施工条件，可以先施工137线采场南穿和132线采场南穿，做好开采准备。
在充填结束后，135线南穿可压顶施工换层联络道(即爬坡)至上向二分层高度，再施工南穿至矿体上盘，如图8所示。
施工完南穿后，再下层一步采进路未接顶位置压顶施工二分层一步采进路，施工方向和保护矿柱留设均与平分层相同(因为是上向水平分层顺序开采，137采场和132线采场的一分层二步采进路未施工，故二分层的换层联络道及南穿自然也未施工，但应根据设计，在施工135线采场一步采进路时留出隔离矿柱，避免132和137线采场南穿施工时与进路打透，暴漏充填体)，上向二分层进路如图9所述。施工完成后依然进行充填，保留不接顶高度。
在施工完一分段上向二分层后，再由二分段脉外巷施工下向二分层换层道和下向二分层南穿，再施工一步采2#进路和一步采3#进路(因矿体倾角原因，在回采二分段下向二分层一步采进路时，因一分段上向二分层开采的一步采1#进路对应的位置已超出矿体上盘为废石，所以不再开采，而下盘处留出的空间足以布置一步采3#进路)。进路布置和充填顺序如10和11所示。
充填时依然不接顶，此处不再进行赘述。
依次循环上采，直至采至二分段平分层(此要求主要保证一步采和二步采的高差足够大，保证二步采时的安全)，如图12所示。
在二分段平分层一步采进路充填完成后，可在一分段137线采场、132线采场进行二步采进路的回采(回采的同时，二分段上向二分层一步采进路可同时进行回采)，如图13和14所示。
3、效益
本公开所述方法在东风矿区取得了良好的经济效益并提高了采矿效率。下面以上述采矿方法与原上向水平分层沿走向后退式逐条进路随采随充填的方法(进路规格4*3㎡)进行对比计算，如图1和2所示。
(1)节约施工成本
以135线采场为例，每一分层采场减少板墙搭建数目为2个，节省板墙材料费、人工费约5000元。
因为充填保留1.2米的未充填接顶空间，所以在上分层进路施工时避免了钻凿掏槽眼，从而节省了爆破材料，按照每一循环进尺2米，节省25Kg炸药计算，每分层采场节省炸药费用约25×200＝5000Kg，共节省炸药费用5000×10＝50000元。
(2)降低矿石损失率
原采矿方法进路为1/4三心拱断面，其拱形两肩位置为损失矿量。
新方法单采场每层增加回采矿量为0.84㎡×200m×2.8t/m3＝470.4t，470.4t×1.7g/t×93.2％×370元/g-470.4t×1.7g/t×176.1元/g＝134938元。
(3)提高生产效率
以原采矿方法每条进路东西迎头每天一个循环进行对比，因上述采矿方法一步采两条进路同时施工，每个迎头每天施工一个作业循环，每循环约减少钻孔一半，钻孔效率提高一倍，在总作业时间不变的情况下，每个采场每日增加开采矿量为50t×2＝100t。按当前金价370元/克计算，选矿回收率为95％，矿体平均品位为1.7g/t，克金成本为176.1元，单采场每分层生产效率提升带来效益提高约5000t×1.7g/t×93.2％×370元/g-5000t×1.7g/t×176.1元/g＝1434290元。
(4)降低安全隐患
因采场进路充填时保留1.2m高的未接顶空间，在上层进路施工时提供了爆破自由面，同时为顶板光面爆破提供了较好的条件。顶板光面爆破效果更好，顶板围岩扰动较小、顶板裂隙发育不充分。完整围岩减少了顶板支护工作量，有效减少了顶板围岩垮落安全隐患。
玲珑金矿东风矿区深部采场多为此类产状矿体，具备较好的应用条件和广阔的应用前景。此种方法的应用能为矿山带来巨大的经济效益和安全效益。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (4)
1.一种上向水平分层沿走向进路分步开采方法，其特征在于，包括：
(1)将采场脉外巷道进行分段，同时对每一分段的脉外巷道进行分层；将一分段矿体从上至下分为上向二分层和平分层，将二分段矿体从上至下分为上向二分层、平分层、下向一分层、下向二分层；
(2)在某一线路采场最底层横穿采场的方向上布置通道进行施工，施工穿脉至矿体上盘后布置采进路；所述采进路包括一步采进路1#和一步采进路2#，且一步采进路1#和一步采进路2#同时施工，以提高采矿效率；上述一步采进路1#和一步采进路2#之间所留矿柱尺寸为3m，作为后续二步采进路进行回采；
(3)在采进路施工至距离步骤（2）中所述线路采场的相邻线路采场南穿通道2-3m时停止施工，设立保护矿柱；用以阻挡采场充填时料浆流入上述相邻线路采场南穿通道；
(4)在一步采进路1#和一步采进路2#施工完成后，在采场下盘位置以外的穿脉中施工板墙对采场进行充填；保证进路充填不接顶，留下上层进路施工时的爆破空间；
(5)充填结束后横穿采场压顶施工换层至上一分层高度，在横穿采场方向上施工至矿体上盘；
(6)循环上述步骤(2)-(5)回采一步采采场至二分段平分层以上；
(7)循环上述步骤(2)-(5)对两侧二步采采场进路进行回采，直至结束；所述横穿采场的方向为采场南穿方向。
2.根据权利要求1所述的上向水平分层沿走向进路分步开采方法，其特征在于，充填高度为2.5-2.8m，留下1.2-1.5m高度作为上层开采时的补偿空间。
3.根据权利要求1所述的上向水平分层沿走向进路分步开采方法，其特征在于，步骤(5)中，充填结束后拆除板墙，在穿脉处压顶施工换层联络道至上向二分层高度，继续在采场一步采1#、2#进路的位置压顶施工至距离相邻采场穿脉2-3m处，按照步骤（4）的方式充填结束后，由二分段预先施工的下向二分层换层联络道处施工穿脉至矿体上盘并压顶回采一步采2#、3#进路；如此循环上采，直至结束；所述换层高度为2.8m。
4.权利要求1-3任一项所述的上向水平分层沿走向进路分步开采方法在矿体开采方面的应用，所述矿体为缓倾斜薄矿体，所述缓倾斜薄矿体厚度为15-20m，倾角为5o-30o。
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| AU4892079A (en) * | 1978-07-20 | 1980-01-24 | Eric Clifford Braumann | Drilling apparatus |
| CN105587318A (zh) * | 2016-01-22 | 2016-05-18 | 长沙有色冶金设计研究院有限公司 | 一种缓倾斜平行中厚矿体群连续回采的充填采矿法 |
| CN108661648A (zh) * | 2018-05-15 | 2018-10-16 | 山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿 | 一种倾斜中厚矿体的采矿方法 |
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2021
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