CN113738367B - 一种复杂破碎急倾斜薄矿脉分段崩矿下向充填采矿法 - Google Patents

一种复杂破碎急倾斜薄矿脉分段崩矿下向充填采矿法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种复杂破碎急倾斜薄矿脉分段崩矿下向充填采矿法，属于采矿工程技术领域。该方法首先将矿脉划分为中段，中段内划分分段，然后布置采准工程，在分段内通过出矿采联通达矿体，在矿体内掘进底部进路进行初步采矿作业，完成一步骤回采；再开展假顶布筋，并进行一次充填，进而进行顶部切割，然后进行二步骤回采和二次充填。以此类推，完成各分段矿体回采。本发明通过调整采充工艺，形成下向采充流程，改善采场作业环境，提高一次崩矿量，减少充填作业循环次数，具有安全性高、综合生产能力大、回采效率高等优点。借助下向采矿优势，将部分采切工程布置于矿体内部，减少围岩扰动，降低凿岩及出碴量，提高采矿技术经济性。

Description

一种复杂破碎急倾斜薄矿脉分段崩矿下向充填采矿法
技术领域
本发明涉及采矿工程技术领域，特别是指一种复杂破碎急倾斜薄矿脉分段崩矿下向充填采矿法。
背景技术
贵重及稀有金属主要赋存于急倾斜薄矿脉，属难采矿体的一种，常使用浅孔留矿法或分层/进路充填法进行开采。当矿体复杂破碎时，采用浅孔留矿法和上向充填法开采，受破碎顶板影响存在作业安全性差，生产效率低等问题。下向充填法虽能改善采场作业环境，但充填作业频繁，劳动强度大。此外，上述采矿方法均采用浅孔落矿方式，存在采场综合生产能力较低等问题。因此，优化采充工艺，提高采场稳定性，改善采场作业环境，提高机械化程度，提高一次落矿量，是实现复杂破碎急倾斜薄矿脉安全高效经济开采的有效途径。
现有技术中公开了分段崩矿底部结构跟随形成连续充填采矿法，通过矿脉分段连续推进回采，采用上向中深孔一次爆破落矿同步跟随形成底部结构，所产生废石抛至分段采空区进行充填。该方法具有生产能力大，劳动强度低等优点，但其凿岩、出矿等作业直接暴露在矿体之下，当矿体破碎，稳固性较差时，作业安全无法保障。
发明内容
本发明针对复杂破碎急倾斜薄矿脉，提供一种复杂破碎急倾斜薄矿脉分段崩矿下向充填采矿法，减少破碎顶板对采矿作业的影响，改善采场作业环境，提高安全性；提高机械化作业程度，提高一次落矿量，减少充填作业循环次数，提高综合生产能力。
该方法包括步骤如下：
S1：矿块划分：按垂直方向将矿脉划分为中段，中段内划分分段并预留顶柱；
S2：采准工程：在矿体下盘布置脉外沿脉，布置采准斜坡道连通中段及各分段；自中段运输巷及各分段运输巷向矿体掘进出矿采联通达矿体；布置溜槽、溜井形成溜矿系统；布置回风充填井连通各分段形成通风、充填系统；
S3：一步骤回采：分段内通过出矿采联通达矿体，在矿体内掘进底部进路进行初步采矿作业；
S4：假顶布筋：底部进路回采结束后形成假顶构筑空间，撬除顶板浮石并对空区进行临时支护后，自底部进路端部向入口方向在进路两帮布置一排斜向下的管缝锚杆，管缝锚杆间通过金属穿带串连形成锚杆-穿带支护系统；扒除底板大块碎石，并铺设一层碎矿用于缓冲下分段开采时爆轰波对假顶的冲击，在碎矿上铺设一层塑料膜，然后铺设底筋，并使用木块将底筋垫高以使充填料浆完全包裹底筋，垂直于进路方向的底筋，通过折钩焊接的方式使其两端连接固定在进路两帮的穿带上；
S5：一次充填：在底部进路内距进路入口一定距离处架设充填挡墙；对底部进路进行高灰砂比尾砂胶结充填，形成一次假顶并浇筑一层胶结面；底部进路入口端未充填部分形成分段内未采矿体的落矿空间；
S6：顶部切割：在一次假顶达到设计强度期间，自上分段/阶段对角端出矿采联起底掘进凿岩采联通达矿体；自凿岩采联以与底部进路相反的推进方向切割矿体形成顶部凿岩空间；
S7：二步骤回采：顶部凿岩空间形成后，采用凿岩台车自落矿空间一端开始钻凿下向中深孔对剩余矿体进行崩落；铲运机通过出矿采联进入采场运出矿石，并预留铺底碎矿堆筑成楔形上坡运搬一次假顶上的矿石；
S8：二次充填：分段内矿体全部回采结束后，在一次假顶挡墙一侧布置树脂锚杆，树脂锚杆外露一定长度用以连接二次假顶，使一次假顶、二次假顶形成整体构成承载层；平整底部进路未充填部分底板，铺设碎矿，采用同S4中相同方法布置管缝锚杆和底筋；使用高灰砂比尾砂胶结料浆充填底部进路剩余空区，形成二次假顶；使用尾砂料浆或低灰砂比尾砂胶结料浆充填分段内剩余空区，形成普通充填体，完成分段采后充填作业；
S9：重复上述S3～S8，完成各分段矿体回采。
其中，S1中中段高度为50m～55m，分段高度11.5m～12.5m，顶柱厚度4m～6m。
S2中溜槽和溜井在首采分段运输巷向下掘进得到，回风充填井自中段出矿采联向上掘进得到。
S4中管缝锚杆的倾斜角度为12°～15°，相邻管缝锚杆间距为0.5m。
S5中充填挡墙距离近路入口10m～15m。
S8中树脂锚杆外露长度为1.1m。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，通过调整采充工艺，形成下向采充流程，通过构筑人工假顶，改善采场作业环境，优化采场地压管理，提高回采作业安全性；通过增设中深孔崩矿工序，采用机械化设备作业，增大一次落矿量，同时减少充填作业循环次数，提高采场综合生产能力和回采效率。借助下向采矿优势，将部分采切工程布置于矿体内部，减少围岩扰动，降低凿岩及出碴量，提高采矿技术经济性。综上所述，本发明可实现复杂破碎急倾斜薄矿脉的安全高效开采，为此类矿体充填开采提供了新思路。
附图说明
图1为本发明的复杂破碎急倾斜薄矿脉分段崩矿下向充填采矿法示意图；
图2为图1的B-B剖面图；
图3为图1的C-C剖面图；
图4为图1的D-D剖面图；
图5为图1的E-E剖面图。
其中：1-矿体；2-顶柱；3-出矿采联；4-凿岩采联；5-浅孔；6-底部进路；7-落矿空间；8-充填挡墙；9-一次假顶；10-胶结面；11-顶部凿岩空间；12-中深孔；13-铺底碎矿；14-树脂锚杆；15-二次假顶；16-普通充填体；17-中段运输巷；18-分段运输巷；19-回风充填井；20-溜槽；21-溜井；22-管缝锚杆。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种复杂破碎急倾斜薄矿脉分段崩矿下向充填采矿法。
该方法包括步骤如下：
S1：矿块划分：按垂直方向将矿脉划分为中段，中段内划分分段并预留顶柱；
S2：采准工程：在矿体下盘布置脉外沿脉，布置采准斜坡道连通中段及各分段；自中段运输巷及各分段运输巷向矿体掘进出矿采联通达矿体；布置溜槽、溜井形成溜矿系统；布置回风充填井连通各分段形成通风、充填系统；
S3：一步骤回采：分段内通过出矿采联通达矿体，在矿体内掘进底部进路进行初步采矿作业；
S4：假顶布筋：底部进路回采结束后形成假顶构筑空间，撬除顶板浮石并对空区进行临时支护后，自底部进路端部向入口方向在进路两帮布置一排斜向下的管缝锚杆，管缝锚杆间通过金属穿带串连形成锚杆-穿带支护系统；扒除底板大块碎石，并铺设一层碎矿用于缓冲下分段开采时爆轰波对假顶的冲击，在碎矿上铺设一层塑料膜，然后铺设底筋，并使用木块将底筋垫高以使充填料浆完全包裹底筋，垂直于进路方向的底筋，通过折钩焊接的方式使其两端连接固定在进路两帮的穿带上；
S5：一次充填：在底部进路内距进路入口一定距离处架设充填挡墙；对底部进路进行高灰砂比尾砂胶结充填，形成一次假顶并浇筑一层胶结面；底部进路入口端未充填部分形成分段内未采矿体的落矿空间；
S6：顶部切割：在一次假顶达到设计强度期间，自上分段/阶段对角端出矿采联起底掘进凿岩采联通达矿体；自凿岩采联以与底部进路相反的推进方向切割矿体形成顶部凿岩空间；
S7：二步骤回采：顶部凿岩空间形成后，采用凿岩台车自落矿空间一端开始钻凿下向中深孔对剩余矿体进行崩落；铲运机通过出矿采联进入采场运出矿石，并预留铺底碎矿堆筑成楔形上坡运搬一次假顶上的矿石；
S8：二次充填：分段内矿体全部回采结束后，在一次假顶挡墙一侧布置树脂锚杆，树脂锚杆外露一定长度用以连接二次假顶，使一次假顶、二次假顶形成整体构成承载层；平整底部进路未充填部分底板，铺设碎矿，采用同S4中相同方法布置管缝锚杆和底筋；使用高灰砂比尾砂胶结料浆充填底部进路剩余空区，形成二次假顶；使用尾砂料浆或低灰砂比尾砂胶结料浆充填分段内剩余空区，形成普通充填体，完成分段采后充填作业；
S9：重复上述S3～S8，完成各分段矿体回采。
下面结合具体实施例予以说明。
如图1、图2、图3、图4和图5所示，针对复杂破碎急倾斜薄矿脉，按如下步骤采矿：
S1)矿块划分：按垂直方向将矿脉划分为中段，中段高度50m，每中段预留4m厚顶柱2，每中段划分四个分段，分段高度11.5m。
S2)采准工程：在矿体1下盘35m～40m处布置脉外沿脉，通过布置采准斜坡道通连接中段及各分段，形成分段运输巷18；自中段运输巷17及各分段运输巷18向矿体掘进出矿采联3通达矿体；自首采分段运输巷18向下掘进溜槽20和溜井21，连通各分段通达中段运输巷17，形成溜矿系统；自中段出矿采联3向上掘进回风充填井19连通各分段。如图2和图3所示。
S3)一步骤回采：分段内，通过出矿采联3通达矿体，钻凿浅孔5在矿体内掘进底部进路6进行初步采矿作业，进路高度3.5m，宽度为矿体厚度，进路长度为矿块长50m；
采用铲运机运输底部进路6崩落的矿石，矿石经出矿采联3→溜槽20→溜井21→中段运输巷17运至主溜破、提升系统；
新鲜风流经采准斜坡道→分段运输巷18→出矿采联3进入采场，污风采用局扇、风筒抽出，通过回风充填井19排入上一中段后排出。
S4)假顶布筋：底部进路6回采结束后形成假顶构筑空间，撬除顶板浮石并对空区进行临时支护后，自底部进路6端部向入口方向35m～40m范围内，距底板1m～1.5m高度，沿矿体走向间隔0.5m在进路两帮布置一排斜向下12°～15°的Φ30管缝锚杆22，锚杆长2500mm，管缝锚杆22间通过金属穿带串连形成锚杆-穿带支护系统，如图3所示；
扒除底板大块碎石，并铺设一层150mm～200mm厚的碎矿用于缓冲下分段开采时爆轰波对假顶的冲击，在碎矿上铺设一层塑料膜，此后铺设网度100mm的底筋，并使用木块垫高100mm～150mm以使充填料浆完全包裹底筋；底筋采用Φ12螺纹钢筋，垂直于进路方向的底筋，通过折钩焊接的方式使其两端连接固定在进路两帮的穿带上。
S5)一次充填：在底部进路6内距进路入口10m～15m处架设充填挡墙8；对底部进路6进行高灰砂比尾砂胶结充填，充填高度3m，形成一次假顶9并浇筑一层胶结面10；底部进路6入口未充填部分形成分段内未采矿体的落矿空间7，如图1所示。
S6)顶部切割：在一次假顶9达到设计强度期间，自上分段/阶段对角端出矿采联3起底掘进凿岩采联4通达矿体，凿岩采联4坡度按设备爬坡能力进行设计；
自凿岩采联4以与底部进路6相反的推进方向切割矿体形成顶部凿岩11空间，高2.5m，宽为矿体厚度；采用浅孔光面爆破进行落矿，崩落矿石采用铲运机经凿岩采联4通过上阶段/分段出矿采联3运出；新鲜风流经凿岩采联4通达工作面，污风采用局扇、风筒抽出经回风充填井19排出。
S7)二步骤回采：顶部凿岩11空间形成后，采用凿岩台车自落矿空间7一端开始钻凿下向中深孔12对剩余矿体1进行崩落；铲运机通过出矿采联3进入采场运出矿石，并预留铺底碎矿13堆筑成楔形上坡运搬一次假顶9上的矿石，如图1所示。
S8)二次充填：分段内矿体1全部回采结束后，在一次假顶9挡墙一侧布置树脂锚杆14，树脂锚杆规格为Φ20，长2.2m，按500mm×500mm间隔均匀布置，树脂锚杆14外露1.1m用以连接二次假顶，使一次假顶9、二次假顶15形成整体构成承载层；平整底部进路6未充填部分底板，铺设碎矿，布置管缝锚杆22和底筋，工艺同S4；
使用高灰砂比尾砂胶结料浆充填底部进路6剩余空区，充填高度3.5m，形成二次假顶15；使用尾砂料浆或低灰砂比尾砂胶结料浆充填分段内剩余空区，形成普通充填体16。
以此类推，完成各分段矿体回采。
以上所述仅为本发明所提出的一种复杂破碎急倾斜薄矿脉分段崩矿下向充填采矿法实施例技术方案。通过此技术方案，可实现复杂破碎急倾斜薄矿脉安全高效开采，通过调整采充工艺，形成下向采充流程，构筑人工假顶，改善采场作业环境，优化采场地压管理。同时，增设部分矿体中深孔崩矿工序，采用机械化设备，增大一次落矿量，减少充填作业循环次数，提高采场综合生产能力和回采效率。此外，借助下向采矿优势，将部分采切工程布置于矿体内部，减少围岩扰动，降低凿岩及出碴量，提高采矿技术经济性。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种复杂破碎急倾斜薄矿脉分段崩矿下向充填采矿法，其特征在于：包括步骤如下：
S1：矿块划分：按垂直方向将矿脉划分为中段，中段内划分分段并预留顶柱；
S2：采准工程：在矿体下盘布置脉外沿脉，布置采准斜坡道连通中段及各分段；自中段运输巷及各分段运输巷向矿体掘进出矿采联通达矿体；布置溜槽、溜井形成溜矿系统；布置回风充填井连通各分段形成通风、充填系统；
S3：一步骤回采：分段内通过出矿采联通达矿体，在矿体内掘进底部进路进行初步采矿作业；
S4：假顶布筋：底部进路回采结束后形成假顶构筑空间，撬除顶板浮石并对空区进行临时支护后，自底部进路端部向入口方向在进路两帮布置一排斜向下的管缝锚杆，管缝锚杆间通过金属穿带串连形成锚杆-穿带支护系统；扒除底板大块碎石，并铺设一层碎矿用于缓冲下分段开采时爆轰波对假顶的冲击，在碎矿上铺设一层塑料膜，然后铺设底筋，并使用木块将底筋垫高以使充填料浆完全包裹底筋，垂直于进路方向的底筋，通过折钩焊接的方式使其两端连接固定在进路两帮的穿带上；
S5：一次充填：在底部进路内距进路入口一定距离处架设充填挡墙；对底部进路进行高灰砂比尾砂胶结充填，形成一次假顶并浇筑一层胶结面；底部进路入口端未充填部分形成分段内未采矿体的落矿空间；
S6：顶部切割：在一次假顶达到设计强度期间，自上分段对角端出矿采联起底掘进凿岩采联通达矿体；自凿岩采联以与底部进路相反的推进方向切割矿体形成顶部凿岩空间；
S7：二步骤回采：顶部凿岩空间形成后，采用凿岩台车自落矿空间一端开始钻凿下向中深孔对剩余矿体进行崩落；铲运机通过出矿采联进入采场运出矿石，并预留铺底碎矿堆筑成楔形上坡，搬运一次假顶上的矿石；
S8：二次充填：分段内矿体全部回采结束后，在一次假顶挡墙一侧布置树脂锚杆，树脂锚杆外露一定长度用以连接二次假顶，使一次假顶、二次假顶形成整体，构成承载层；平整底部进路未充填部分底板，铺设碎矿，采用同S4中相同方法布置管缝锚杆和底筋；使用高灰砂比尾砂胶结料浆充填底部进路剩余空区，形成二次假顶；使用尾砂料浆或低灰砂比尾砂胶结料浆充填分段内剩余空区，形成普通充填体，完成分段采后充填作业；
S9：重复上述S3～S8，完成各分段矿体回采。
2.根据权利要求1所述的复杂破碎急倾斜薄矿脉分段崩矿下向充填采矿法，其特征在于：所述S1中中段高度为50m～55m，分段高度为11.5m～12.5m，顶柱厚度为4m～6m。
3.根据权利要求1所述的复杂破碎急倾斜薄矿脉分段崩矿下向充填采矿法，其特征在于：所述S2中溜槽和溜井在首采分段运输巷向下掘进得到，回风充填井自中段出矿采联向上掘进得到。
4.根据权利要求1所述的复杂破碎急倾斜薄矿脉分段崩矿下向充填采矿法，其特征在于：所述S4中管缝锚杆的倾斜角度为12°～15°，相邻管缝锚杆间距为0.5m。
5.根据权利要求1所述的复杂破碎急倾斜薄矿脉分段崩矿下向充填采矿法，其特征在于：所述S5中充填挡墙距离进路入口10m～15m。
6.根据权利要求1所述的复杂破碎急倾斜薄矿脉分段崩矿下向充填采矿法，其特征在于：所述S8中树脂锚杆外露长度为1.1m。
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