CN113775339A - 一种上盘破碎围岩条件下破碎矿体开采方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种上盘破碎围岩条件下破碎矿体开采方法，涉及破碎矿体开采技术领域，本发明提供的上盘破碎围岩条件下破碎矿体开采方法包括：将待采矿体划分为开采阶段，阶段内沿矿体倾向划分多个矿房采场，每一个矿房采场两端均布置矿柱；在矿房采场顶部以及底部布置巷道或硐室；各个矿房采场采用中深孔或深孔凿岩爆破方式回采；各个矿房采场采用连续回采顺序，每一个矿房采场回采后立即充填，先回采的矿房采场为后回采的矿房采场提供充填体侧壁的条件。本发明提供的破碎矿体开采方法有效规避了不同充填时序的采场充填接顶问题对开采的不利影响，提高矿体的综合回采效率及采场生产能力，确保破碎矿体采场回采过程的安全稳定性，降低成本。

Description

一种上盘破碎围岩条件下破碎矿体开采方法

技术领域

本发明涉及破碎矿体开采技术领域，尤其是涉及一种上盘破碎围岩条件下破碎矿体开采方法。

背景技术

自然界中地下金属非金属矿山有一部分矿体是赋存在破碎的上盘围岩之下，而矿体本身也不稳固甚至破碎，此类矿体开采设计中不仅要考虑矿体上盘破碎围岩的加固问题，使其在下部矿体开采过程中不冒落，而且要考虑不稳固或破碎矿体采矿方法合理性问题，保证此类矿体开采的安全与效率。根据现有的技术方案，对此类典型矿体一般有以下几种开采方法：

现有技术一：申请号为CN201210082315.6的发明专利，公开了一种中厚急倾斜破碎矿体框架式人工假顶下向分段胶结充填法，提出了一种在分段凿岩巷内预先构筑高强度钢筋混凝土人工假顶，形成框架式防护结构，采用下向分段胶结充填法，实现中厚急倾斜破碎矿体的开采。申请号为CN202010979244.4的发明专利，公开了一种中厚急倾斜极破碎矿体的分区上向分层充填采矿法，提出了用隔离矿壁进行采场分区，采用上向水平分层充填采矿法进行逐层回采，回采过程中对破碎矿体采用长锚索预支护控顶。上述两种方法的破碎矿体的上盘尚能暴露一个分段高度或者分层面积，说明其上盘围岩稳固性相对较好，因此上述方法无法应对矿体上盘属于破碎围岩、揭露面积小、基本无自稳能力这种情况。

现有技术二：申请号为CN201911314698.3的发明专利，公开了一种中深孔预注浆控制采场上下盘围岩的方法，提出了采用中深孔预注浆技术对采场上下盘破碎围岩提前加固，用以提高采场上下盘围岩整体稳定性，解决矿体上下盘围岩较破碎情况下进行中深孔爆破时上下盘围岩混入而导致采下矿石贫化的难题。申请号为CN201910536392.6的发明专利，公开了一种缓倾斜中厚矿体预控顶高效采矿方法，提出在矿体上盘充填回风巷中采用长锚索对上盘破碎围岩进行支护，通过加固上盘破碎围岩提高下部中深孔采场的稳定性，实现了上盘围岩稳定性差时缓倾斜中厚矿体的安全高效开采。但通过注浆方式加固上盘破碎围岩成本较高，且注浆效果难以评估，存在较大的安全风险。此外，在上盘破碎围岩中施工充填回风巷不便操作，因此并不适用于上盘破碎围岩情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种上盘破碎围岩条件下破碎矿体开采方法，可有效规避不同充填时序的采场充填接顶问题对开采的不利影响，提高矿体的综合回采效率及采场生产能力，确保破碎矿体采场回采过程的安全稳定性，降低成本。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供一种上盘破碎围岩条件下破碎矿体开采方法，包括：

将待采矿体划分为开采阶段，阶段内沿矿体倾向划分多个矿房采场，每一个所述矿房采场两端均布置矿柱；

在所述矿房采场顶部以及底部布置巷道或硐室，其顶部的所述巷道或所述硐室作为支护上盘破碎围岩通道，底部的所述巷道或所述硐室用于作为采场出矿通道；

各个所述矿房采场采用中深孔或深孔凿岩爆破方式回采；

各个所述矿房采场采用连续回采顺序，每一个所述矿房采场回采后立即充填，先回采的所述矿房采场为后回采的所述矿房采场提供充填体侧壁的条件。

进一步地，所述矿房采场呈长方体。

进一步地，当矿体倾角大于30°，矿体厚度大于4m时：

所述矿房采场的长度为10-100m，所述矿房采场的跨度为5-8m，所述矿房采场的高度为5-50m。

进一步地，所述矿房采场顶部以及底部的巷道或硐室均沿矿体走向布置。

进一步地，还包括在所述矿房采场顶部或底部的巷道或硐室内，对待采矿体进行预支护。

进一步地，所述预支护顺着顶部巷道或硐室长度方向进行。

进一步地，采用锚索或注浆方式进行所述预支护。

进一步地，在各个所述矿房采场采用中深孔或深孔凿岩爆破方式回采中：

当所述矿房采场顶部的巷道或硐室作为凿岩通道时，施工下向中深孔或深孔；

当所述矿房采场底部的巷道或硐室作为凿岩通道时，施工上向中深孔或深孔。

进一步地，各个所述矿房采场采用上行式回采顺序或下行式回采顺序。

进一步地，每个所述矿房采场充填后，充填体的强度不低于0.5Mpa。

本发明提供的上盘破碎围岩条件下破碎矿体开采方法能产生如下有益效果：

（1）阶段内沿矿体倾向布置采场，即采场之间竖向交错布置，有效规避了不同充填时序的采场充填接顶问题对开采的不利影响，即后回采的矿房采场不受先回采矿房采场充填体未接顶的影响。

（2）矿房采场顶部以及底部所布置的巷道或硐室可作为破碎矿体支护通道，布置矿房采场进行连续充填回采，减少了采场与上盘围岩的接触面积，确保破碎矿体采场回采过程的安全稳定性，同时可降低上盘围岩的支护成本及破碎矿体的开采成本等。

（3）采用中深孔或深孔凿岩爆破方式进行回采，提高了矿体的综合回采效率及采场生产能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的矿房采场沿矿体倾向划分示意图；

图2为本发明实施例提供的矿房及矿柱划分、矿房采场顶部及底部巷道位置示意图；

图3为本发明实施例提供的矿房采场底部巷道与脉外巷道联络、炮孔布置示意图。

图标：1-矿房采场；2-矿柱；3-顶部巷道；4-底部巷道；5-充填体；6-炮孔；7-崩落矿石；8-分段联络巷；9-分段运输巷。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1为本发明实施例提供的矿房采场沿矿体倾向划分示意图；图2为本发明实施例提供的矿房及矿柱划分、矿房采场顶部及底部巷道位置示意图；图3为本发明实施例提供的矿房采场底部巷道与脉外巷道联络、炮孔布置示意图。

本实施例在于提供一种上盘破碎围岩条件下破碎矿体开采方法，如图1和图2所示，包括：将待采矿体划分为开采阶段，阶段内沿矿体倾向划分多个矿房采场1，每一个矿房采场1两端均布置矿柱2；在矿房采场1顶部以及底部布置巷道或硐室，其顶部的巷道或硐室作为支护上盘破碎围岩通道，底部的巷道或硐室用于作为采场出矿通道；各个矿房采场1采用中深孔或深孔凿岩爆破方式回采；各个矿房采场1采用连续回采顺序，每一个矿房采场1回采后立即充填，先回采的矿房采场1为后回采的矿房采场1提供充填体侧壁的条件。

上述破碎矿体开采方法可针对地下金属/非金属矿山的倾斜-急倾斜、中厚以上的破碎矿体使用，特别是矿体上盘围岩处于不稳固甚至破碎的情况。阶段内沿矿体倾向划分多个矿房采场1，在矿房采场1顶部和底部布置巷道或硐室，便于后期对上盘破碎围岩及破碎矿体进行预支护。采用中深孔或深孔凿岩爆破方式进行连续充填回采，通过减少待采采场与上盘围岩的接触面积，实现破碎矿体采场回采过程的安全稳定，并且各矿房采场1之间采用竖向交错布置，可实现破碎矿体的连续充填回采，确保安全、经济、高效率采矿。

如图1所示，矿房采场1的底部巷道或硐室通过分段联络巷8与分段运输巷9连通，每一个底部巷道或底部硐室与一条分段联络巷8连通，以将底部巷道4或底部硐室内的崩落矿石7运出，两条或两条以上的分段联络巷8与一条分段运输巷9连通。

进一步地，矿房采场1呈长方体，便于后期注浆效果评估，提高回采率并降低开采成本。

在上述实施例的基础上，当矿体倾角大于30°，矿体厚度大于4m时：矿房采场1的长度为10-100m，矿房采场1的跨度为5-8m，矿房采场1的高度为5-50m。

具体地，矿房采场1的长度可以为10m、30m、50m、80m、100m，等等；矿房采场1的跨度可以为5m、6m、7m、8m，等等；矿房采场1的高度可以为5m、20m、30m、40m、50m，等等。

针对矿体及其上盘都破碎的情况，传统做法分为两种情况：一是上盘破碎轻微，允许暴露一定面积，则采用分段充填法，二是上盘破碎严重，则采用分层充填法。本发明实施例所提供的破碎矿体开采方法面向的是矿体及其上盘都破碎的情况，第一种方法不适用，因为上盘不允许暴露，第二种方法虽然适用，但采场生产能力低。而上述实施例中的长方体采场高跨比大，适用于矿体及其上盘都破碎的情况。具体地，跨度为一个巷道或硐室的宽度，采场上部预留对上盘支护的通道，同时对破碎矿体也进行支护，在此基础上进行分段或阶段连续开采，提高了采场生产能力，也保证了回采过程的安全。

进一步地，在矿房采场1的顶部，沿矿体走向布置巷道或硐室，顺着顶部巷道或硐室长度方向对上盘破碎围岩进行预支护；在矿房采场1的底部，沿矿体走向布置巷道或硐室，作为采场爆破矿石出矿通道，底部巷道或硐室经矿柱2与脉外巷道进行连接。上述步骤可保证中深孔或深孔凿岩爆破回采过程安全稳定进行，提高矿体回采效率及生产能力。

优选地，采用锚索或注浆方式进行预支护，可有效加固上盘破碎围岩及破碎矿体。

进一步地，在各个矿房采场1采用中深孔或深孔凿岩爆破方式回采中：当矿房采场1顶部的巷道或硐室作为凿岩通道时，施工下向中深孔或深孔；当矿房采场1底部的巷道或硐室作为凿岩通道时，施工上向中深孔或深孔。

进一步地，各个矿房采场1采用上行式回采顺序或下行式顺序连续充填回采，减少待采采场与上盘围岩的接触面积，实现破碎矿体采场回采过程的安全稳定，同时为高效机械化采掘设备使用提供作业空间，进而提高采场综合生产能力。

在一些实施例中，每个矿房采场1充填后，充填体5的强度不低于0.5Mpa，以为上部或下部后回采的矿房采场1提供充填体侧壁的条件。

以下以一示例矿山进行具体说明：

示例矿山在上盘破碎围岩条件下开采破碎矿体时，使用了如图1所示的破碎矿体开采方法，具体包括如下步骤与要求：

（1）将示例矿山的待采矿体划分为开采阶段，阶段内沿矿体倾向划分多个长方体采场，典型矿房采场1的长度为10-100m，矿房采场1的跨度为5-8m，矿房采场1的高度为5-50m。此实施例中矿房采场1的长度为40m，矿房采场1的跨度为5-6m，矿房采场1的高度为18m。阶段内沿倾向布置5个矿房采场1，两端布置了矿柱2，矿柱2的宽度为6-8m。

（2）在矿房采场1的顶部及底部，沿矿体走向分别布置巷道，其中顶部巷道3作为上盘破碎围岩及破碎矿体支护的通道，可采用锚索支护方式，锚索直径为15.24mm，上盘破碎围岩锚索支护形式为扇形布置，长度为10m；破碎矿体锚索支护形式为垂直布置，长度为采场高度，即18m，锚索间排距为1.8m×2.6m。底部巷道4作为采场出矿通道，采用斗容为3.5m³的电动铲运机在采场两端进行出矿，倒运至附近的溜井内。

（3）此实施例中在顶部巷道3施工垂直下向的中深孔/深孔进行爆破回采，其中施工的炮孔6与矿体内的锚索孔进行间隔布置，边孔离采场边界为0.6m，中间孔的间排距为（2.5-3）m×（2.5-3）m。以采场底部巷道或硐室作为爆破补偿空间进行阶梯式爆破回采，中间矿体超前于两侧矿体进行爆破，提高矿体回采效率及生产能力。

（4）此实施例中矿房采场1阶段内回采顺序为上行式，即自下而上进行回采，下部为先回采的采场，回采完毕后采用1:8-1:10灰砂比的充填料浆进行充填，充填体5的强度大于0.5Mpa，为上部待采采场提供充填体侧壁的条件。

综上所述，本发明实施例提供的上盘破碎围岩条件下破碎矿体开采方法具有以下优点：

1、本发明实施例提出的上盘破碎围岩条件下破碎矿体开采方法，通过预支护上盘破碎围岩及破碎矿体，布置长方体采场实现矿体连续充填回采，针对性解决此类矿体开采时以往方案中存在矿体回采率低、注浆效果难以评估、开采成本高等问题。

2、本发明实施例提出的上盘破碎围岩条件下破碎矿体开采方法，上盘破碎围岩及破碎矿体进行预支护配合采用长方体分段采场，可保证采场中深孔或深孔爆破回采稳定进行，提高此类矿体回采效率及生产能力。

3、本发明实施例提出的上盘破碎围岩条件下破碎矿体开采方法，通过沿矿体倾向划分矿房采场，阶段内采场呈现竖向交错布置，较好规避了不同充填时序的采场充填接顶问题对开采的不利影响。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种上盘破碎围岩条件下破碎矿体开采方法，其特征在于，包括：

将待采矿体划分为开采阶段，阶段内沿矿体倾向划分多个矿房采场（1），每一个所述矿房采场（1）两端均布置矿柱（2）；

在所述矿房采场（1）顶部以及底部布置巷道或硐室，其顶部的所述巷道或所述硐室作为支护上盘破碎围岩通道，底部的所述巷道或所述硐室用于作为采场出矿通道；

各个所述矿房采场（1）采用中深孔或深孔凿岩爆破方式回采；

各个所述矿房采场（1）采用连续回采顺序，每一个所述矿房采场（1）回采后立即充填，先回采的所述矿房采场（1）为后回采的所述矿房采场（1）提供充填体侧壁的条件。

2.根据权利要求1所述的上盘破碎围岩条件下破碎矿体开采方法，其特征在于，所述矿房采场（1）呈长方体。

3.根据权利要求2所述的上盘破碎围岩条件下破碎矿体开采方法，其特征在于，当矿体倾角大于30°，矿体厚度大于4m时：

所述矿房采场（1）的长度为10-100m，所述矿房采场（1）的跨度为5-8m，所述矿房采场（1）的高度为5-50m。

4.根据权利要求1所述的上盘破碎围岩条件下破碎矿体开采方法，其特征在于，所述矿房采场（1）顶部以及底部的巷道或硐室均沿矿体走向布置。

5.根据权利要求4所述的上盘破碎围岩条件下破碎矿体开采方法，其特征在于，还包括在所述矿房采场（1）顶部或底部的巷道或硐室内，对待采矿体进行预支护。

6.根据权利要求5所述的上盘破碎围岩条件下破碎矿体开采方法，其特征在于，所述预支护顺着顶部巷道或硐室长度方向进行。

7.根据权利要求5所述的上盘破碎围岩条件下破碎矿体开采方法，其特征在于，采用锚索或注浆方式进行所述预支护。

8.根据权利要求1所述的上盘破碎围岩条件下破碎矿体开采方法，其特征在于，在各个所述矿房采场（1）采用中深孔或深孔凿岩爆破方式回采中：

当所述矿房采场（1）顶部的巷道或硐室作为凿岩通道时，施工下向中深孔或深孔；

当所述矿房采场（1）底部的巷道或硐室作为凿岩通道时，施工上向中深孔或深孔。

9.根据权利要求1所述的上盘破碎围岩条件下破碎矿体开采方法，其特征在于，各个所述矿房采场（1）采用上行式回采顺序或下行式回采顺序。

10.根据权利要求9所述的上盘破碎围岩条件下破碎矿体开采方法，其特征在于，每个所述矿房采场（1）充填后，充填体（5）的强度不低于0.5Mpa。

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