CN114000877B - 一种脉内外天井联合采准的浅孔留矿嗣后充填采矿方法及结构 - Google Patents

Abstract

一种脉内外天井联合采准的浅孔留矿嗣后充填采矿方法及结构，本方法沿矿体走向交替布置矿房与间柱，在脉内间柱和下盘脉外施工脉内外天井，脉内天井贯穿整个阶段，脉外天井高度为阶段高度一半，相邻矿房的采准工程不共用；沿竖向将矿房内待采矿体划分为上下两部分，下部矿体回采时，人员等通过脉内天井进出采场，上部矿体回采时，通过脉外天井和脉内天井上段进出采场；矿房端部布置充填回风井，新鲜风流通过脉内外人行天井、采场联络道进入采场，污风通过充填回风井排至上阶段回风系统；与相关技术相比，采用本发明采矿方法进行急倾斜破碎薄矿脉开采，能够大幅提高矿石回采率、生产效率和作业安全性，降低工程维护费用，改善通风效果。

Description

一种脉内外天井联合采准的浅孔留矿嗣后充填采矿方法及 结构

技术领域

本发明涉及一种脉内外天井联合采准的浅孔留矿嗣后充填采矿方法及结构。

背景技术

目前，在金属、非金属地下矿山中，浅孔留矿嗣后充填采矿法是急倾斜薄矿脉开采应用最广泛的采矿方法之一。该种采矿方法采场两侧留设间柱，间柱内布置人行天井和采场联络道，采切比小，采矿成本低。但该种采矿方法仅适用于矿体较稳固矿块，对于破碎矿体应用效果较差。由于采场回采周期长，人行天井暴露时间长，当矿体破碎时，受局部放矿频繁卸压扰动影响，采场回采至一定高度后人行天井易发生失稳变形或垮塌堵塞，工程维护困难，直接影响回采效率和作业安全，甚至造成采场内上部矿体的大量损失；同时，脉内人行天井兼做进回风井，风流控制难度大，采场内通风效果差。

专利201510383893.7提出了一种中深孔留矿采矿法，该方法将浅孔凿岩爆破改为中深孔，缩短单个采场的回采时间，减少局部放矿次数，但该方法边孔控制困难，孔底距较大，大块率高，且易崩落围岩或充填体造成矿石贫化。

论文“上宫金矿浅孔留矿法采矿工艺改进”提出了一种人行天井脉外布置的浅孔留矿法，该方法将人行天井及采场联络道布置在脉外，工程稳定性较好，但采场联络道较长，采准工程量大，采矿成本高。

针对上述问题，目前亟需研发一种适用于急倾斜破碎薄矿脉的采准工程量小、安全高效的浅孔留矿嗣后充填采矿方法。

发明内容

本发明解决现有技术的不足而提供一种能够大幅提高矿石回采率、生产效率和作业安全性，降低工程维护费用，改善通风效果的脉内外天井联合采准的浅孔留矿嗣后充填采矿方法及结构。

为实现上述目的，本发明首先提出了脉内外天井联合采准的浅孔留矿嗣后充填采矿方法，包括如下步骤：

S1、从采场下盘沿脉阶段运输巷道施工穿脉到达矿体，从穿脉向上沿矿体高度方向施工脉内天井，在脉内天井内沿高度方向向矿房一侧施工多个采场联络道；

S2、在采场下盘沿脉阶段运输巷道内朝围岩方向施工脉外联络道，在脉外联络道的末端向上沿矿体高度方向施工脉外天井，在脉外天井的顶部施工天井联络道，脉外天井通过天井联络道到达矿体并且与脉内天井连通，脉外天井高度为整片采场高度的一半；

S3、从沿脉阶段运输巷道内施工若干条出矿进路到达矿体，在采场底部施工拉底巷道，采场在脉内天井的另一端从拉底巷道向上沿矿体高度方向施工充填回风井，充填回风井贯穿整个采场；S4、从充填回风井的顶部向上方阶段采场的充填体施工回风联络道，回风联络道与上方阶段采场回风系统连通。

本实施方式中，步骤S1中，沿脉内天井每隔4～5m向矿房一侧施工采场联络道。

本实施方式中，步骤S2中，将整片采场沿高度方向以天井联络道为界限将待采矿体划分为上下两部分，下部矿体回采时，人员、材料及设备直接通过脉内天井进出采场，上部矿体回采时，通过脉外天井、天井联络道和脉内天井进出采场。

本实施方式中，步骤S3中，当回采下部矿体时，新鲜风流通过阶段运输巷道、穿脉、脉内天井、采场联络道进入采场清洗作业面，污风经充填回风井、回风联络道排至上方阶段采场回风系统；当回采上部矿体时，新鲜风流通过阶段运输巷道、脉外联络道、脉外天井、天井联络道、脉内天井、采场联络道进入采场清洗作业面，污风经充填回风井、回风联络道排至上方阶段采场回风系统。

本实施方式中，在步骤S3中拉底巷道的施工过程如下，在采场下盘出矿进路内沿矿体长度方向施工拉底巷道，当矿体厚度不超过4m时，拉底巷道宽度为矿体的厚度，当矿体厚度超过4m时，拉底巷道宽度为2～4m，高为2～4m，拉底巷道的长度为矿房长度，由拉底巷道向两侧施工浅孔进行扩帮，形成拉底空间。

本实施方式中，在步骤S4之后还包括步骤S5凿岩爆破、出矿和地压管理，地压管理为在矿房回采结束后，沿上阶段采场的沿脉阶段运输巷道、回风联络道及充填回风井将充填管道铺设至采空区，采用尾砂胶结或非胶结充填采空区。

本发明还包括一种脉内外天井联合采准采场结构，包括设置在采场下盘的沿脉阶段运输巷道、设置在采场内部一侧的脉内天井、设置在采场内部另一侧的充填回风井以及设置在围岩内的与脉内天井位置对应的脉外天井，所述脉内天井和充填回风井均沿矿体高度方向贯穿整片采场，所述脉外天井的高度为采场高度的一半，所述沿脉阶段运输巷道通过横向设置的穿脉与脉内天井连通，所述沿脉阶段运输巷道通过横向布设的出矿进路与矿体连通，所述采场下盘沿矿体长度方向设置拉底巷道，拉底巷道将脉内天井与充填回风井连通，所述脉内天井通过横向布设的施工采场联络道与矿房连通，所述脉外天井底部通过脉外联络道与沿脉阶段运输巷道连通，顶部通过天井联络道与脉内天井连通，所述充填回风井的顶部通过回风联络道与上方阶段采场回风系统连通。

本实施方式中，所述穿脉的内部尺寸为宽2～4m，高2～4m，所述脉内天井内部尺寸为长1.8～2m，宽1.8～2m；所述采场联络道规格为宽1.8～2m，高1.8～2m，长2～4m；所述脉外联络道内部尺寸为宽2～4m、高2～4m、长3～5m；所述脉外天井的内部尺寸为长1.8～2m，宽1.8～2m；所述天井联络道内部尺寸为宽2～4m，高2～4m；出矿进路内部尺寸为宽3～5m，高2.8～3.8m，与矿体斜交为45～50°；充填回风井内部尺寸为长1.8～2.0m，宽1.8～2.0m。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明仅在采场的一侧设置有脉内天井，这样相邻的采场之间不共用脉内天井，避免了因矿岩稳固性较差和暴露时间长导致的脉内天井变形失稳，造成成片采场的垮塌破坏，影响二步矿柱正常回采。

2、采用脉内天井和脉外天井相互协同的采准方式，下部矿体回采时，人员、材料及设备直接通过脉内天井进出采场，上部矿体回采时，通过脉外天井、天井联络道和脉内天井进出采场，避免了采场内下部矿体回采完成后，因矿岩稳固性较差和暴露时间长导致脉内天井下部变形失稳时，影响矿房内上部矿体回采，相比单一脉内天井方式，本发明极大地减少了工程维护费用和矿石损失率，减少了采准工程量和采矿成本。

3、本发明当回采下部矿体时，新鲜风流通过阶段运输巷道、穿脉、脉内天井、采场联络道进入采场清洗作业面，污风经充填回风井、回风联络道排至上方阶段采场回风系统；当回采上部矿体时，新鲜风流通过阶段运输巷道、脉外联络道、脉外天井、天井联络道、脉内天井、采场联络道进入采场清洗作业面，污风经充填回风井、回风联络道排至上方阶段采场回风系统，这样较现有污风通过脉内天井单一排出降低了风流控制难度，改善了采场内空气质量。

综上所述，本发明进行急倾斜破碎薄矿脉开采时，能够大幅提高矿石回采率、生产效率和作业安全性，降低工程维护费用，改善通风效果。

附图说明

图1为本发明采场的主视图；

图2为图1中A-A向的剖面示意图；

图3为图1中B-B向的剖面示意图；

图4为图1中C-C向的剖面示意图；

图5为图1中D-D向的剖面示意图。

附图标号说明：1、沿脉阶段运输巷道；2、出矿进路；3、穿脉；4、脉内天井；5、采场联络道；6、脉外联络道；7、脉外天井；8、天井联络道；9、充填回风井；10、回风联络道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作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。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1-5所示，本发明提出一种脉内外天井联合采准的浅孔留矿嗣后充填采矿方法，图1中所展示的采场为正在施工一片采场，采场包括上下两部分，其中下部分已经完成采准、切割和凿岩爆破，上部分为待采准的部分，此片采场上方为另一片采场的沿脉阶段运输巷道1，这里每片采场按照如下划分：沿矿体走向布置矿房，矿房之间留设间柱，矿房与间柱交替布置，矿房回采结束后利用尾砂充填采空区，矿房规格为长40～70m，宽为矿体厚度，间柱规格为4～6m，宽为矿体厚度。

采准工程：如图5所示，在采场下盘沿脉阶段运输巷道1垂直于间柱施工穿脉3到达矿体，穿脉3的内部尺寸为宽2～4m，高2～4m；如图1所示，由穿脉3向上沿矿体高度方向施工脉内天井4，脉内天井4内部尺寸为长1.8～2m，宽1.8～2m；如图1所示，沿脉内天井4每隔4～5m向矿房一侧施工采场联络道 5，采场联络道5规格为宽1.8～2m，高1.8～2m，长2～4m；由图5所示，沿脉阶段运输巷道1与穿脉3相对的下盘围岩内施工脉外联络道6，脉外联络道6内部尺寸为宽2～4m、高2～4m、长3～5m；如图4所示，在脉外联络道6的末端施工脉外天井7，脉外天井7平行于矿体，脉外天井7的内部尺寸为长1.8～2m，宽1.8～2m，高度为所在采场阶段高度的一半；由图4所示，在脉外天井7的顶部施工天井联络道8，脉外天井7通过天井联络道8到达矿体并且与脉内天井连通，天井联络道8垂直于间柱，天井联络道8内部尺寸为宽2～4m，高2～4m；如图5所示，由沿脉阶段运输巷道1斜向施工若干条出矿进路2到达矿体，出矿进路2水平布设，出矿进路2内部尺寸为宽3～5m，高2.8～3.8m，与矿体斜交为45～50°，出矿进路2之间布设矿柱，矿柱的宽度为4～6m；切割工程：由采场下盘出矿进路2沿矿体长度方向施工拉底巷道，当矿体厚度不超过4m 时，拉底巷道宽度为矿体的厚度，当矿体厚度超过4m时，拉底巷道宽度为2～4m，高为2～4m，拉底巷道的长度为矿房长度，由拉底巷道向两侧施工浅孔进行扩帮，形成拉底空间。如图1所示，采场在脉内天井4的另一端从拉底巷道向上沿矿体高度方向施工充填回风井9，充填回风井9贯穿整个采场并且与上方阶段采场的出矿进路2连通，兼做采场第二安全出口，充填回风井9内部尺寸为长1.8～2.0m，宽1.8～2.0m，垂高为阶段高度；在上方阶段采场的出矿进路向充填体掘进回风联络道10与充填回风井9连通，回风联络道10内部尺寸与出矿进路相同。

凿岩爆破：在矿房中采用YT28型凿岩机上向施工垂直浅孔，孔深1.8～2.2m，炮孔直径40～42mm，孔距1.0～1.5m，排距0.6～0.8m，炮孔距上盘0.3m，距下盘为0.2m，采用2#岩石乳化炸药爆破和非电导爆管微差起爆。

通风：矿房中的通风线路根据回采高度分为两种，当回采采场天井联络道8下部矿体时，新鲜风流通过阶段运输巷道1、穿脉3、脉内天井4、采场联络道5进入采场清洗作业面，污风经充填回风井9、回风联络道10排至上方阶段采场回风系统；当回采采场天井联络道8上部矿体时，新鲜风流通过阶段运输巷道1、脉外联络道6、脉外天井7、天井联络道8、脉内天井4、采场联络道5进入采场清洗作业面，污风经充填回风井9、回风联络道10排至上阶段回风系统。

出矿：矿房自下而上逐层回采，每次采下的矿石只放出三分之一左右(局部放矿)，其余存留在采场中，作为继续上采的作业平台，待矿房回采作业全部结束后，再进行集中放矿。铲运机通过出矿进路2、阶段运输巷道1、溜井联络道将矿房内矿石运出并卸入溜井。

地压管理：矿房回采结束后，沿上阶段沿脉运输巷道1、回风联络道10 及充填回风井9将充填管道铺设至采空区，采用尾砂胶结或非胶结充填采空区。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种脉内外天井联合采准的浅孔留矿嗣后充填采矿方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、从采场下盘沿脉阶段运输巷道(1)施工穿脉(3)到达矿体，从穿脉(3)向上沿矿体高度方向施工脉内天井(4)，在脉内天井(4)内沿高度方向向矿房一侧施工多个采场联络道(5)；

S2、在采场下盘沿脉阶段运输巷道(1)内朝围岩方向施工脉外联络道(6)，在脉外联络道(6)的末端向上沿矿体高度方向施工脉外天井(7)，在脉外天井(7)的顶部施工天井联络道(8)，脉外天井(7)通过天井联络道到达矿体并且与脉内天井(4)连通，脉外天井(7)高度为整片采场高度的一半；

S3、从沿脉阶段运输巷道内施工若干条出矿进路(2)到达矿体，在采场底部施工拉底巷道，采场在脉内天井(4)的另一端从拉底巷道向上沿矿体高度方向施工充填回风井(9)，充填回风井(9)贯穿整个采场；

S4、从充填回风井(9)的顶部向上方阶段采场的充填体施工回风联络道(10)，回风联络道(10)与上方阶段采场回风系统连通。

2.如权利要求1所述的脉内外天井联合采准的浅孔留矿嗣后充填采矿方法，其特征在于，步骤S1中，沿脉内天井(4)每隔4～5m向矿房一侧施工采场联络道(5)。

3.如权利要求1所述的脉内外天井联合采准的浅孔留矿嗣后充填采矿方法，其特征在于，步骤S2中，将整片采场沿高度方向以天井联络道(8)为界限将待采矿体划分为上下两部分，下部矿体回采时，人员、材料及设备直接通过脉内天井(4)进出采场，上部矿体回采时，通过脉外天井(7)、天井联络道(8)和脉内天井(4)进出采场。

4.如权利要求3所述的脉内外天井联合采准的浅孔留矿嗣后充填采矿方法，其特征在于，步骤S3中，当回采下部矿体时，新鲜风流通过阶段运输巷道、穿脉(3)、脉内天井(4)、采场联络道(5)进入采场清洗作业面，污风经充填回风井(9)、回风联络道(10)排至上方阶段采场回风系统；当回采上部矿体时，新鲜风流通过阶段运输巷道、脉外联络道(6)、脉外天井(7)、天井联络道(8)、脉内天井(4)、采场联络道(5)进入采场清洗作业面，污风经充填回风井(9)、回风联络道(10)排至上方阶段采场回风系统。

5.如权利要求1所述的脉内外天井联合采准的浅孔留矿嗣后充填采矿方法，其特征在于，在步骤S3中拉底巷道的施工过程如下，在采场下盘出矿进路(2)内沿矿体长度方向施工拉底巷道，当矿体厚度不超过4m时，拉底巷道宽度为矿体的厚度，当矿体厚度超过4m时，拉底巷道宽度为2～4m，高为2～4m，拉底巷道的长度为矿房长度，由拉底巷道向两侧施工浅孔进行扩帮，形成拉底空间。

6.如权利要求1所述的脉内外天井联合采准的浅孔留矿嗣后充填采矿方法，其特征在于，在步骤S4之后还包括步骤S5凿岩爆破、出矿和地压管理，地压管理为在矿房回采结束后，沿上阶段采场的沿脉阶段运输巷道(1)、回风联络道(10)及充填回风井(9)将充填管道铺设至采空区，采用尾砂胶结或非胶结充填采空区。

7.一种脉内外天井联合采准采场结构，其特征在于，包括设置在采场下盘的沿脉阶段运输巷道(1)、设置在采场内部一侧的脉内天井(4)、设置在采场内部另一侧的充填回风井(9)以及设置在围岩内的与脉内天井(4)位置对应的脉外天井(7)，所述脉内天井(4)和充填回风井(9)均沿矿体高度方向贯穿整片采场，所述脉外天井(7)的高度为采场高度的一半，所述沿脉阶段运输巷道(1)通过横向设置的穿脉(3)与脉内天井(4)连通，所述沿脉阶段运输巷道(1)通过横向布设的出矿进路(2)与矿体连通，所述采场下盘沿矿体长度方向设置拉底巷道，拉底巷道将脉内天井(4)与充填回风井(9)连通，所述脉内天井(4)通过横向布设的施工采场联络道(5)与矿房连通，所述脉外天井(7)底部通过脉外联络道(6)与沿脉阶段运输巷道(1)连通，顶部通过天井联络道(8)与脉内天井(4)连通，所述充填回风井(9)的顶部通过回风联络道(10)与上方阶段采场回风系统连通。

8.如权利要求7所述的脉内外天井联合采准采场结构，其特征在于，所述穿脉(3)的内部尺寸为宽2～4m，高2～4m，所述脉内天井(4)内部尺寸为长1.8～2m，宽1.8～2m；所述采场联络道(5)规格为宽1.8～2m，高1.8～2m，长2～4m；所述脉外联络道(6)内部尺寸为宽2～4m、高2～4m、长3～5m；所述脉外天井(7)的内部尺寸为长1.8～2m，宽1.8～2m；所述天井联络道(8)内部尺寸为宽2～4m，高2～4m；出矿进路(2)内部尺寸为宽3～5m，高2.8～3.8m，与矿体斜交为45～50°；充填回风井(9)内部尺寸为长1.8～2.0m，宽1.8～2.0m。

Images