CN114183142A - 一种开采倾斜及急倾斜薄矿体的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种开采倾斜及急倾斜薄矿体的方法，先沿矿体走向划分矿块，在矿体下盘向上开凿脉外行人通风天井、联络道和出矿巷道；采用由采场一侧向另一侧前进式、由下向上的回采顺序，钻凿炮孔，一次多孔多排爆破，回采过程中预留点柱，加强敲帮问顶工作，必要时采用锚杆进行锚固；先将矿石的三分之一通过出矿巷道由铲运车运出，预留点柱和崩落矿石一起支撑采场上盘围岩，待回采至顶柱位置，再进行大量放矿；再用浆砌石对采场穿脉巷道、出矿巷道等进行封堵。本发明通过理论计算和现场实践，在不新建充填工艺、不改变整体采矿工艺的情况下实现对倾斜薄矿体的开采，具有较强的可操作性。
Description
技术领域
本发明涉及采矿技术领域，具体的说是一种开采倾斜及急倾斜薄矿体的方法。
背景技术
我国是一个矿产资源大国，资源总量丰富、品种齐全、分布广泛，但与其他国家相比，存在大型矿床少、矿体埋藏深、薄矿脉占比高等特点。薄矿脉的开采一直以来存在劳动强度大、机械化水平低、安全隐患突出等一系列问题。特别是一些围岩不稳固的薄矿体，在开采过程中，时常发生上盘围岩垮塌、矿体冒落，进而中断采矿生产，并对工人的生命安全造成巨大的威胁。为此，很多采场开采中途被遗弃，造成大量矿产资源的损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种开采倾斜及急倾斜薄矿体的方法，以解决围岩不稳固的薄矿体在开采过程中易发生上盘围岩垮塌、矿体冒落的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：
一种开采倾斜及急倾斜薄矿体的方法，包括以下步骤：
步骤一、沿矿体走向划分矿块，矿块长50-80m，矿块高40-60m；每个矿块留有间柱和顶柱，不留底柱，间柱宽4-6m，顶柱高3-5m；矿块采用平底底部结构；
步骤二、在矿体下盘向上开凿脉外行人通风天井，行人通风天井内间隔5-6m开掘联络道，每条联络道掘至矿体，作为回采作业的通道；在矿体下盘布置穿透矿体的出矿巷道，出矿巷道间距8-10m；
步骤三、采用由采场一侧向另一侧前进式、由下向上的回采顺序，使用浅孔凿岩机钻凿倾斜上向或平行炮孔，一次多孔多排爆破，台阶式向前推进；回采过程中根据工作面回采标高及回采长度预留数排与矿体上、下盘围岩相垂直的点柱，同一回采标高内点柱的水平间距为10-12m，上下相邻两层点柱的垂直间距为4-5m，控制回采工作面上盘暴露面积不超过50m2；同时加强敲帮问顶工作，必要时采用锚杆进行锚固；
步骤四、将爆破崩落下来矿石的三分之一通过出矿巷道由铲运车运出，其余三分之二暂时留在采场，使崩落矿石面与顶板之间保持2-2.5m的作业空间，预留点柱和崩落矿石一起支撑采场上盘围岩，确保回采过程中人员安全；待回采至顶柱位置，即采场回采结束后，再进行大量放矿；
步骤五、采场大量放矿结束之后，形成的采空区体积较小，对矿山的生产安全基本不构成影响，为此采用封堵的方式对采空区进行处理，即采用浆砌石对采场穿脉巷道、出矿巷道等进行封堵。
优选的，所述步骤二中每个矿块布置两条相互平行的倒段行人通风天井，当底部行人通风天井高度到达20-30m后，将底部行人通风天井顶端的联络道沿背向矿体方向开凿一定长度，然后向上开槽上部行人通风天井，直至达到设计高度。
优选的，所述步骤三中相邻两排点柱错位间隔布置，每三个相邻的点柱形成一个三角形，三角形的面积即为采场上盘暴露面积。
优选的，所述点柱为边长为2-3m，高为矿体厚度的长方体。
本发明所述方法适用于倾角为45-65°，矿石不易结块，矿体厚度为0.8-3m，围岩不稳固的薄矿体。为确保不稳固围岩中回采作业的安全，本发明在采场中布置一定数量的点柱，利用点柱和崩落矿石共同支撑上下盘不稳固围岩。
在垂直方向上每三个相邻点柱形成一个三角形，三角形面积即为采场上盘暴露面积。点柱之间的水平间距、垂直间距，也就是三角形面积的大小依据采场允许暴露面积来确定。
根据矿岩稳固程度划分标准，一般不稳固围岩采场允许暴露面积在50m2以内，即三角形的面积S＜50m2，三角形的面积可按下式计算：
S=1/2Lh
式中：
S—相邻三个点柱形成三角形面积，m2；
L—点柱之间的水平间距，m；
h—点柱之间的垂直间距，m。
由S＜50m2、S=1/2Lh可得
Lh＜100m2
即点柱之间的水平距离和垂直距离的乘积须小于100。根据气腿式凿岩机凿岩长度，结合采场每次崩矿米数，综合考虑选取L取值范围为10-12m，h取值范围为4-5m，即采场中相邻点柱之间的水平距离为10-12m，垂直距离为4-5m。
通过上述计算确定的取值，可确保采场上盘暴露面积在标准规定的范围之内。本发明通过预留一定数量的点柱、布置合理的点柱间距，可确保在不稳固围岩条件下开采倾斜及急倾斜薄矿作业的安全性。
本发明通过理论计算和现场实践，在不新建充填工艺、不改变整体采矿工艺的情况下实现对倾斜薄矿体的开采，具有较强的可操作性。
本发明将脉外行人通风天井设置为上下两段，并通过联络道相连接，采用倒段布置方式，减少了采准工程量，提高了作业效率。
附图说明
图1是本发明所述的矿块立面图；
图2是本发明所述的矿块剖面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
甘肃某铜矿通过地质勘查，在主矿体上盘圈定盲小矿体5条。矿体走向为320-340°，倾角53-71°，平均厚度1.6-3m，矿石类型主要为侵染状黄铜矿。矿体上下盘围岩均为石英角斑凝灰岩，片理构造非常发育，局部有裂隙水。围岩具有变晶屑凝灰结构，肉眼观察呈灰白色、灰色和灰绿色。岩石普遍遭受绢云母化、绿泥石化、硅化、碳酸盐化和黄铁矿化等蚀变，并尤以矿体夹层处蚀变更为强烈。
矿山设计采用平底结构的浅孔留矿法。在开采过程中，时常发生上盘围岩垮塌、矿体冒落，从而中断采矿生产的现象，很多采场开采中途被遗弃，造成大量矿产资源的损失。
采用本发明所述的方法进行开采，具体方案如下：
一种开采倾斜及急倾斜薄矿体的方法，包括以下步骤：
步骤一、沿矿体走向划分矿块，矿块长50m，矿块高60m；每个矿块留有间柱和顶柱，不留底柱，间柱宽4m，顶柱高3m；矿块采用平底底部结构；
步骤二、在矿体下盘向上开凿与脉外行人通风天井，行人通风天井内间隔5m开掘联络道，每条联络道掘至矿体，作为回采作业的通道；在矿体下盘布置穿透矿体的出矿巷道，出矿巷道间距10m；
每个矿块布置两条相互平行的倒段行人通风天井，当底部行人通风天井高度到达30m后，将底部行人通风天井顶端的联络道沿背向矿体方向开凿一定长度，然后向上开槽上部行人通风天井，直至达到设计高度；
步骤三、采用由采场一侧向另一侧前进式、由下向上的回采顺序，使用浅孔凿岩机钻凿倾斜上向或平行炮孔，一次多孔多排爆破，台阶式向前推进；回采过程中根据工作面回采标高及回采长度预留数排与矿体上、下盘围岩相垂直的点柱，点柱为边长为2-3m，高为矿体厚度的长方体；相邻两层的点柱错位间隔布置，每三个相邻的点柱形成一个三角形，三角形的面积即为采场上盘暴露面积；同一回采标高内的点柱的水平间距为10m，上下相邻两层点柱的垂直间距为4m，控制回采工作面上盘暴露面积不超过50m2；同时加强敲帮问顶工作，采用了少量的锚杆进行锚固；
步骤四、将爆破崩落下来矿石的三分之一通过出矿巷道由铲运车运出，其余三分之二暂时留在采场，使崩落矿石面与顶板之间保持2-2.5m的作业空间，预留点柱和崩落矿石一起支撑采场上盘围岩，确保回采过程中人员安全；待回采至顶柱位置，即采场回采结束后，再进行大量放矿；
步骤五、采场大量放矿结束之后，形成的采空区体积较小，对矿山的生产安全基本不构成影响，为此采用封堵的方式对采空区进行处理，即采用浆砌石对采场穿脉巷道、出矿巷道等进行封堵。
该试验采场回采工作历时三个月，由于在回采过程中严格落实预留点柱方案、控制点柱间距等措施，使上盘围岩暴露面积始终小于50m2，试验期间未发生上盘垮塌、顶板冒落事故。
从上述实施例可以看出，通过引进本发明所述的采矿方法对试验采场进行了成功回采，本发明在矿山盲小矿体的开采中进行了推广应用。
经统计，采用本发明所述采矿方法的矿块综合回采率达到90%以上，安全工程及资金投入较少，整个矿块的技术经济指标优于同类。
Claims (4)
1.一种开采倾斜及急倾斜薄矿体的方法，矿体的倾角为45-65°，矿石不易结块，矿体厚度为0.8-3m，围岩不稳固，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、沿矿体走向划分矿块，矿块长50-80m，矿块高40-60m；每个矿块留有间柱和顶柱，不留底柱，间柱宽4-6m，顶柱高3-5m；矿块采用平底底部结构；
步骤二、在矿体下盘向上开凿脉外行人通风天井，行人通风天井内间隔5-6m开掘联络道，每条联络道掘至矿体，作为回采作业的通道；在矿体下盘布置穿透矿体的出矿巷道，出矿巷道间距8-10m；
步骤三、采用由采场一侧向另一侧前进式、由下向上的回采顺序，使用浅孔凿岩机钻凿倾斜上向或平行炮孔，一次多孔多排爆破，台阶式向前推进；回采过程中根据工作面回采标高及回采长度预留数排与矿体上、下盘围岩相垂直的点柱，同一回采标高内点柱的水平间距为10-12m，上下相邻两层点柱的垂直间距为4-5m，控制回采工作面上盘暴露面积不超过50m2；同时加强敲帮问顶工作，必要时采用锚杆进行锚固；
步骤四、将爆破崩落下来矿石的三分之一通过出矿巷道由铲运车运出，其余三分之二暂时留在采场，使崩落矿石面与顶板之间保持2-2.5m的作业空间，预留点柱和崩落矿石一起支撑采场上盘围岩，确保回采过程中人员安全；待回采至顶柱位置，即采场回采结束后，再进行大量放矿；
步骤五、采场大量放矿结束之后，形成的采空区体积较小，对矿山的生产安全基本不构成影响，为此采用封堵的方式对采空区进行处理，即采用浆砌石对采场穿脉巷道、出矿巷道等进行封堵。
2.根据权利要求1所述的一种开采倾斜及急倾斜薄矿体的方法，其特征在于：所述步骤二中每个矿块布置两条相互平行的倒段行人通风天井，当底部行人通风天井高度到达20-30m后，将底部行人通风天井顶端的联络道沿背向矿体方向开凿一定长度，然后向上开槽上部行人通风天井，直至达到设计高度。
3.根据权利要求1或2所述的一种开采倾斜及急倾斜薄矿体的方法，其特征在于：所述步骤三中相邻两排点柱错位间隔布置，每三个相邻的点柱形成一个三角形，三角形的面积即为采场上盘暴露面积。
4.根据权利要求3所述的一种开采倾斜及急倾斜薄矿体的方法，其特征在于：所述点柱为边长为2-3m，高为矿体厚度的长方体。
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|---|---|---|---|---|
| CN115788429A (zh) * | 2022-11-08 | 2023-03-14 | 中南大学 | 一种急倾斜薄细矿脉机械化协同连续留矿采矿方法 |
Also Published As
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| CN114183142B (zh) | 2023-10-13 |
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