CN114352350A - 一种人工假顶构筑与回采方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种人工假顶构筑与回采方法，该方法适用于复杂破碎、稳定性差的矿体的回采过程中人工假顶的快速构建，该方法在进路回采的过程中，两侧边邦间隔部分超挖，待回采结束后，底面铺设碎石，塑料薄膜或彩条布，后再其上搁置大块废石或者木方，并在其上设置横纵底筋，其中横筋为主筋，纵筋为辅筋，后采用加入速凝剂的混凝土浇筑人工假顶。与现有技术相比，本发明直接利用超挖部分作为承载受力结构，较传统的锚杆吊筋方式更为加单且承载力更大，安全性更高，并且承载结构简单，施工工艺简单，无需施工钻孔、安装锚杆、悬挂吊筋等诸多工序，施工速度快。

Description

一种人工假顶构筑与回采方法

技术领域

本发明属于地下矿山开采的技术领域，具体涉及一种人工假顶构筑与回采方法，该方法主要适用于人工假顶(底)的快速构建以及破碎矿体的回采。

背景技术

针对复杂破碎、稳定性差的矿体，采用普通的上行式回采是无法保证回采过程的安全，常规的使用下行式回采方案，或某部分矿体品位较高，为了提高整体回收率，采用构筑人工假顶/底的方式，代替原生顶底柱。此时就需采用技术上可行、经济上合理、安全可保证、快速高效的构筑方式，才能实现下向回采或者矿柱回采的安全及经济性。传统为了保证人工假顶的稳固性，采用两侧或沿采场中线布置锚杆+悬挂吊筋的方式，将假顶与上部充填体或两帮的矿岩，连接在一起，从而保证回采的安全性。但无论是采用管缝式锚杆、树脂锚杆或者水泥砂浆锚杆，以这种方式有施工进度慢、成本高等缺点。

申请号为CN201410764691.2的中国专利公开了一种人工假底及其制作方法，采用废旧材料代替钢筋混凝土作为人工假底，以保证施工简单、效率高、成本低廉，并且使得成型后的人工假底无需进行养护，从而提高了工效，操作简单。但其实质为一种人工底部出矿结构，且采用的废旧材料的强度有待验证，易因材料的强度不足造成整个结构的失稳，造成安全事故。

申请号为CN201910881069.2的中国专利公开了一种人工假底及制作方法，其通过在巷道内设置人工假底，替代人工底柱，降低贫化损失率，构筑的人工假底强度高，安全性好等特点。其在一定程度上可以满足回采需求，但其适用范围小，无法使用大断面大规模的采矿工程使用。

中国专利申请CN201910682308.1公开了一种大跨度人工假底及其制作方法，其通过连接螺栓将垂直矿体走向布设的主梁和沿矿体走向布设的次梁，并在螺栓上安装竖向锚固结构，形成统一的骨架式人工假底。采用其方法可以构筑出强度高、安全性好的人工假底，但其施工过程复杂，需要消耗大量的工时，成本较钢筋混凝土的强度要高。

中国专利申请CN 201811608204.8公开了一种下向进路充填开采假顶构筑方法，其在采场回采结束后，在进路底铺设残矿，在残矿上铺设钢筋以形成钢筋网，在用充填料充填并接顶。但该方案存在如下问题，底部铺设的残矿，造成回采的贫化损失率偏高；上分层预留的钢筋折弯，会早场下分层回采过程中的安全隐患；钢筋网上再安置钢筋折弯，随着充填过程中会造成变形走偏等现象，实际操作中较难实现，且操作较为繁琐，人员劳动强度大。

中国专利申请CN202010302502.5公开了一种无间柱并维护下向单一进路充填假顶稳定性方法，其借助于上下盘围岩内的预应力超长锚杆以及采空区内的经纬状钢筋网来维持充填假顶的稳定性，使上下盘围岩-超长锚杆、经纬状钢筋网、充填体成为一个整体，保证了开采安全。但该方案存在如下问题，为了保证假顶的承载力，需施工预应力锚杆，并将钢筋网悬挂至锚杆上，操作较为麻烦，成本高，且需要反复焊接；适应性窄，仅适用于单一的下向进路开采。

为了解决人工假顶构筑速度慢、成本高的问题，提出了一种人工假顶构筑方法，即通过边邦处间隔超采、布置超长横向主筋、混凝土浇筑等方式，实现人工假顶的高效安全经济构筑。

发明内容

本发明针对在对复杂破碎、稳定性差的矿体进行下向进路回采或者预先回采底柱时，人工构筑假顶构筑中存在的缺陷和不足，提供了一种效率高、成本低以及安全性高的人工假顶构筑方法。该方法在进路回采的过程中，两侧边邦间隔部分超挖，待回采结束后，底面铺设碎石，塑料薄膜或彩条布，后再其上搁置大块废石或者木方，并在其上设置横纵底筋，其中横筋为主筋，纵筋为辅筋，后采用加入速凝剂的混凝土浇筑人工假顶，从而实现人工假顶的高效低成本构筑。

本发明提供的一种人工假顶构筑与回采方法，包括如下步骤：

1)、根据人工假顶的用途，依据结构力学、材料力学以及弹性力学理论，计算人工假顶合理承载能力与相关参数；

2)、确定需要构筑人工假顶的矿体位置，沿垂直于矿体走向的方向，采用进路式开采方法由矿体下盘向矿体上盘施工；

3)、在采用进路法掘进过程中或之后，在进路两侧每隔预设距离超挖预设宽度的废石或矿石；

4)、对进路底进行铺底，铺设一定厚度的废石或矿石；

5)、将塑料薄膜或彩条布铺在废石上，后在其上布置钢筋，横向布置主筋，纵向布置辅筋，主筋、辅筋采用钢丝绑在一起，钢筋直径根据计算结果确定；

6)、铺筋后，用充填料进行填充，填充厚度依据结构力学的计算结果确定，剩余的巷道空间采用充填料浆或废石进行填充。

优选的，在步骤3)中，在进路两侧每隔0.5～1.0m超挖宽度为10～30cm的废石或矿石。

优选的，在步骤4)中，根据超挖岩体种类，当岩体为废石时，采用超挖的岩体产生的废石进行铺底；当岩体为矿石，采用开拓过程中产生的废石进行铺底。

进一步地，在步骤4)中，铺底的厚度依据下部回采的方式确定，当采用浅孔回采方式时，铺底厚度应在10～30cm；当采用深孔中深孔回采方式时，铺底厚度应在30～50cm。

优选地，当采用多进路假顶时，步骤3)中不同进路间的超挖部分相邻设置以形成锯齿形形态。

优选地，在步骤6)中，采用高标号混凝土或者水泥与尾砂的质量比为1:3～1:5的充填料浆进行填充。

本发明的有益效果如下：

1、承载力大、安全性高。本发明直接利用超挖部分，作为承载受力结构，较传统的锚杆吊筋方式更为加单，且承载力更大，安全性更高。

2、施工简单、成本低。相比假顶结构，本发明的人工假顶的承载结构简单，施工工艺简单，无需施工钻孔、安装锚杆、悬挂吊筋等诸多工序，施工速度快，构成材料常见，构筑成本低。

3、整体性强。采用本发明的人工假顶，在采用多进路假顶时，将不同进路间的超挖部分相邻设置以形成锯齿形形态，能够有效提高充填体的整体性，进而提高整体的强度。

附图说明

图1为本发明提供的人工假顶构筑方法进行单进路施工的示意图；

图2为本发明提供的人工假顶构筑方法进行多进路施工的示意图；

图3为图1的侧剖面结构图；

图4为图2的侧剖面结构图。

图中：1-低强充填体；2-高强充填体；3-纵筋；4-铺底碎石(或矿石)；5-横筋；6-超挖部分；7-回采进路。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧”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设备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。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

玉龙矿业一采区Ⅱ7矿体富水破碎，宽度2～6m，倾角70°，属典型的急倾斜薄至中厚破碎矿体，在回采过程中，采用该方法进行回采，取得了不错的效果。

实施例1

如图1、3所示，在对上述进行开采时，采用本发明提供的人工假顶构筑与回采方法，具体包括以下步骤：

1)、根据人工假顶的用途，依据结构力学、材料力学以及弹性力学理论，计算人工假顶合理承载能力与相关参数；

2)、确定需要构筑人工假顶的矿体位置，沿垂直于矿体走向的方向，采用进路式开采方法由矿体下盘向矿体上盘施工，以构造回采进路7；

3)、在采用进路法掘进过程中或之后，在进路两侧每隔0.5～1.0m超挖宽度为10～30cm的废石或矿石，形成超挖部分6；

4)、对进路底进行铺底，铺设一定厚度的废石或矿石4，具体的，铺底的厚度依据下部回采的方式确定，当采用浅孔回采方式时，铺底厚度应在10～30cm；当采用深孔中深孔回采方式时，铺底厚度应在30～50cm；

5)、将塑料薄膜或彩条布铺在废石上，后在其上布置钢筋，横向布置直径为25mm的横筋5(即主筋)，纵向布置直径为16mm纵筋3(即辅筋)，并将纵筋3、横筋5采用钢丝绑在一起，形成的钢筋网的网度为600mm×800mm；

6)、铺筋后，用充填料进行填充，填充厚度依据结构力学的计算结果确定，充填形成高强充填体2，剩余的巷道空间采用充填料浆或废石进行填充，构成低强充填体1。

在实际操作过程中，上述进行铺地的石材可根据超挖岩体种类来选择；具体的，当岩体为废石时，采用超挖的岩体产生的废石进行铺底；当岩体为矿石，采用开拓过程中产生的废石进行铺底。

在步骤6)中，高强充填体2采用高标号混凝土或者水泥与尾砂的质量比/体积比为1:3～1:5的充填料浆进行填充；低强充填体1采用水泥与尾砂的质量比/体积比为1:10～1:15的充填料浆进行填充。

实施例2

本实施例与实施例1不同之处在于，本实施例采用多进路开采方式进行上述矿体的开采作业。

如图2、图4所示，本发明提供的人工假顶构筑与回采方法，具体包括以下步骤：

1)、根据人工假顶的用途，依据结构力学、材料力学以及弹性力学理论，计算人工假顶合理承载能力与相关参数；

2)、确定需要构筑人工假顶的矿体位置，沿垂直于矿体走向的方向，采用进路式开采方法由矿体下盘向矿体上盘施工，以构造回采进路7；

3)、在采用进路法掘进过程中或之后，在进路两侧每隔0.5～1.0m超挖宽度为10～30cm的废石或矿石，同向设置的不同进路间的超挖部分相邻设置，以形成锯齿形形态(如图2所示)，相邻的不同进路间的超挖部分之间壁厚10～30cm；

4)、对进路底进行铺底，铺设一定厚度的废石或矿石4，铺底的厚度依据下部回采的方式确定，当采用浅孔回采方式时，铺底厚度应在10～30cm；当采用深孔中深孔回采方式时，铺底厚度应在30～50cm；

5)、将塑料薄膜或彩条布铺在废石上，后在其上布置钢筋，横向布置直径为25的横筋5(即主筋)，纵向布置直径为16纵筋3(即辅筋)，并将纵筋3、横筋5采用钢丝绑在一起，形成的钢筋网的网度为600mm×800mm，；

6)、铺筋后，用充填料进行填充，填充厚度依据结构力学的计算结果确定，充填形成高强充填体2，剩余的巷道空间采用充填料浆或废石进行填充，构成低强充填体1。

在实际操作过程中，上述进行铺地的石材可根据超挖岩体种类来选择；具体的，当岩体为废石时，采用超挖的岩体产生的废石进行铺底；当岩体为矿石，采用开拓过程中产生的废石进行铺底。

优选地，在步骤6)中，

高强充填体2采用高标号混凝土或者水泥与尾砂的质量比/体积比为1:3～1:5的充填料浆进行填充。低强充填体1采用水泥与尾砂的质量比/体积比为1:10～1:15的充填料浆进行填充。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种人工假顶构筑与回采方法，其特征在于：

1)、根据人工假顶的用途，依据结构力学、材料力学以及弹性力学理论，计算人工假顶合理承载能力与相关参数；

2)、确定需要构筑人工假顶的矿体位置，沿垂直于矿体走向的方向，采用进路式开采方法由矿体下盘向矿体上盘施工；

3)、在采用进路法掘进过程中或之后，在进路两侧每隔预设距离超挖预设宽度的废石或矿石；

4)、对进路底进行铺底，铺设一定厚度的废石或矿石；

5)、将塑料薄膜或彩条布铺在废石上，后在其上布置钢筋，横向布置横筋，纵向布置纵筋，横筋、纵筋采用钢丝绑在一起，钢筋直径根据计算结果确定；

6)、铺筋后，用充填料进行填充，填充厚度依据结构力学的计算结果确定，剩余的巷道空间采用充填料浆或废石进行填充。

2.根据权利要求1所述的人工假顶构筑与回采方法，其特征在于：在步骤3)中，在进路两侧每隔0.5～1.0m超挖宽度为10～30cm的废石或矿石。

3.根据权利要求1所述的人工假顶构筑与回采方法，其特征在于：在步骤4)中，根据超挖岩体种类，当岩体为废石时，采用超挖的岩体产生的废石进行铺底；当岩体为矿石，采用开拓过程中产生的废石进行铺底。

4.根据权利要求1所述的人工假顶构筑与回采方法，其特征在于：在步骤4)中，铺底的厚度依据下部回采的方式确定，当采用浅孔回采方式时，铺底厚度应在10～30cm；当采用深孔中深孔回采方式时，铺底厚度应在30～50cm。

5.根据权利要求1所述的人工假顶构筑与回采方法，其特征在于：当采用多进路假顶时，步骤3)中不同进路间的超挖部分相邻设置以形成锯齿形形态。

6.根据权利要求1所述的人工假顶构筑与回采方法，其特征在于：采用高标号混凝土或者水泥与尾砂的质量比为1:3～1:5的充填料浆进行填充。

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