CN114704256B - 一种非爆机械破岩循环进路充填采矿法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种非爆机械破岩循环进路充填采矿法，采场沿矿体走向布置，采场之间不留间柱，采场自下而上分层进行回采及充填，分层内采用悬臂式掘进机进路式切割落矿回采，所述进路在采场分层平面上自外向内逐层循环回采，回采过程中无轨矿用运输设备跟随出矿，进路分区充填。本发明采用非爆机械切割落矿方式进行回采，具有回采作业安全、效率高、成本低等优点。

Description

一种非爆机械破岩循环进路充填采矿法

技术领域

本发明属于地下采矿领域，涉及一种非爆机械破岩循环进路充填采矿法，特别适用于矿岩硬度低的矿体回采。

背景技术

目前，金属非金属硬岩矿山仍主要采用钻爆法回采，采用凿岩设备施工各类型炮孔，向炮孔中装填雷管及炸药爆破落矿，崩落的矿石再采用铲运机等出矿设备进行出矿。实践表明，传统的钻爆法主要存在以下缺点：(1)钻爆法采用炸药、雷管爆破落矿，安全性差。一方面火工品本身存在安全隐患，另一方面炸药爆破后会产生大量有毒有害气体，同时对周边岩体造成不可逆转的损伤，影响采场或巷道的稳定性。(2)钻爆法采矿的凿岩、爆破、出矿等各个作业环节分散不连续，生产管理复杂，效率低，不利于实现自动化、智能化。(3)钻爆法采矿工人作业劳动强度较大，作业环境差。

非爆机械破岩开采是近年来随着装备的进步而出现的一种新的回采工艺。与传统钻爆法相比较，非爆机械破岩开采在安全、成本及效率等方面均有显著优势。(1)非爆机械破岩采用机械切割落矿，生产作业过程中不采用炸药等火工品，不产生有毒有害气体，机械切割时对周边岩体的损伤小，整体作业安全程度较钻爆法大大提高。(2)非爆机械破岩综合回采成本较传统钻爆法低。(3)非爆机械破岩回采作业流程简单连续，机械化程度高，有利于实现自动化和智能化，因此在生产能力和效率方面较钻爆法也有优势。

总的来说，非爆机械破岩开采将从本质上改善金属地下矿山作业安全程度，提升矿山开采整体经济效益和环境效益。目前非爆机械开采煤炭等软岩矿山已大规模应用，已实现工业化生产。

结合地下金属矿山实际开采技术条件，非爆机械破岩设备中的悬臂式掘进机较为适合用于采矿作业。但悬臂式掘进设备尺寸及重量较目前金属地下矿山采用的铲运机、凿岩台车等设备更大更重，且行走方式更为“笨拙”，如何创造条件让悬臂式掘进机在回采作业过程中更加高效的运行是发挥其效率的关键所在。

为此，本发明提供了一种非爆机械破岩循环进路充填采矿法，旨在解决硬岩金属矿山传统钻爆法回采中存在的安全性差、作业连续性差、劳动强度大、作业环境差等问题，同时通过工程布置方面的创新，充分发挥悬臂式掘进机的效率。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种非爆机械破岩循环进路充填采矿法：

一种非爆机械破岩循环进路充填采矿法，其特征在于包括以下步骤：

步骤a、采场划分，采场沿矿体走向布置，采场之间不留间柱；

步骤b、采准切割工程施工，在矿体下盘施工形成中段运输巷、斜坡道、分段运输巷、矿石溜井及充填回风井，在采场两端自分段运输巷向矿体施工采场联络道至矿体上盘边界并扩刷形成掘进机姿态调整硐室，掘进机姿态调整硐室尺寸满足悬臂式掘进机原地旋转掉头的要求，在采场联络巷之间自分段运输巷向施工充填运输联巷至矿体上盘边界；

步骤c、采场自下而上分层进行回采及充填，分层内采用悬臂式掘进机进路式切割落矿回采，所述进路在采场分层平面上自外向内逐层循环回采，回采时悬臂式掘进机自一侧采场联络道进入掘进机姿态调整硐室，在矿体下盘边界处旋转调整至机身与矿体走向平行后开始向前掘进切割落矿至另一侧掘进机姿态调整硐室，然后在掘进机姿态调整硐室行驶至矿体上盘边界处掉头并调整机身与矿体走向平行后继续向前掘进切割落矿，如此循环直至采场分层矿体回采完毕，回采过程中无轨矿用运输设备跟随出矿，进路分区充填，即悬臂式掘进机每穿过一条充填运输联巷，立刻将悬臂式掘进机尾部已回采的进路进行充填接顶；

步骤d、分层回采结束后悬臂式掘进机自一侧采场联络道驶出采场，并将采场两侧掘进机姿态调整硐室充填接顶，待充填体养护至设计强度后转层开始上一分层的回采，采场转层时，采场联络道及充填运输联巷均采用压顶掘进方式至上一分层设计标高，扩刷形成掘进机姿态调整硐室，然后按照步骤c进行该分层的回采，如此循环直至整个采场回采完毕。

进一步地，所述采场沿走向长度根据矿山生产能力要求及采场综合生产能力确定，宽为矿体厚度，所述分层高度及进路规格根据矿岩岩体质量及悬臂式掘进机切割范围大小确定，充填运输联巷间的距离根据矿体岩体质量及充填料浆流动特性确定。

进一步地，所述掘进机姿态硐室尺寸根据悬臂式掘进机设备尺寸大小及行走、掉头空间尺寸要求确定，掘进机姿态调整硐室顶板及两帮采用锚索、锚杆、挂网、喷浆单一或联合支护方式进行支护，采场进路根据矿体稳固情况采用锚杆、挂网方式进行支护。

进一步地，所述无轨矿用运输设备为矿卡或铲运机。

进一步地，充填管道经上中段充填回风巷、充填回风天井进入采场，采场进路采用胶结充填体充填。

进一步地，采场回采时，分段运输巷中的新鲜风流经采场联络道或充填运输联巷流入采场，洗刷采场的污风经充填回风天井汇入上中段充填回风巷，同时回采作业面配备通风除尘风机进行除尘。

优选地，所述采场沿走向长度300～500m，所述充填运输联巷之间的距离为30～60m。

优选地，所述锚索及锚杆采用抗拉不抗剪的玻璃钢加工制成。

有益效果

与现有技术和方法相比，本发明提供的一种非爆机械破岩循环进路充填采矿法具有以下有益效果：

(1)非爆机械破岩采用机械切割落矿，生产作业过程中不采用炸药等火工品，不产生有毒有害气体，机械切割时对周边岩体的损伤小，整体作业安全程度较钻爆法大大提高。

(2)非爆机械破岩综合回采成本较传统钻爆法低。

(3)非爆机械破岩回采作业流程简单连续，机械化程度高，有利于实现自动化和智能化，因此在生产能力和效率方面较钻爆法也有优势。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

图1是本发明提供的一种非爆机械破岩循环进路充填采矿法的正视图；

图2为本发明提供的一种非爆机械破岩循环进路充填采矿法正视图的俯视图；

图3为本发明提供的一种非爆机械破岩循环进路充填采矿法正视图的侧视图；

图中：1-中段运输巷；2-分段运输巷；3-采场联络道；4-掘进机姿态调整硐室；5-锚索；6-矿石溜井；7-充填运输联巷；8-充填回风井；9-充填体；10-矿体；11-悬臂式掘进机；12-悬臂式掘进机前进路线。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，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例，都属于本发明所保护的范围。

如图1-图3所示，一种非爆机械破岩循环进路充填采矿法，其特征在于包括以下步骤：

步骤a、采场划分，采场沿矿体走向布置，采场之间不留间柱。所述采场沿走向长度根据矿山生产能力要求及采场综合生产能力确定，宽为矿体10厚度。优选地，所述采场沿走向长度300～500m，充填运输联巷之间的距离为30～60m。

步骤b、采准切割工程施工，在矿体10下盘施工形成中段运输巷1、斜坡道、分段运输巷2、矿石溜井6及充填回风井8，在采场两端自分段运输巷2向矿体10施工采场联络道3至矿体10上盘边界并扩刷形成掘进机姿态调整硐室4，掘进机姿态调整硐室4尺寸满足悬臂式掘进机原地旋转掉头的要求，在采场联络巷之间自分段运输巷2向施工充填运输联巷7至矿体10上盘边界。所述掘进机姿态硐室尺寸根据悬臂式掘进机11设备尺寸大小及行走、掉头空间尺寸要求确定，掘进机姿态调整硐室4顶板及两帮采用锚索5、锚杆、挂网、喷浆单一或联合支护方式进行支护，所述锚索5及锚杆采用抗拉不抗剪的玻璃钢加工制成。充填运输联巷7间的距离根据矿体10岩体质量及充填料浆流动特性确定。

步骤c、采场自下而上分层进行回采及充填，所述分层高度及进路规格根据矿岩岩体质量及悬臂式掘进机11切割范围大小确定。分层内采用悬臂式掘进机11进路式切割落矿回采，所述进路在采场分层平面上自外向内逐层循环回采，回采时悬臂式掘进机11自一侧采场联络道3进入掘进机姿态调整硐室4，在矿体10下盘边界处旋转调整至机身与矿体10走向平行后开始向前掘进切割落矿至另一侧掘进机姿态调整硐室4，然后在掘进机姿态调整硐室4行驶至矿体10上盘边界处掉头并调整机身与矿体10走向平行后继续向前掘进切割落矿，如此循环直至采场分层矿体10回采完毕，回采过程中无轨矿用运输设备跟随出矿，所述无轨矿用运输设备为矿卡或铲运机。采场进路根据矿体10稳固情况采用锚杆、挂网方式进行支护，所述锚杆采用抗拉不抗剪的玻璃钢加工制成。采场回采时，分段运输巷2中的新鲜风流经采场联络道3或充填运输联巷7流入采场，洗刷采场的污风经充填回风井8汇入上中段充填回风巷，同时回采作业面配备通风除尘风机进行除尘。进路分区充填，即悬臂式掘进机11每穿过一条充填运输联巷7，立刻将悬臂式掘进机11尾部已回采的进路进行充填接顶。充填时，充填管道经上中段充填回风巷、充填回风井8进入采场，采场进路采用胶结充填体充填。

步骤d、分层回采结束后悬臂式掘进机11自一侧采场联络道3驶出采场，并将采场两侧掘进机姿态调整硐室4充填接顶，待充填体养护至设计强度后转层开始上一分层的回采，采场转层时，采场联络道3及充填运输联巷7均采用压顶掘进方式至上一分层设计标高，扩刷形成掘进机姿态调整硐室4，然后按照步骤c进行该分层的回采，如此循环直至整个采场回采完毕。

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 (8)

1.一种非爆机械破岩循环进路充填采矿法，其特征在于包括以下步骤：

步骤a、采场划分，采场沿矿体走向布置，采场之间不留间柱；

步骤b、采准切割工程施工，在矿体下盘施工形成中段运输巷、斜坡道、分段运输巷、矿石溜井及充填回风井，在采场两端自分段运输巷向矿体施工采场联络道至矿体上盘边界并扩刷形成掘进机姿态调整硐室，掘进机姿态调整硐室尺寸满足悬臂式掘进机原地旋转掉头的要求，在采场联络巷之间自分段运输巷向施工充填运输联巷至矿体上盘边界；

步骤c、采场自下而上分层进行回采及充填，分层内采用悬臂式掘进机进路式切割落矿回采，所述进路在采场分层平面上自外向内逐层循环回采，回采时悬臂式掘进机自一侧采场联络道进入掘进机姿态调整硐室，在矿体下盘边界处旋转调整至机身与矿体走向平行后开始向前掘进切割落矿至另一侧掘进机姿态调整硐室，然后在掘进机姿态调整硐室行驶至矿体上盘边界处掉头并调整机身与矿体走向平行后继续向前掘进切割落矿，如此循环直至采场分层矿体回采完毕，回采过程中无轨矿用运输设备跟随出矿，进路分区充填，即悬臂式掘进机每穿过一条充填运输联巷，立刻将悬臂式掘进机尾部已回采的进路进行充填接顶；

步骤d、分层回采结束后悬臂式掘进机自一侧采场联络道驶出采场，并将采场两侧掘进机姿态调整硐室充填接顶，待充填体养护至设计强度后转层开始上一分层的回采，采场转层时，采场联络道及充填运输联巷均采用压顶掘进方式至上一分层设计标高，扩刷形成掘进机姿态调整硐室，然后按照步骤c进行该分层的回采，如此循环直至整个采场回采完毕。

2.根据权利要求1所述的一种非爆机械破岩循环进路充填采矿法，其特征在于：所述采场沿走向长度根据矿山生产能力要求及采场综合生产能力确定，宽为矿体厚度，所述分层高度及进路规格根据矿岩岩体质量及悬臂式掘进机切割范围大小确定，充填运输联巷间的距离根据矿体岩体质量及充填料浆流动特性确定。

3.根据权利要求1所述的一种非爆机械破岩循环进路充填采矿法，其特征在于：所述掘进机姿态硐室尺寸根据悬臂式掘进机设备尺寸大小及行走、掉头空间尺寸要求确定，掘进机姿态调整硐室顶板及两帮采用锚索、锚杆、挂网、喷浆单一或联合支护方式进行支护，采场进路根据矿体稳固情况采用锚杆、挂网方式进行支护。

4.根据权利要求1所述的一种非爆机械破岩循环进路充填采矿法，其特征在于：所述无轨矿用运输设备为矿卡或铲运机。

5.根据权利要求1所述的一种非爆机械破岩循环进路充填采矿法，其特征在于：充填管道经上中段充填回风巷、充填回风天井进入采场，采场进路采用胶结充填体充填。

6.根据权利要求1所述的一种非爆机械破岩循环进路充填采矿法，其特征在于：采场回采时，分段运输巷中的新鲜风流经采场联络道或充填运输联巷流入采场，洗刷采场的污风经充填回风天井汇入上中段充填回风巷，同时回采作业面配备通风除尘风机进行除尘。

7.根据权利要求1或2所述的一种非爆机械破岩循环进路充填采矿法，其特征在于：所述采场沿走向长度300～500m，所述充填运输联巷之间的距离为30～60m。

8.根据权利要求3所述的一种非爆机械破岩循环进路充填采矿法，其特征在于：所述锚索及锚杆采用抗拉不抗剪的玻璃钢加工制成。