CN114961731B - 一种倾斜薄矿体空场嗣后机制砂充填回收矿柱的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种倾斜薄矿体空场嗣后机制砂充填回收矿柱的方法，属于矿山开采技术领域。该方法利用现有运输巷道和人行通风井，通过上中段沿脉运输巷道设计下行斜坡道至采场，采用机制砂胶结充填技术在采场内部形成了四周为2m厚胶结充填体人工矿柱、中部为废石的治理状态，人工矿柱确保了采场的安全性，间柱回采工作面位于人工间柱内，顶柱回采工作面位于胶结充填体顶板上，其中机制砂为矿山废石通过破碎加工后采用圆振动筛得到的小于10mm的砂粒。该方法新增采准量少，回采时间短，矿石回收率高，贫损两率低，安全生产系数高，采矿工艺简单，废石利用率高，充填成本低，机械化程度高，回采结束后采空区治理效果良好。
Description
技术领域
本发明涉及矿山开采技术领域，特别是指一种倾斜薄矿体空场嗣后机制砂充填回收矿柱的方法。
背景技术
倾斜薄矿体开采过程中使用最多的采矿方法为浅孔留矿法，尤其是小型金矿山，浅孔留矿法由于其采矿工艺简单、出矿时间快等优点被广泛应用。将矿床划分为多个采场，采场长度一般为40~60m，采场高度一般为40m，采场内留设间柱和顶柱，间柱宽度为6m，间柱内布置采场联络巷道，顶柱厚度为6~8m。采场内矿柱矿量约占总矿量的25%~30%，安全高效地回收矿柱成为了矿山开采过程的重要难题。除此之外，浅孔留矿法开采结束后形成了较大的采空区，有效治理采空区也是需要重视的问题。
浅孔留矿法开采过程中，由于人员及设备的作业空间较为狭小，使得作业工效低，矿石贫化损失大，采矿成本高；另外，顶柱如果不能及时回收，必然存在自然冒落的安全隐患，从而影响矿山生产顺行。
现有技术中公开了一种浅孔房柱法采场残矿回收方法，该方法先采用充填法回采下层矿体，然后再采用点柱式上向分层充填法或浅孔房柱法回采上层矿体并充填接顶，回采作业安全较高，但该方法新增采准量较大，回采时间较长。
还有现有技术涉及了一种人工混凝土挡墙重构间柱废石充填采矿方法，充填过程先沿矿房两侧边界浇筑人工混凝土挡墙，再往两挡墙间填充废石，工程稳定性较好，但该方法使用混凝土成本较高，采矿工艺复杂。
针对上述问题，为有效进行矿柱回收并及时进行采空区治理，发明了一种倾斜薄矿体空场嗣后机制砂充填回收矿柱方法，其新增采准量少，回采时间短，矿石回收率高，安全生产系数高，采矿工艺简单，充填成本低，机械化程度高，采空区治理效果良好。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种倾斜薄矿体空场嗣后机制砂充填回收矿柱的方法，该方法在间柱两侧均为采用浅孔留矿法开采结束的采场，间柱中有人行通风井和采场联络道，浅孔留矿法底部为平底结构，采用铲运机出矿，上下中段沿脉运输巷道和采场出矿巷道完整。
该方法包括步骤如下：
S1：浅孔留矿法开采结束后，在底部所有出矿巷道内布置出矿巷道充填挡墙；机制砂充填管路通过采场联络道铺设到达采场底部，采场底部采用机制砂进行胶结充填；
S2：采场内两侧距离采场间柱2m位置采用木板自下而上架设采场充填挡板，并固定，在采场联络道端部架设挡墙，保留采场联络道，在预设空间内分层充填，最终在采场两侧形成人工间柱；
S3：通过上阶段运输巷施工下行斜坡道至采场，通过下行斜坡道进行采场中部废石填充，废石充填至顶部后预留2m高度进行机制砂胶结充填，最终形成四周均为胶结充填体、中部为废石的包裹状态；
S4：通过人行通风井上部进入最底层采场联络道，自底部开始进行间柱炮孔布置，炮孔向上交叉布置，矿体向下抛掷，在人行通风井底部采用铲运机出矿，自下而上分层回采采场间柱，采场间柱完全回采后进行井筒废石充填；
S5：通过上阶段运输巷施工的下行斜坡道到达下盘采场顶柱，下行斜坡道到达采场顶柱后采用进路法回收顶柱，下行斜坡道挑顶压底换层，直至采场顶柱完全回收。
其中，S1中出矿巷道充填挡墙使用砖砌筑后再用木板进行固定，厚度不少于10cm，壁帮处利用螺纹钢或圆钢固定。
S2中采场充填挡板为10mm厚双层木板。具体的，双层木板每层厚5mm，靠近充填体的内层木板水平放置，外层木板垂直放置，两层木板紧贴。
上述，人工间柱、采场顶柱、采场底部均采用机制砂进行胶结充填，充填厚度不小于2m，充填料浆灰砂比为1:6，浓度为75%，胶结充填体养护3d充填体强度为1.13MPa，养护7d充填体强度为2.41MPa，养护28d充填体强度为3.58MPa。
上述所用的机制砂为矿山开采后的废石通过振动给料机给入锤式破碎机进行破碎加工，破碎后经皮带给入圆振动筛进行分级后得到的小于10mm的砂粒。
下行斜坡道坡度为8%，横截面为2.5m×2.5m。
S4中间柱炮孔的炮孔间距和排距均为0.8m，孔深为2m。
S5中下行斜坡道到达采场顶柱后采用进路法回收顶柱，进路沿走向布置，分三个分层回采，进路高度为2.5m，宽度为矿体厚度，炮孔水平布置，出矿后采用废石进行充填。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
1）利用采场内现有的工程作为出矿巷道，新增采准工程量很少，回采时间短，贫损两率低，能够最大限度的回收矿产资源；
2）在回收矿柱的同时进行采空区治理工作，回采结束后采空区进行充填处理，治理效果良好；
3）间柱作业平台位于人工间柱内，顶柱作业平台位于机制砂胶结充填体顶板上，安全生产系数高；
4）采场四周2m范围采用机制砂胶结充填，其他区域均采用废石充填，充填成本低；
5）采矿工艺简单，有利于工人操作；
6）采场均采用铲运机出矿，机械化程度高，生产能力大。
附图说明
图1为本发明的倾斜薄矿体空场嗣后机制砂充填回收矿柱的方法标准示意图；
图2为图1中的Ⅱ-Ⅱ剖面示意图；
图3为图1中的Ⅲ-Ⅲ剖面示意图。
其中：1-阶段运输巷道；2-采场出矿巷道；3-采场间柱；4-人行通风井；5-采场联络道；6-采场顶柱；7-上阶段运输巷；8-上阶段穿脉；9-出矿巷道充填挡墙；10-采场充填挡板；11-人工间柱；12-采场中部废石充填；13-下行斜坡道；14-顶柱回采进路；15-间柱炮孔。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种倾斜薄矿体空场嗣后机制砂充填回收矿柱的方法。
该方法包括步骤如下：
S1：浅孔留矿法开采结束后，在底部所有出矿巷道内布置出矿巷道充填挡墙；机制砂充填管路通过采场联络道铺设到达采场底部，采场底部采用机制砂进行胶结充填；
S2：采场内两侧距离采场间柱2m位置采用木板自下而上架设10mm厚采场充填挡板，并固定，在采场联络道端部架设挡墙，保留采场联络道，在预设空间内分层充填，最终在采场两侧形成人工间柱；
S3：通过上阶段运输巷施工下行斜坡道至采场，通过下行斜坡道进行采场中部废石填充，废石充填至顶部后预留2m高度进行机制砂胶结充填，最终形成四周均为胶结充填体、中部为废石的包裹状态；
S4：通过人行通风井上部进入最底层采场联络道，自底部开始进行间柱炮孔布置，炮孔间、排距0.8m，孔深2m，向上交叉布置，矿体向下抛掷，在人行通风井底部采用铲运机出矿，自下而上分层回采采场间柱，采场间柱完全回采后进行井筒废石充填；
S5：通过上阶段运输巷施工的下行斜坡道到达下盘采场顶柱，下行斜坡道到达采场顶柱后采用进路法回收顶柱，下行斜坡道挑顶压底换层，直至采场顶柱完全回收。
下面结合具体实施过程予以说明。
以某金矿1780m水平0-4线采场回采为例，按如下步骤进行：
S1. 如图1，在采场间柱3两侧均为采用浅孔留矿法开采结束的采场，间柱中有人行通风井4和采场联络道5，浅孔留矿法底部为平底结构，采用铲运机出矿，阶段运输巷道1、上阶段运输巷7和采场出矿巷道2完整保留。
S2. 浅孔留矿法开采结束后，在底部所有出矿巷道内均布置出矿巷道充填挡墙9（如图3），挡墙使用砖砌筑后再用木板进行固定，确保挡墙厚度不少于10cm，壁帮处利用螺纹钢或圆钢固定；
S3. 机制砂充填管路通过上阶段运输巷7、人行通风井4、采场联络道5铺设到达采场底部，采场底部采用机制砂进行胶结充填，充填厚度为2m，机制砂料浆灰砂比为1:6，浓度为75%，胶结充填体养护3d充填体强度为1.13MPa，养护7d充填体强度为2.41MPa，养护28d充填体强度为3.58MPa；
上述，矿山所用的机制砂为矿山开采后的废石振动给料机给入锤式破碎机进行破碎加工，破碎后经皮带给入圆振动筛进行分级后得到的小于10mm的砂粒；
S4. 采场内两侧距离间柱2m位置采用木板自下而上架设10mm厚采场充填挡板10并固定，在采场联络道端部架设挡墙，紧靠间柱形成预设人工间柱11空间；
S5. 保留采场联络道5，充填管路通过上阶段运输巷7、人行通风井4、采场联络道5铺设到达采场，自最底端联络道开始充填，充填至管路平齐位置后撤出管路，挪至上方联络道继续充填，在预设空间内进行分层充填，直至采场顶部后预留2m高度，最终在采场两侧形成人工间柱11，充填料浆灰砂比为1:6，浓度为75%，充填体强度与S3一致；
S6. 通过上阶段运输巷7施工下行斜坡道13至采场（如图2），斜坡道坡度为8%，横截面为2.5m×2.5m，通过下行斜坡道13进行采场中部废石充填12，保持采场内废石为充盈状态，废石充填至顶部后预留2m高度，平整场地并采用废旧轮胎进行铺设；
S7. 采场顶部进行机制砂胶结充填，最终形成四周均为胶结充填体、中部为废石的包裹状态；
S8. 通过人行通风井4上部进入最底层采场联络道，自底部开始进行间柱炮孔15布置，炮孔向上交错布置，矿体向下抛掷，在人行通风井4底部采用铲运机出矿；
S9. 人行通风井4底部部分出矿，预留出二层间柱布置钻孔的作业平台，平整矿石堆，重复S8，自下而上分层回采采场间柱3，直至最上端间柱完全回采后在底部全部出矿；
S10. 人行通风井4底部布置充填挡墙，所有挡墙均需结顶密封，通过上端进行井筒废石充填，确保废石填满间柱空区；
S11. 通过上阶段运输巷7施工坡度为8%的下行斜坡道13到达下盘采场顶柱6，在机制砂胶结充填体顶板上进行作业，下行斜坡道13到达顶柱6中部后自中部向两端采用进路法回收顶柱，顶柱回采进路14沿走向布置，分三个分层回采，顶柱回采进路14高度为2.5m，宽度为矿体厚度，炮孔水平布置，出矿后采用废石进行充填；
S12. 下行斜坡道13转层采用挑顶压底换层法，到达采场顶柱6后按照S11分层回采，直至顶柱6完全回收。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种倾斜薄矿体空场嗣后机制砂充填回收矿柱的方法，其特征在于，包括步骤如下：
S1：浅孔留矿法开采结束后，在底部所有出矿巷道内布置出矿巷道充填挡墙；机制砂充填管路通过采场联络道铺设到达采场底部，采场底部采用机制砂进行胶结充填；
S2：采场内两侧距离采场间柱2m位置采用木板自下而上架设采场充填挡板，并固定，在采场联络道端部架设挡墙，保留采场联络道，在挡墙与间柱之间的预设空间内分层充填，最终在采场两侧形成人工间柱；
S3：通过上阶段运输巷施工下行斜坡道至采场，通过下行斜坡道进行采场中部废石填充，废石充填至顶部后预留2m高度进行机制砂胶结充填，最终形成四周均为胶结充填体、中部为废石的包裹状态；
S4：通过人行通风井上部进入最底层采场联络道，自底部开始进行间柱炮孔布置，炮孔向上交叉布置，矿体向下抛掷，在人行通风井底部采用铲运机出矿，自下而上分层回采采场间柱，采场间柱完全回采后进行井筒废石充填；
S5：通过上阶段运输巷施工的下行斜坡道到达下盘采场顶柱，下行斜坡道到达采场顶柱后采用进路法回收顶柱，下行斜坡道挑顶压底换层，直至采场顶柱完全回收。
2.根据权利要求1所述的倾斜薄矿体空场嗣后机制砂充填回收矿柱的方法，其特征在于，所述S1中出矿巷道充填挡墙使用砖砌筑后再用木板进行固定，厚度不少于10cm，壁帮处利用螺纹钢或圆钢固定。
3.根据权利要求1所述的倾斜薄矿体空场嗣后机制砂充填回收矿柱的方法，其特征在于，所述S2中采场充填挡板为10mm厚双层木板。
4.根据权利要求1所述的倾斜薄矿体空场嗣后机制砂充填回收矿柱的方法，其特征在于，所述人工间柱、采场顶柱、采场底部均采用机制砂进行胶结充填，充填厚度为2m，充填料浆灰砂比为1:6，浓度为75%，胶结充填体养护3d充填体强度为1.13MPa，养护7d充填体强度为2.41MPa，养护28d充填体强度为3.58MPa。
5.根据权利要求1所述的倾斜薄矿体空场嗣后机制砂充填回收矿柱的方法，其特征在于，所述机制砂为矿山开采后的废石通过振动给料机给入锤式破碎机进行破碎加工，破碎后经皮带给入圆振动筛进行分级后得到的小于10mm的砂粒。
6.根据权利要求1所述的倾斜薄矿体空场嗣后机制砂充填回收矿柱的方法，其特征在于，所述下行斜坡道坡度为8%，横截面为2.5m×2.5m。
7.根据权利要求1所述的倾斜薄矿体空场嗣后机制砂充填回收矿柱的方法，其特征在于，所述S4中间柱炮孔的炮孔间距和排距均为0.8m，孔深为2m。
8.根据权利要求1所述的倾斜薄矿体空场嗣后机制砂充填回收矿柱的方法，其特征在于，所述S5中下行斜坡道到达采场顶柱后采用进路法回收顶柱，进路沿走向布置，分三个分层回采，进路高度为2.5m，宽度为矿体厚度，炮孔水平布置，出矿后采用废石进行充填。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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