CN115126485A - 一种中深孔凿岩阶段集中出矿嗣后充填采矿法 - Google Patents

Abstract

一种中深孔凿岩阶段集中出矿嗣后充填采矿法，通过腰巷将矿块沿垂直方向划分为几个分段，从沿脉巷道或腰巷施工中深孔直至贯通矿块相邻的分段高度，在中深孔中采用电子雷管一次性可以对爆破区的一个分段高度进行爆破，爆破采集完后，在采空区放置废旧塑料空心管作为补偿空间，然后通过上沿脉巷道向采空区敷设尾砂充填管，采用上述方式，本发明减少了爆破的数量，大大提高了爆破的效率，爆破后碎裂的矿石依靠自重溜入下沿脉巷道，由于采用上述爆破方式，保证每次爆破后产生的矿石远远高于传统的爆破方式，通过多个耙渣机同时施工，提高出矿效率，同时避免了作业人员长期、多次进出采场带来的各种安全隐患。

Description

一种中深孔凿岩阶段集中出矿嗣后充填采矿法

技术领域

本发明涉及一种中深孔凿岩阶段集中出矿嗣后充填采矿法。

背景技术

目前，国内大部分中小型矿山在回采急倾斜(倾角大于55°)薄矿脉最常用的采矿方法是浅孔留矿法、分段房柱法两种采矿方法，浅孔留矿法在矿脉底部设置一系列放矿漏斗，通过控制放矿量留出下一次作业空间，采矿作业人员进入预留的矿石堆上进行凿岩爆破作业，矿块由下而上多次循环开采；分段房柱法将矿块分成几个分段，采用房柱法进行回采，留矿柱以支撑围岩，采用浅孔落矿方式回采矿房。

1、浅孔留矿法主要缺点是：

a、安全性差，回采一个矿块过程中作业人员需进出采场几十上百次，长期往复在暴露的矿岩下作业，发生冒顶片帮的事故概率高，此外在底部漏斗放矿时如果没有及时联系采场内矿石堆上的人员和设备撤出，就会导致人员伤亡和设备损坏。

b、机械化程度低，劳动强度大，作业人员需反复搬运钻机、炸药、锚杆等进出采场，费时费力且效率低，不利于机械化作业的开展。

c、地压管理较难控制，矿块回采周期长，一个矿块在回采结束前无法进行充填控制地压，存在较大的安全隐患。

2、分段房柱法主要缺点：a、矿石损失率高，一些矿柱后期无法回采致使较多的矿石损失。b、机械化程度低，劳动强度大，生产效率低，特别是在回采薄矿脉时这些缺点更加明显。

发明内容

本发明解决现有技术的不足而提供一种提高采矿、出矿效率，实现机械化开采、同时保障作业人员的人身安全，避免作业人员反复进出采场的中深孔凿岩阶段集中出矿嗣后充填采矿法。

为实现上述目的，本发明首先提出了中深孔凿岩阶段集中出矿嗣后充填采矿法，具体包括如下步骤：

步骤一：沿矿脉走向划分矿块，

上沿脉巷道和下沿脉巷道沿矿脉走向布设，在上沿脉巷道和下沿脉巷道之间掘进沿脉天井，沿脉天井将上沿脉巷道、下沿脉巷道连通，上沿脉巷道、下沿脉巷道以及沿脉天井将矿脉分割为多个矿块；

步骤二：沿垂直方向划分矿块的分段高度，

沿矿脉走向在相邻的沿脉天井之间掘进腰巷，所述腰巷将相邻沿脉天井连通，腰巷将矿块沿垂直方向分割为多段，上沿脉巷道与腰巷之间、相邻腰巷之间、腰巷与下沿脉巷道之间的间距为矿块的分段高度，矿块的分段高度与中深孔的设计深度相匹配(这里的中深孔设计深度跟矿块产状、阶段高度、中深孔钻机的钻孔深度相关)，腰巷的宽度与矿脉的水平厚度相匹配；

步骤三：掘进出矿底巷，

根据每次采集的矿量沿矿脉方向确定爆破区的长度，平行于下沿脉巷道掘进出矿底巷，出矿底巷内设有轨道和矿车，出矿底巷与外界连通，在出矿底巷和沿脉巷道之间掘进多个耙渣通道，耙渣通道将出矿底巷和下沿脉巷道连通，每个爆破区内设置有多个耙渣通道，在每个耙渣通道内设置一台耙渣机；

步骤四：凿岩爆破，

在爆破区内施工中深孔，中深孔可以为上向中深孔或下向中深孔，中深孔分别将上沿脉巷道与腰巷之间、相邻腰巷之间、腰巷与下沿脉巷道之间贯通，中深孔设置在矿脉边界处，中深孔沿矿脉走向布设且与中深孔倾斜的角度与矿脉倾斜角度相匹配，多个中深孔相互平行布置，中深孔钻孔完成后，在中深孔内插入长度与中深孔深度相匹配的电子雷管，爆破顺序由下而上；爆破后的矿石由于自重堆积在下沿脉巷道内；

步骤五：出矿运输，多台耙渣机同时作业，通过耙渣机装载至矿车；

步骤六：地压管理，

将爆破区内矿石采集完成后，爆破区形成采空区，在下沿脉巷道内、采空区与爆破区之间施工挡墙将两者隔离，在采空区的补偿空间内填充空心管，通过上沿脉巷道内敷设的尾砂充填管向采空区的其余区域进行尾砂充填或废石胶结充填。

本实施方式中，步骤一中，所述矿块长度40～50m，沿脉天井的横切面长*宽为2.5m*2.0m。

本实施方式中，步骤二中，分段高度为10～15m。

本实施方式中，步骤二中，腰巷的高度为2.5m～3.0m。

本实施方式中，步骤三中，所述耙渣通道的长度为4.5m—5.5m，宽度2.5m。

本实施方式中，步骤四中，同侧相邻中深孔间距0.6—1.0m。

本实施方式中，步骤六中，空心管为矿场抛弃的废旧塑料空心管

由于采用上述方法，本发明根据矿块产状或阶段高度等施工腰巷将矿块沿垂直方向划分为几个分段，分段高度与中深孔钻机的钻孔深度相匹配，从沿脉巷道或腰巷施工中深孔直至贯通矿块相邻的分段高度，在中深孔中采用电子雷管一次性可以对爆破区的一个分段高度进行爆破，减少了爆破的数量，大大提高了爆破的效率，爆破后碎裂的矿石依靠自重溜入下沿脉巷道，由于采用上述爆破方式，保证每次爆破后产生的矿石远远高于传统的爆破方式，因此在下沿脉巷道与出矿底巷之间设置多个耙渣通道连通，每个耙渣通道设置一台耙渣机装载矿石，使得装载的矿石直接落入空矿车，一列由8个矿车组成的矿车组可供3台耙渣机同时装载，3—4分钟即可装满一列矿车组，装满的列车组驶出后另外一列空车组驶入继续工作，可数倍提高出矿效率，相较于传统的装岩机装载单个矿车回车，出矿效率为0.3—0.5吨/分钟，本方案出矿效率为2—3吨/分钟，出矿效率提高5倍以上；传统的采矿方法单个矿块出矿量15—25吨/天，本方案单个矿块出矿量100—150吨/天，单个矿块出矿量提高6倍以上。而且通过机械化的施工，减少了作业人员进入采场的次数，保障了作业人员的人身安全。

在矿块的端部先施工沿脉天井，沿脉天井作为第一次爆破的自由面和补偿空间，爆落的矿石装载完成后，在底层脉巷道施工挡墙，挡墙将采空区与爆破区隔离，在采空区放置废旧塑料空心管作为补偿空间，然后通过上沿脉巷道向采空区敷设尾砂充填管，对采空区进行快速尾砂充填，以及时控制地压，避免了作业人员长期、多次进出采场带来的各种安全隐患，作业人员只在沿脉巷道、腰巷、出矿底巷、耙渣机位(巷道)作业，大幅度提高了安全性，尤其在矿岩不稳固的区域其安全性仍能得到很好的保证。

附图说明

图1是本发明矿块的结构示意图。

图2是本发明矿脉的剖面图。

图3是本发明爆破区的剖面图。

图4是本发明耙渣机的布设图。

附图标号说明：1、上沿脉巷道；2、下沿脉巷道；3、沿脉天井；4、腰巷；5、中深孔；6、挡墙；7、空心管；8、尾砂；9、充填管；10、出矿底巷；11、耙渣通道；12、矿脉边界；13、采空区；14、耙渣机；15、矿车。

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。

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至4所示，本发明包括一种中深孔凿岩阶段集中出矿嗣后充填采矿法，具体包括如下步骤：

步骤一：沿矿脉走向划分矿块，

如图1所示，上沿脉巷道1和下沿脉巷道2沿矿脉走向布设，在上沿脉巷道1和下沿脉巷道2之间掘进沿脉天井3，沿脉天井3将上沿脉巷道1、下沿脉巷道2连通，上沿脉巷道1、下沿脉巷道2以及沿脉天井3将矿脉分割为多个矿块，所述矿块长度40～50m，沿脉天井3的横切面长*宽为2.5m*2.0m，用于行人、通风、吊装采掘设备材料；

步骤二：沿垂直方向划分矿块的分段高度，

如图1所示，沿矿脉走向在相邻的沿脉天井3之间掘进腰巷4，所述腰巷4将相邻沿脉天井3连通，腰巷4将矿块沿垂直方向分割为多段，上沿脉巷道1与腰巷4之间、相邻腰巷4之间、腰巷4与下沿脉巷道2之间的间距为矿块的分段高度，所述上沿脉巷道1与腰巷4之间形成矿块上分段，相邻腰巷4之间形成矿块中分段，腰巷4与下沿脉巷道2之间形成矿块下分段，分段高度与中深孔5设计的深度相匹配(中深孔5的深度通过矿块产状、阶段高度以及每次采集矿量计算得出)，分段高度一般在10～15m之间为宜(如：矿山阶段高度为25m，只需要掘进一条腰巷4，上下分段高度分别为11m、14m)，腰巷4的宽度与矿脉的水平厚度相匹配，腰巷4的高度为2.5m～3.0m，腰巷4主要用于掘进上向中深孔5的作业空间和通风，兼作安全出口；

步骤三：掘进出矿底巷10，

如图2所示，根据每次采集的矿量沿矿脉方向确定爆破区的长度(一般为3～5m)，根据每次采集的矿量沿矿脉方向确定爆破区的长度，平行于下沿脉巷道2掘进出矿底巷10，出矿底巷10内设有轨道和矿车15，出矿底巷10与外界连通，在出矿底巷10和沿脉巷道之间掘进多个耙渣通道11，耙渣通道11将出矿底巷10和下沿脉巷道2连通，每个爆破区内设置有多个耙渣通道11，在每个耙渣通道11内设置一台耙渣机14，耙渣通道11的长度依据耙渣机14型号设计，一般为4.5m—5.5m，宽度2.5m，耙渣通道11垂直于出矿底巷10和下沿脉巷道2；

步骤四：凿岩爆破，

如图3、4所示，在爆破区内施工中深孔5，中深孔5可以为上向中深孔5也可以为下向中深孔5，根据不同的矿块条件来选择(上向中深孔5指的是从下沿脉巷道2向上依次施工，下向中深孔5指的是从上沿脉巷道1向下依次施工)，中深孔5分别将上沿脉巷道1与腰巷4之间、相邻腰巷4之间、腰巷4与下沿脉巷道2之间贯通，中深孔5设置在矿脉边界12处，中深孔5沿矿脉走向布设且与中深孔5倾斜的角度与矿脉倾斜角度相匹配，多个中深孔5相互平行布置，同侧相邻中深孔5间距0.6—1.0m，中深孔5在矿块的上分段数量比下分段多，中深孔5钻孔完成后，在中深孔5内插入长度与中深孔5深度相匹配的电子雷管，爆破顺序由下而上；爆破后的矿石由于自重堆积在下沿脉巷道2内；

步骤五：出矿运输，

如图4所示，多台耙渣机14同时作业，矿车15空车组进入出矿底巷10，通过耙渣机14装载至矿车15，该出矿方式可多台耙渣机14同时作业，不仅效率高，而且作业环境安全可靠，避免传统的矿车15组一个一个回车装载效率很低的缺点，比传统装载效率提高5倍以上，矿车15空车组装满后由电机车运输至指定位置卸载；

步骤六：地压管理，

如图1所示，将爆破区内矿石采集完成后，爆破区形成采空区13，在下沿脉巷道2内采空区13与爆破区之间施工挡墙6将两者隔离，在采空区13的补偿空间内填充空心管7，这里的空心管7可以为矿场抛弃的废旧塑料空心管7，空心管7一方面使得后续的尾砂8充填不至于挤压待爆矿脉，另一方面为待爆矿脉预留自由面和补偿空间；最后，通过上沿脉巷道1内敷设的尾砂8充填管9向采空区13的其余区域进行尾砂8充填，以控制地压，没有建立尾砂8充填系统的矿山，也可以采用废石胶结充填。以上步骤中凡是人员和设备进出的空间，采用锚网支护，以确保安全。

采用上述方案：1、安全可靠。通过中深孔5的设置使得一次爆破即可对矿块内设定的爆破区整个爆破，爆破后产生的矿石量大，通过多台耙渣机14同时作业装载效率高，这样避免作业了人员长期、多次进出采场带来的各种安全隐患，而且作业人员只在沿脉巷道、腰巷4、出矿底巷10、耙渣通道11作业，大幅度提高了安全性，尤其在矿岩不稳固的区域其安全性仍能得到很好的保证。2、效率高。传统的装岩机装载单个矿车15回车，出矿效率为0.3—0.5吨/分钟，本方案出矿效率为2—3吨/分钟，出矿效率提高5倍以上；传统的采矿方法单个矿块出矿量15—25吨/天，本方案单个矿块出矿量100—150吨/天，单个矿块出矿量提高6倍以上。

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 (7)

1.一种中深孔凿岩阶段集中出矿嗣后充填采矿法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤一：沿矿脉走向划分矿块，

上沿脉巷道(1)和下沿脉巷道(2)沿矿脉走向布设，在上沿脉巷道(1)和下沿脉巷道(2)之间掘进沿脉天井(3)，沿脉天井(3)将上沿脉巷道(1)、下沿脉巷道(2)连通，上沿脉巷道(1)、下沿脉巷道(2)以及沿脉天井(3)将矿脉分割为多个矿块；

步骤二：沿垂直方向划分矿块的分段高度，

沿矿脉走向在相邻的沿脉天井(3)之间掘进腰巷(4)，所述腰巷(4)将相邻沿脉天井(3)连通，腰巷(4)将矿块沿垂直方向分割为多段，上沿脉巷道(1)与腰巷(4)之间、相邻腰巷(4)之间、腰巷(4)与下沿脉巷道(2)之间的间距为矿块的分段高度，矿块的分段高度与中深孔(5)的设计深度相匹配，腰巷(4)的宽度与矿脉的水平厚度相匹配；

步骤三：掘进出矿底巷(10)，

平行于下沿脉巷道(2)掘进出矿底巷(10)，出矿底巷(10)内设有轨道和矿车(15)，出矿底巷(10)与外界连通，在出矿底巷(10)和沿脉巷道之间掘进多个耙渣通道(11)，耙渣通道(11)将出矿底巷(10)和下沿脉巷道(2)连通，根据每次采集的矿量沿矿脉方向确定爆破区的长度，保证每个爆破区内有多个耙渣通道(11)，在每个耙渣通道(11)内设置一台耙渣机(14)；

步骤四：凿岩爆破，

在爆破区内施工中深孔(5)，中深孔(5)可以为上向中深孔(5)或下向中深孔(5)，中深孔(5)分别将上沿脉巷道(1)与腰巷(4)之间、相邻腰巷(4)之间、腰巷(4)与下沿脉巷道(2)之间贯通，中深孔(5)设置在矿脉边界(12)处，中深孔(5)沿矿脉走向布设且与中深孔(5)倾斜的角度与矿脉倾斜角度相匹配，多个中深孔(5)相互平行布置，中深孔(5)钻孔完成后，在中深孔(5)内插入长度与中深孔(5)深度相匹配的电子雷管，爆破顺序由下而上；爆破后的矿石由于自重堆积在下沿脉巷道(2)内；

步骤五：出矿运输，多台耙渣机(14)同时作业，通过耙渣机(14)装载至矿车(15)；

步骤六：地压管理，

将爆破区内矿石采集完成后，爆破区形成采空区(13)，在下沿脉巷道(2)内、采空区(13)与爆破区之间施工挡墙(6)将两者隔离，在采空区(13)的补偿空间内填充空心管(7)，通过上沿脉巷道(1)内敷设的尾砂(8)充填管(9)向采空区(13)的其余区域进行尾砂(8)充填或废石胶结充填。

2.如权利要求1所述的分段中深孔(5)凿岩阶段集中出矿嗣后充填采矿法，其特征在于，步骤一中，所述矿块长度40～50m，沿脉天井(3)的横切面长*宽为2.5m*2.0m。

3.如权利要求1所述的分段中深孔(5)凿岩阶段集中出矿嗣后充填采矿法，其特征在于，步骤二中，分段高度为10～15m。

4.如权利要求1所述的分段中深孔(5)凿岩阶段集中出矿嗣后充填采矿法，其特征在于，步骤二中，腰巷(4)的高度为2.5m～3.0m。

5.如权利要求1所述的分段中深孔(5)凿岩阶段集中出矿嗣后充填采矿法，其特征在于，步骤三中，所述耙渣通道(11)的长度为4.5m—5.5m，宽度2.5m。

6.如权利要1所述的分段中深孔(5)凿岩阶段集中出矿嗣后充填采矿法，其特征在于，步骤四中，同侧相邻中深孔(5)间距0.6—1.0m。

7.如权利要1所述的分段中深孔(5)凿岩阶段集中出矿嗣后充填采矿法，其特征在于，步骤六中，空心管(7)为矿场抛弃的废旧塑料空心管(7)。

Images