CN115163070A - 一种适用于急倾斜薄矿体下向采矿方法 - Google Patents

一种适用于急倾斜薄矿体下向采矿方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于急倾斜薄矿体下向采矿方法，沿竖向将待采矿体划分为多个开采阶段，相临两阶段间设置底柱；沿水平方向，同一阶段内矿体由多个沿矿体走向布置的矿房及矿柱构成，矿房及矿柱间隔布置；阶段间矿房各采场采用自上而下的顺序进行回采，矿房各采场采用水平分层充填采矿法进行回采，下分层的采场在对应的上分层采场充填基础上进行回采。通过将各采场充填体延伸至上下盘围岩内，同时确保在空间上构筑基于上下盘围岩的不同充填体结构，达到各采场充填体假顶在空间上不重叠的目的。上部假顶范围局部超过采场回采范围，在垂直走向空间内，各分层假顶与上下盘围岩构成嵌套支护结构，为采场回采提供更加稳定的假顶。

Description

一种适用于急倾斜薄矿体下向采矿方法
技术领域
本发明属于采矿技术领域，特别涉及一种适用于急倾斜薄矿体下向采矿方法。所述急倾斜薄矿体是指倾角大于55°、厚度0.8-4m的矿体。
背景技术
对于急倾斜薄矿脉回采，常规采矿方法选择时或者采用上向回采方式，或者采用下向回采方式。采用上向回采方式时，采场回采中上部始终为未回采矿体，在矿体破碎情况下，采场支护工程量过大，回采过程中采场顶板容易发生垮塌、冒落等现象，给采场作业安全带来较大影响，在此情况下，采场回采成本居高，损失率较高，生产效率较低。特别是随着深度增加，高地应力对采场顶板破坏作用愈发突出，因此上向回采方式已很少被采用。采用下向回采方式时，采场上部为充填体假顶，充填体假顶的稳定性对采场回采安全至关重要。在采用下向回采方式回采急倾斜矿体实践中发现，由于矿体倾角较大，下向开采中充填体假顶与上下盘接触面承载能力不足，采场在回采过程中，逐渐揭露上部假顶后，由于采场两侧围岩与充填体接触面较光滑，加之接触面倾角较大，假顶在重力作用及爆破振动作用下会一定程度的向下滑移，在采场回采过程中充填体假顶容易失稳、垮塌，给正在回采采场及后续待回采采场造成较大安全隐患，因此如何保证急倾斜矿体开采中假顶稳定性成为一项技术难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种适用于急倾斜薄矿体下向采矿方法，有效解决急倾斜薄矿体下向开采的安全问题，保证下向开采假顶稳定性。
本发明技术方案如下：
一种适用于急倾斜薄矿体下向采矿方法，其特征在于步骤为：
步骤1：沿竖向将待采矿体划分为多个开采阶段，相临两阶段间设置底柱；沿水平方向，同一阶段内矿体由多个沿矿体走向布置的矿房及矿柱构成，矿房及矿柱间隔布置；
步骤2：阶段间矿房各采场采用自上而下的顺序进行回采，矿房各采场采用水平分层充填采矿法进行回采，下分层的采场在对应的上分层采场充填基础上进行回采；
步骤2中对每一采场的开采方式为：
步骤2-1：矿体下盘脉外布置中分段巷，由中分段巷施工分层回采联络道到矿柱下盘，经矿柱内向矿房采场内施工凿岩巷，凿岩巷沿矿体走向布置，位于采场中央；
步骤2-2：采场内凿岩巷施工结束后，以凿岩巷为爆破自由面，回采凿岩巷两侧矿体至上下盘，完成本分层采场矿体回采；
步骤2-3：在矿房下部底柱内施工第一联络道至矿体上盘，在第一联络道靠近上下盘处施工一系列平行于矿体上下盘的爆破孔，采场清场结束后通过在爆破孔内装填炸药爆破采场两侧围岩，崩落围岩经凿岩巷、分层回采联络道运输至中分段巷内溜井系统；
步骤2-4：采场再次清场结束后，采用一定比例假顶充填采场，采场接顶充填；
步骤2-5：重复上述步骤，完成矿房内各采场回采。
优选地，沿竖向，相临阶段矿房通过布置底柱进行间隔，从而实现不同阶段采场同时进行回采。
优选地，底柱内布置施工上下盘爆破孔所需第二联络道，第二联络道由中分段巷垂直矿体走向进行施工，第二联络道穿过底柱至矿体上盘。
优选地，上下两分层采场充填前崩落围岩通过不同第二联络道施工爆破孔实现，上分层采场围岩崩落通过第一联络道内爆破孔完成，下分层采场围岩崩落通过第二联络道内爆破孔完成。
优选地，沿竖向，同一阶段底柱内各第一联络道位于同一水平，第一联络道与第二联络道上下交错布置，第二联络道低于第一联络道，并通过矿体进行间隔；相邻两个阶段底柱内第一联络道沿走向位置不重叠，第二联络道沿走向位置不重叠。
优选地，不同分层上下盘布置爆破孔由不同联络道施工，上分层上下盘布置爆破孔由第一联络道施工，下分层上下盘布置爆破孔由第二联络道施工；爆破孔装药段通过相邻分层进行间隔，同一爆破孔上分层范围内采用连续装药结构装药爆破，下分层范围内该爆破孔不再装药爆破，再下分层范围内该爆破孔仍采用连续装药结构装药爆破。
优选地，分层内采场充填后，采场内假顶覆盖区域包括已回采矿体范围以及爆破围岩范围，从而使采场假顶延伸至上下盘围岩内，形成更加稳固的假顶结构。
优选地，由于不同分层采场上下盘围岩由不同第一联络道内爆破孔爆破完成，不同分层采场假顶呈不同结构，相邻两分层采场假顶结构在平面上不重叠，在空间上基于两侧围岩构筑不同假顶结构，整体稳定性大大提高，采场假顶稳定性得到保障。
优选地，采场可采用分层或分段方式进行回采，采用分层进行回采时，爆破孔为水平浅孔，采场高度为3-5米；采用分段进行回采时，爆破孔为垂直中深孔，采场高度为7-20米。
优选地，分层采场内矿石回采结束并清场后，再通过底柱中第二联络道内爆破孔装药爆破崩落上下盘围岩，采场内崩落的上下盘围岩通过遥控铲运机完成采场清场工作。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
（1）安全性高。通过将各采场充填体延伸至上下盘围岩内，同时确保在空间上相邻分层基于上下盘围岩构筑的的充填体结构不重叠，上分层假顶范围局部超过本分层采场回采范围；在垂直走向空间内，各分层假顶与上下盘围岩构成“直齿轮”式嵌套支护结构，为采场回采提供了稳定假顶。采场假顶既保证了整体充填后稳定性，同时充分嵌入上下盘围岩内，借围岩稳定性提高假顶稳定性，嵌入上下盘围岩内的充填体在水平方向及竖向均间隔布置，实现假顶多重嵌套保护，可确保急倾斜矿体下向开采时作业安全。
（2）生产能力大。基于稳定假顶保护，采场可采用分段空场嗣后充填采场法代替常规水平分层采矿法，生产能力得到显著提高；此外，阶段间矿房沿竖向通过底柱进行间隔，沿水平方向通过矿柱进行间隔，沿竖向及沿水平方向不同阶段间、不用矿柱间采场可同时进行回采，区域生产能力得到进一步提升，生产能力巨大。
附图说明
图1为本方法实施时的纵投影图。
图2为本方法实施时俯视方向的投影图,同时为图1的A-A向视图。
图3为本方法实施时俯视方向的投影图,同时为图1的B-B向视图。
图4为本方法实施时俯视方向的投影图,同时为图1的C-C向视图。
图5为本方法实施时俯视方向的投影图,同时为图1的D-D向视图。
图6为本方法实施时的侧视图，同时为图1的E-E向视图。
图7为本方法实施时的侧视图，同时为图1的F-F向视图。
1—矿柱；2—矿房；3—假顶；4—分层回采联络道；5—待采矿体；6—爆破孔；7—底柱；8—第一联络道；9—第二联络道；10—中分段巷；11—围岩；12—凿岩巷；13—采场。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式详细说明本发明。
如图1至6，一种适用于急倾斜薄矿体下向采矿方法，其核心思路为：沿竖向将待采矿体5划分为多个开采阶段，相临两阶段间设置底柱7；沿水平方向，同一阶段内矿体由多个沿矿体走向布置的矿房2及矿柱1构成，矿房2及矿柱1间隔布置；同一阶段同一矿房2内各分层采场13采用自上而下的顺序进行回采，下分层的采场13在对应的上分层采场13充填基础上进行回采；不同阶段矿房2内各分层采场13可同时回采，同一阶段不同矿房2内各分层采场13可同时回采。
采场13可采用分层或分段方式进行回采，采用分层进行回采时，爆破孔为水平浅孔，采场高度一般为3-5米；采用分段进行回采时，爆破孔为垂直中深孔，采场高度一般为7-20米。
采场13回采前，需通过下盘脉外中分段巷10及分层回采联络道4施工采场凿岩巷12，且同步在通过下盘脉外中分段巷10、第一联络道8、第二联络道9及底柱7施工上下盘爆破孔6；同一阶段底柱7内各第一联络道8位于同一水平，第一联络道8与第二联络道9上下交错布置，第二联络道9低于第一联络道8，并通过矿体进行间隔；相邻两个阶段底柱7内第一联络道8沿走向位置不重叠，第二联络道9沿走向位置不重叠；
采场回采时，以凿岩巷12为爆破自由面回采采场13矿石，除首分层采场13外，各分层采场13回采过程中均揭露上分层假顶3。
采场13回采结束并清场后，通过在上下盘爆破孔6内装药爆破崩落上下盘围岩11，采场13再次清场结束后，采用一定比例充填材料充填采场13形成假顶3直至接顶；通过将各采场13充填材料延伸至上下盘围岩11内，且相邻两分层采场13延伸至上下盘围岩11内范围在平面上不重叠，形成在空间上基于两侧围岩11构筑的不同分层假顶3结构，借围岩11稳定性，实现对假顶稳定性的多重支持，确保急倾斜矿体下向开采时作业安全。
上分层采场的具体回采步骤：
一、矿体下盘脉外布置中分段巷10，由中分段巷10施工分层回采联络道4到矿柱1下盘，经矿柱1向采场13内施工凿岩巷12，凿岩巷12沿矿体走向布置，位于采场13中央。
二、采场13的分层回采联络道4施工同时，由下盘脉外中分段巷10施工第一联络道8穿过底柱7至矿体上盘，通过第一联络道8在上下盘围岩11内从下向上施工一系列爆破孔6。
三、采场13内凿岩巷12施工结束后，以凿岩巷12为爆破自由面，回采凿岩巷12两侧矿体至上下盘，完成采场13矿体回采。
四、采场13清场结束后，通过在爆破孔6内装填炸药爆破采场两侧围岩11，崩落围岩经凿岩巷12、分层回采联络道4运输至中分段巷10内溜井系统。
五、采场13再次清场结束后，采用一定比例充填材料充填采场13直至接顶，形成上分层假顶3。
下分层采场的具体回采步骤：
一、由中分段巷10施工分层回采联络道4到矿柱1下盘，经矿柱1向采场13内施工凿岩巷12，凿岩巷12沿矿体走向布置，位于采场13中央。
二、采场13的分层回采联络道4施工同时，由下盘脉外中分段巷10施工第二联络道9穿过底柱7至矿体上盘，通过第二联络道9在上下盘围岩11内从下向上施工一系列爆破孔6。
三、采场13内凿岩巷12施工结束后，以凿岩巷12为爆破自由面，逐步揭露上分层假顶3，并回采凿岩巷12两侧矿体至上下盘，完成采场13矿体回采。
四、采场13清场结束后，通过在爆破孔6内装填炸药爆破采场两侧围岩11，崩落围岩经凿岩巷12、分层回采联络道4运输至中分段巷10内溜井系统。
五、采场13再次清场结束后，采用一定比例充填材料充填采场13直至接顶，形成下分层假顶3。
相邻两分层交替重复上分层、下分层采场具体回采步骤，完成矿房2内各分层采场13回采。

Claims (10)

1.一种适用于急倾斜薄矿体下向采矿方法，其特征在于步骤为：
步骤1：沿竖向将待采矿体划分为多个开采阶段，相临两阶段间设置底柱（7）；沿水平方向，同一阶段内矿体由多个沿矿体走向布置的矿房（2）及矿柱（1）构成，矿房（2）及矿柱（1）间隔布置；
步骤2：阶段间矿房（2）各采场（13）采用自上而下的顺序进行回采，矿房（2）各采场（13）采用水平分层充填采矿法进行回采，下分层的采场（13）在对应的上分层采场（13）充填基础上进行回采；
步骤2中对每一采场（13）的开采方式为：
步骤2-1：矿体下盘脉外布置中分段巷（10），由中分段巷（10）施工分层回采联络道（4）到矿柱（1）下盘，经矿柱（1）内向矿房（2）采场（13）内施工凿岩巷（12），凿岩巷（12）沿矿体走向布置，位于采场（13）中央；
步骤2-2：采场（13）内凿岩巷（12）施工结束后，以凿岩巷（12）为爆破自由面，回采凿岩巷（12）两侧矿体至上下盘，完成本分层采场（13）矿体回采；
步骤2-3：在矿房（2）下部底柱（7）内施工第一联络道（8）至矿体上盘，在第一联络道（8）靠近上下盘处施工一系列平行于矿体上下盘的爆破孔（6），采场（13）清场结束后通过在爆破孔（6）内装填炸药爆破采场两侧围岩（11），崩落围岩经凿岩巷（12）、分层回采联络道（4）运输至中分段巷（10）内溜井系统；
步骤2-4：采场（13）再次清场结束后，采用一定比例假顶（3）充填采场（13），采场（13）接顶充填；
步骤2-5：重复上述步骤，完成矿房（2）内各采场（13）回采。
2.如权利要求1所述的适用于急倾斜薄矿体下向采矿方法，其特征在于：沿竖向，相临阶段矿房（2）通过布置底柱（7）进行间隔，从而实现不同阶段采场（13）同时进行回采。
3.如权利要求1所述的适用于急倾斜薄矿体下向采矿方法，其特征在于：底柱（7）内布置施工上下盘爆破孔（6）所需第二联络道（9），第二联络道（9）由中分段巷（10）垂直矿体走向进行施工，第二联络道（9）穿过底柱（7）至矿体上盘。
4.如权利要求1所述的适用于急倾斜薄矿体下向采矿方法，其特征在于：上下两分层采场（13）充填前崩落围岩（11）通过不同第二联络道（9）施工爆破孔（6）实现，上分层采场围岩（11）崩落通过第一联络道（8）内爆破孔（6）完成，下分层采场围岩（11）崩落通过第二联络道（9）内爆破孔（6）完成。
5.如权利要求1所述的适用于急倾斜薄矿体下向采矿方法，其特征在于：沿竖向，同一阶段底柱（7）内各第一联络道（8）位于同一水平，第一联络道（8）与第二联络道（9）上下交错布置，第二联络道（9）低于第一联络道（8），并通过矿体进行间隔；相邻两个阶段底柱（7）内第一联络道（8）沿走向位置不重叠，第二联络道（9）沿走向位置不重叠。
6.如权利要求1所述的适用于急倾斜薄矿体下向采矿方法，其特征在于：不同分层上下盘布置爆破孔（6）由不同联络道施工，上分层上下盘布置爆破孔（6）由第一联络道（8）施工，下分层上下盘布置爆破孔（6）由第二联络道（9）施工；爆破孔（6）装药段通过相邻分层进行间隔，同一爆破孔（6）上分层范围内采用连续装药结构装药爆破，下分层范围内该爆破孔（6）不再装药爆破，再下分层范围内该爆破孔（6）仍采用连续装药结构装药爆破。
7.如权利要求1所述的适用于急倾斜薄矿体下向采矿方法，其特征在于：分层内采场（13）充填后，采场（13）内假顶（3）覆盖区域包括已回采矿体范围以及爆破围岩（11）范围，从而使采场（13）假顶（3）延伸至上下盘围岩（11）内，形成更加稳固的假顶结构。
8.如权利要求1所述的适用于急倾斜薄矿体下向采矿方法，其特征在于：由于不同分层采场（13）上下盘围岩由不同第一联络道（8）内爆破孔（6）爆破完成，不同分层采场（13）假顶（3）呈不同结构，相邻两分层采场（13）假顶（3）结构在平面上不重叠，在空间上基于两侧围岩（11）构筑不同假顶结构，整体稳定性大大提高，采场（13）假顶（3）稳定性得到保障。
9.如权利要求1所述的适用于急倾斜薄矿体下向采矿方法，其特征在于：采场（13）可采用分层或分段方式进行回采，采用分层进行回采时，爆破孔为水平浅孔，采场高度为3-5米；采用分段进行回采时，爆破孔为垂直中深孔，采场高度为7-20米。
10.如权利要求1所述的适用于急倾斜薄矿体下向采矿方法，其特征在于：分层采场（13）内矿石回采结束并清场后，再通过底柱（7）中第二联络道（9）内爆破孔（6）装药爆破崩落上下盘围岩（11），采场（13）内崩落的上下盘围岩（11）通过遥控铲运机完成采场清场工作。
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