CN115853514A

CN115853514A - 一种预留间隔式矿柱下向进路充填采矿法

Info

Publication number: CN115853514A
Application number: CN202211461245.5A
Authority: CN
Inventors: 崔娜; 王春龙; 李云鹏; 王婷婷
Original assignee: Yantai Gold Vocational College
Current assignee: Yantai Gold Vocational College
Priority date: 2022-11-16
Filing date: 2022-11-16
Publication date: 2023-03-28

Abstract

本发明公开了一种预留间隔式矿柱下向进路充填采矿法，按下向进路充填采矿法的方式划分采场并布置采准切割工程，中段内自上而下分层进行回采，分层内矿体划分为进路采用自中央向两翼的方式进行回采，进路回采时自沿脉巷垂直矿体走向方向施工首采进路至矿体上盘边界，然后在进路侧帮进行间隔式片帮回采以形成后续进路回采的爆破补偿空间，片帮回采区域之间自沿脉巷边界处间隔留设矿柱，然后对进路进行充填并接顶，进路充填时在片帮回采区域外侧边界施工充填挡墙以保留下一条进路回采时的爆破补偿空间。本发明具有作业安全、采场生产能力大、效率高、成本低等优点。

Description

一种预留间隔式矿柱下向进路充填采矿法

技术领域

本发明属于矿山开采技术领域，具体涉及一种预留间隔式矿柱下向进路充填采矿法。

背景技术

充填采矿法是指伴随落矿、运搬及其他作业的同时，用充填料充填采空区的采矿方法。充填的目的是支护采空区两帮岩石，并为继续进行上面分层回采造成立足的底板。它适用于矿石和围岩不稳固，不允许有较大暴露面的矿床；地表需要保护的矿床；稀有贵金属或高品位的矿床；有自燃性的硫化矿床；赋存条件复杂的矿床等。中国在西周末年已使用支架充填采矿法，并且一直到20世纪50年代以前，还大量使用干式充填采矿法。60年代干式充填采矿法逐渐被其他高效率采矿法所代替。70年代逐步使用尾砂充填和胶结充填技术。以及自行式无轨采掘设备，大力发展水砂充填采矿法和胶结充填采矿法，从而使充填采矿法的矿石产量比重逐渐增大。1990年有色金属地下矿山采用充填采矿法采出的矿石比重为16.92％。其他国家金属矿山采用充填采矿法采出的矿石比重也在增大。

由于充填采矿法能够最大限度地回收矿产资源，保护地下、地表环境，特别是近些年来，而随着充填材料、充填工艺、管道输送装备和技术的不断进步，充填采矿法在有色金属矿山和贵重金属矿山得到了广泛应用。随着充填成本的不断降低和矿产品价格的持续走高，充填法因其无可替代的优势，在煤矿、铁矿等传统上不宜采用充填法的矿山，应用比重也越来越大。

在众多充填采矿方法中，下向进路充填采矿法是目前我国金属非金属矿山中应用较为广泛的一种采矿方法。该方法是一种自下而上顺序分层回采、分层充填，以巷道进路方式在分层的人工假顶保护下进行作业的回采方法。下向进路充填采矿法主要适用于矿岩很不稳固、矿石品位高经济价值好的矿体，该方法的优点是作业场所顶板为人工假定，更加安全可靠，矿石损失率和矿石贫化率低。但现有下向进路充填采矿法也主要存在以下几点不足：

(1)采矿效率低，采矿成本高。目前进路回采均是采用巷道掘进的方式进行爆破落矿，爆破难度较大，一次掘进进尺低，因此采矿效率低，制约了采矿生产能力。同时，掘进爆破需要施工大量炮孔，人工及火工品材料消耗大，采矿成本偏高。

(2)采场顶板充填体质量难以保证。滤水速度慢直接影响充填强度以及接顶率，由于进路采矿法只有进路入口处一个充填板墙进行滤水，滤水能力受限，导致充填体凝固时间长，充填体强度低，同时，充填体内的水不及时排出，也导致充填接顶效果差，影响下分层回采作业安全。

(3)进路规格窄，产能受限。由于顶板充填体强度低，同时，上层每条进路平行推进以及充填时间差关系，导致每条进路间充填体形成弱面，钢筋焊接点在弱面间，导致充填体发生坍塌的几率增大，因此，下层采场回采时进路规格不宜过大，造成采场产能受限以及充填次数增多。

发明内容

针对上述现有下向进路充填采矿法存在的问题，本发明公布了一种预留间隔式矿柱下向进路充填采矿法，该采矿方法包括以下步骤：

步骤1、按下向进路充填采矿法的方式划分采场并布置采准切割工程，中段内自上而下分层进行回采，分层内自脉外分段平巷施工采场联络道至矿体下盘边界，然后自采场联络道在矿体下盘施工沿脉巷至采场两侧边界，分层内矿体划分为进路进行回采；

步骤2、采场分层内采用自中央向两翼的方式进行回采，在采场分层中心位置，自沿脉巷垂直矿体走向方向施工首采进路至矿体上盘边界，然后在首采进路两侧进行间隔式片帮回采以形成后续进路回采的爆破补偿空间，片帮回采区域之间自沿脉巷边界处间隔留设矿柱，进路及片帮回采区域顶板采用锚索+网片方式进行支护，片帮回采结束后在进路底板铺设钢筋网，采用吊筋将钢筋网吊挂在进路顶板的锚索上，然后在片帮区域外侧边界处和进路口架设充填挡墙，并对进路进行充填并接顶；

步骤3、首采进路充填养护完毕后，同时回采其相邻的两条进路，首先自沿脉巷垂直矿体走向方向施工进路至矿体上盘边界，然后在进路靠原岩一侧进行间隔式片帮回采以形成后续进路回采的爆破补偿空间，片帮回采区域之间自沿脉巷边界处间隔留设矿柱，进路及片帮回采区域顶板采用锚索+网片方式进行支护；片帮回采结束后，从矿体上盘向下盘方向依次回收靠充填体一侧的矿柱，为保证进路口与沿脉巷交叉处的稳定性，沿脉巷边界处的矿柱不回收；然后在进路底板铺设钢筋网，采用吊筋将钢筋网吊挂在进路顶板的锚索上，在片帮区域外侧边界处和进路口架设充填挡墙，并对进路进行充填并接顶；

步骤4、步骤3中回采的进路充填养护完毕后，再回采已充填进路一侧的两条进路，回采及充填方法同步骤3，如此循环直至整个第一分层回采结束；

步骤5、第一分层回采结束后，进行转层并回采下一个分层，分层回采及充填方法同步骤2至步骤4，如此循环直至整个采场回采结束，此时各分层进路底板上铺设的钢筋网通过吊筋吊挂在上一分层的钢筋网上。

进一步地，所述分层回采时，上下相邻两个分层的首采进路位置错开1/2进路宽度布置。

进一步地，所述进路自下盘向上盘成千分之三的上坡，进路长度为矿体厚度，进路断面规格根据矿体岩石的工程地质条件及地应力大小确定。

进一步地，所述钢筋网铺设时，分层首采进路宽度方向的每根钢筋两端在进路帮壁处向上折起并预留不低于1.5m的长度，且相邻两根钢筋的预留长度交错设置，长度相差0.5m；分层内其他进路铺设钢筋网时，在进路宽度方向的每根钢筋靠原岩一侧在进路帮壁处向上折起并预留不低于1.5m的长度，且相邻两根钢筋的预留长度交错设置，长度相差0.5m，同时将靠近充填体一侧上一条进路铺设钢筋网预留的钢筋焊接在本次铺设的钢筋网上，焊接点交错布置，以便将钢筋的焊接点与充填体间的弱面错开。

进一步地，所述片帮回采的宽度为进路宽度的1/2，片帮回采的高度为进路高度，单个片帮回采区域的长度大于等于3倍的进路单次循环进尺；所述矿柱的宽度为进路宽度的1/2，长度不大于进路单次循环进尺，高度等于进路高度。

进一步地，分层回采时，所述首采进路采用掘进的方式进行回采，以掌子面为唯一自由面和补偿空间进行爆破；其余进路回采时，靠充填体一侧为矿柱时，采用掘进的方式进行回采，掌子面为爆破的唯一自由面和补偿空间，靠充填体一侧为前一条进路回采片帮区域时，以片帮区域为主要自由面和补偿空间进行侧向爆破崩矿，此时在爆破前先对片帮区域靠充填体一侧的充填挡墙进行拆除和回收。

进一步地，所述进路进行充填时，在进路顶板分别架设充填管、排气管，排气管的高度高于充填管；充填采用分次充填，每次充填高度不超过进路高度的1/3～1/4，待下层充填体凝固后再进行上层充填。

进一步地，所述进路充填时，采用胶结充填体进行充填，胶结充填体的28天单轴抗压强度大于等于3～5MPa。

进一步地，所述充填挡墙由木立柱、钢格网、土工布及斜撑组成，木立柱架设在充填挡墙设计位置并绑扎在顶底板的锚杆上，木立柱之间铺设固定一层钢格网，钢格网上再铺设1～2层土工布，木立柱、钢格网及土工布构成充填挡墙墙体，充填挡墙墙体采用斜撑进行支撑固定，充填挡墙的下部还设置有排水管。

有益效果

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)采场回采效率高，生产能力大。在进路施工结束后，在靠原岩矿体侧片帮回采预留边侧进路回采爆破时的自由面和补偿空间，使得相邻进路回采时可采用侧向崩矿的方式进行回采，有效降低了回采爆破难度，缩短了钻孔数量及打孔时长，大幅度提高了采矿效率，增大了采矿生产能力。

(2)可有效降低采场回采成本。一方面，通过提高采场回采效率和生产能力，可有效降低吨矿成本；另一方面，进路回采由掘进爆破优化为侧向爆破崩矿，减少了爆破难度和火工品单耗，也能够降低了采矿成本。

(3)通过预留设矿柱，提高了充填板墙稳定性，减少顶板暴露面积，在扩大进路回采宽度的同时，确保了进路顶板稳定性，增大了单次充填面积，减少了充填次数，提高了充填效率。由于进路充填接顶难度大，在脉外巷一侧留设若干个间隔式矿柱，可确保脉外巷的顶板稳定性。

(4)本发明可提高充填体强度。通过预留矿柱，并在矿柱间安装若干个充填板墙及排水管，可在进路两侧多个板墙同时滤水，实现充填料浆的快速和均匀滤水，加快了充填体凝固时间，确保充填接顶效果。矿柱的留设改变了两条进路间钢筋的连接方式，减少了进路充填体间的弱面结构，提高了充填体整体强度。

下面通过附图和具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为实施例中的一种预留间隔式矿柱下向进路充填采矿法分层首采进路回采示意图。

图2为实施例中的一种预留间隔式矿柱下向进路充填采矿法分层首采进路片帮回采示意图。

图3为实施例中的一种预留间隔式矿柱下向进路充填采矿法分层首采进路充填挡墙及充填管道架设示意图。

图4为图3中的A处放大示意图。

图5为实施例中的一种预留间隔式矿柱下向进路充填采矿法充填挡墙结构示意图。

图6为实施例中的一种预留间隔式矿柱下向进路充填采矿法分层首采进路两侧进路回采示意图。

图7为实施例中的一种预留间隔式矿柱下向进路充填采矿法分层首采进路两侧进路片帮回采及矿柱回收示意图。

图中标号：1—沿脉巷，2—矿体，3—首采进路，4—矿柱，5—片帮回采区域，6—胶结充填体，7—木立柱，8—斜撑，9—钢格网，10—土工布，11—排水管，12—钢筋，13—钢筋焊点，14—充填管，15—排气管，16—进路。

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。

参见图1-图7，图示中的一种预留间隔式矿柱下向进路充填采矿法为本发明的优选方案，采用本发明提供的技术方案包括以下步骤：

步骤1、按下向进路充填采矿法的方式划分采场并布置采准切割工程，中段内自上而下分层进行回采，分层内自脉外分段平巷施工采场联络道至矿体下盘边界，然后自采场联络道在矿体下盘施工沿脉巷1至采场两侧边界，分层内矿体划分为进路进行回采，分层回采时，上下相邻两个分层的首采进路位置错开1/2进路宽度布置。所述进路自下盘向上盘成千分之三的上坡，进路长度为矿体厚度，进路断面规格根据矿体岩石的工程地质条件及地应力大小确定。

步骤2、采场分层内采用自中央向两翼的方式进行回采，在采场分层中心位置，自沿脉巷1垂直矿体走向方向施工首采进路至矿体上盘边界，首采进路3采用掘进的方式进行回采，以掌子面为唯一自由面和补偿空间进行爆破；然后在首采进路3两侧进行间隔式片帮回采以形成后续进路回采的爆破补偿空间，所述片帮回采的宽度为进路宽度的1/2，片帮回采的高度为进路高度，单个片帮回采区域5的长度大于等于3倍的进路单次循环进尺；片帮回采区域5之间自沿脉巷1边界处间隔留设矿柱4，所述矿柱4的宽度为进路宽度的1/2，长度不大于进路单次循环进尺，高度等于进路高度。进路及片帮回采区域5顶板采用锚索+网片方式进行支护，片帮回采结束后在进路底板铺设钢筋12网，进路宽度方向的每根钢筋12两端在进路帮壁处向上折起并预留不低于1.5m的长度，且相邻两根钢筋12的预留长度交错设置，长度相差0.5m。采用吊筋将钢筋网吊挂在进路顶板的锚索上，然后在片帮区域外侧边界处和进路口架设充填挡墙，所述充填挡墙由木立柱7、钢格网9、土工布10及斜撑8组成，木立柱7架设在充填挡墙设计位置并绑扎在顶底板的锚杆上，木立柱7之间铺设固定一层钢格网9，钢格网9上再铺设1～2层土工布10，木立柱7、钢格网9及土工布10构成充填挡墙墙体，充填挡墙墙体采用斜撑8进行支撑固定，充填挡墙的下部还设置有排水管11。然后对进路进行充填并接顶。所述进路进行充填时，在进路顶板分别架设充填管14、排气管15，排气管15的高度高于充填管14；充填采用分次充填，每次充填高度不超过进路高度的1/3～1/4，待下层充填体凝固后再进行上层充填。进路充填采用胶结充填体6进行充填，胶结充填体6的28天单轴抗压强度大于等于3～5MPa。

步骤3、首采进路3充填养护完毕后，同时回采其相邻的两条进路16，首先自沿脉巷1垂直矿体走向方向施工进路至矿体上盘边界，进路回采时，靠充填体一侧为矿柱4时，采用掘进的方式进行回采，掌子面为爆破的唯一自由面和补偿空间，靠充填体一侧为前一条进路回采片帮区域时，以片帮区域为主要自由面和补偿空间进行侧向爆破崩矿，此时在爆破前先对片帮区域靠充填体一侧的充填挡墙进行拆除和回收。然后在进路靠原岩一侧进行间隔式片帮回采以形成后续进路回采的爆破补偿空间，所述片帮回采的宽度为进路宽度的1/2，片帮回采的高度为进路高度，单个片帮回采区域5的长度大于等于3倍的进路单次循环进尺；片帮回采区域5之间自沿脉巷1边界处间隔留设矿柱4，所述矿柱4的宽度为进路宽度的1/2，长度不大于进路单次循环进尺，高度等于进路高度。进路及片帮回采区域5顶板采用锚索+网片方式进行支护；片帮回采结束后，从矿体上盘向下盘方向依次回收靠充填体一侧的矿柱4，为保证进路口与沿脉巷1交叉处的稳定性，沿脉巷1边界处的矿柱4不回收；然后在进路底板铺设钢筋12网，在进路宽度方向的每根钢筋12靠原岩一侧在进路帮壁处向上折起并预留不低于1.5m的长度，且相邻两根钢筋12的预留长度交错设置，长度相差0.5m，同时将靠近充填体一侧上一条进路铺设钢筋网预留的钢筋12焊接在本次铺设的钢筋网上，钢筋焊点13交错布置。采用吊筋将钢筋网吊挂在进路顶板的锚索上，在片帮区域外侧边界处和进路口架设充填挡墙，所述充填挡墙由木立柱7、钢格网9、土工布10及斜撑8组成，木立柱7架设在充填挡墙设计位置并绑扎在顶底板的锚杆上，木立柱7之间铺设固定一层钢格网9，钢格网9上再铺设1～2层土工布10，木立柱7、钢格网9及土工布10构成充填挡墙墙体，充填挡墙墙体采用斜撑8进行支撑固定，充填挡墙的下部还设置有排水管11。然后对进路进行充填并接顶，所述进路进行充填时，在进路顶板分别架设充填管14、排气管15，排气管15的高度高于充填管14；充填采用分次充填，每次充填高度不超过进路高度的1/3～1/4，待下层充填体凝固后再进行上层充填。进路充填采用胶结充填体6进行充填，胶结充填体6的28天单轴抗压强度大于等于3～5MPa。

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

1.一种预留间隔式矿柱下向进路充填采矿法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种预留间隔式矿柱下向进路充填采矿法，其特征在于：所述分层回采时，上下相邻两个分层的首采进路位置错开1/2进路宽度布置。

3.根据权利要求1所述的一种预留间隔式矿柱下向进路充填采矿法，其特征在于：所述进路自下盘向上盘成千分之三的上坡，进路长度为矿体厚度，进路断面规格根据矿体岩石的工程地质条件及地应力大小确定。

4.根据权利要求1所述的一种预留间隔式矿柱下向进路充填采矿法，其特征在于：所述钢筋网铺设时，分层首采进路宽度方向的每根钢筋两端在进路帮壁处向上折起并预留不低于1.5m的长度，且相邻两根钢筋的预留长度交错设置，长度相差0.5m；分层内其他进路铺设钢筋网时，在进路宽度方向的每根钢筋靠原岩一侧在进路帮壁处向上折起并预留不低于1.5m的长度，且相邻两根钢筋的预留长度交错设置，长度相差0.5m，同时将靠近充填体一侧上一条进路铺设钢筋网预留的钢筋焊接在本次铺设的钢筋网上，焊接点交错布置。

5.根据权利要求1所述的一种预留间隔式矿柱下向进路充填采矿法，其特征在于：所述片帮回采的宽度为进路宽度的1/2，片帮回采的高度为进路高度，单个片帮回采区域的长度大于等于3倍的进路单次循环进尺；所述矿柱的宽度为进路宽度的1/2，长度不大于进路单次循环进尺，高度等于进路高度。

6.根据权利要求1所述的一种预留间隔式矿柱下向进路充填采矿法，其特征在于：分层回采时，所述首采进路采用掘进的方式进行回采，以掌子面为唯一自由面和补偿空间进行爆破；其余进路回采时，靠充填体一侧为矿柱时，采用掘进的方式进行回采，掌子面为爆破的唯一自由面和补偿空间，靠充填体一侧为前一条进路回采片帮区域时，以片帮区域为主要自由面和补偿空间进行侧向爆破崩矿，此时在爆破前先对片帮区域靠充填体一侧的充填挡墙进行拆除和回收。

7.根据权利要求1所述的一种预留间隔式矿柱下向进路充填采矿法，其特征在于：所述进路进行充填时，在进路顶板分别架设充填管、排气管，排气管的高度高于充填管；充填采用分次充填，每次充填高度不超过进路高度的1/3～1/4，待下层充填体凝固后再进行上层充填。

8.根据权利要求1所述的一种预留间隔式矿柱下向进路充填采矿法，其特征在于：所述进路充填时，采用胶结充填体进行充填，胶结充填体的28天单轴抗压强度大于等于3～5MPa。

9.根据权利要求1所述的一种预留间隔式矿柱下向进路充填采矿法，其特征在于：所述充填挡墙由木立柱、钢格网、土工布及斜撑组成，木立柱架设在充填挡墙设计位置并绑扎在顶底板的锚杆上，木立柱之间铺设固定一层钢格网，钢格网上再铺设1～2层土工布，木立柱、钢格网及土工布构成充填挡墙墙体，充填挡墙墙体采用斜撑进行支撑固定，充填挡墙的下部还设置有排水管。