CN116006180A - 急倾斜矿层开采方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种急倾斜矿层开采方法，包括：在急倾斜矿层中布置相互平行的运输巷和回风巷，其中回风巷位于运输巷的上方；在运输巷与回风巷之间布置连通运输巷与回风巷的若干通风眼；在急倾斜矿层的工作面开切眼，布置矿体采掘设备；在工作面进行矿体回采，其中矿体是位于运输巷与所述回风巷之间的矿体。本发明开采方法可以提升急倾斜矿层开采的机械化程度，开采效率高，且安全性高。

Description

急倾斜矿层开采方法

技术领域

本发明主要涉及地下矿山采矿技术领域，尤其涉及一种急倾斜矿层开采方法。

背景技术

地下采矿一般适用于矿体埋藏较深，在经济上和技术上不适宜露天开采的矿床，其主要包括采准、切割和回采三项基本工序，通常可分为空场采矿法、充填采矿法和崩落采矿法三大类。矿体赋存条件常因不同的矿山或者即使是同一矿山但处于不同的矿体而千差万别，因此，客观上就要求对不同的矿体采取不同的方法进行采矿，故形成了种类繁多的采矿方法。但无论什么采矿方法都应当保证作业人员安全性要高以及成本费用要低。

急倾斜矿体由于采场结构参数的影响和放矿管理的影响，开采过程中常出现采场结构设计不合理或放矿管理的问题而造成矿石损失贫化严重，采场塌冒等现象。矿石的损失将导致矿产资源的浪费和巨大的经济损失，因采出废石导致矿石贫化，甚至可能导致引起环境污染和破坏等问题，且会产生因处理废石而造成的经济损失。

现有针对急倾斜矿体的开采方法，矿柱较高，矿石损失率大，开采出来的矿石沿陡峭的矿壁面下滑，阻断人行和风流通道，作业人员难以到达作业面且无作业的场地、通风等条件。开采稳固矿岩的急倾斜矿体，国内外过去多用浅孔留矿法或普通上向分层充填法，机械化程度低，劳动条件差，经济效益不佳。

我国有很大的急倾斜钒矿资源储量，对急倾斜矿层目前使用的开采方法以分段空场留矿式开采，陕西等地采用的阶段垂直巷道扇形深孔空场法等方法开采。存在的问题主要有：1)以上开采方法采空区悬顶面积大，不能精准掌握放顶步距；2)机械化程度低，井下作业人员劳动强度大；3)扒渣机能力有限，有效扒渣距离短，矿体爆破后在顶板裸露情况下，工人无法操作扒渣机进入采场，导致开采区内部较深的矿体无法拉运出来，减少了矿石的回采率；4)采场工作面没有支护，打眼、爆破和扒渣等环节易发生物体打击、顶板片帮等安全事故。

可见，当前急倾斜矿体的采矿方式已不能满足急倾斜矿体采矿新需求，亟需对当前采矿方式进行优化改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种急倾斜矿层开采方法，以提升急倾斜矿层开采的机械化程度，具有更高的开采效率和更高的安全性。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种急倾斜矿层开采方法，包括：在所述急倾斜矿层中布置相互平行的运输巷和回风巷，其中所述回风巷位于所述运输巷的上方；在所述运输巷与所述回风巷之间布置连通所述运输巷与所述回风巷的若干通风眼；在所述急倾斜矿层的工作面开切眼，布置矿体采掘设备；在所述工作面进行矿体回采，其中所述矿体是位于所述运输巷与所述回风巷之间的矿体。

可选地，所述运输巷和所述回风巷之间的高度差为10～25m，所述运输巷和/或所述回风巷采用超前支架和/或液压支架共同进行支护。

可选地，所述通风眼的数量为两个以上，且相邻的所述通风眼之间的距离为6m。

可选地，还包括：布置连通所述运输巷与所述回风巷的安全出口，在所述安全出口内设置行人梯子。

可选地，在所述工作面进行矿体回采还包括：对所述急倾斜矿层的矿层顶板进行放顶。

可选地，在所述工作面进行矿体回采包括：打深孔欲裂炮眼，再爆破落矿。

可选地，在所述工作面进行矿体回采包括：在完成一个区段的矿体回采后，进行下一个相邻区段的矿体回采。

可选地，在进行下一个相邻区段的矿体回采之前，还包括：完成下一个相邻区段的矿体回采准备工作。

可选地，还包括：运输回采的矿体。

可选地，运输回采的矿体包括：在矿体回采后，采用刮板机和运输机组成的运输系统运输回采的矿体。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过在急倾斜矿层中布置相互平行的运输巷和回风巷，其中回风巷位于运输巷的上方，而后在运输巷与回风巷之间布置连通运输巷与回风巷的若干通风眼，以及在急倾斜矿层的工作面开切眼，布置矿体采掘设备，最后在工作面进行矿体回采，其中矿体是位于运输巷与所述回风巷之间的矿体，进而可以提升急倾斜矿层开采的机械化程度，开采效率高，且安全性高。

附图说明

包括附图是为提供对本申请进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本申请的实施例，并与本说明书一起起到解释本申请原理的作用。附图中：

图1是本发明一实施例急倾斜矿层开采方法的整体布局示意图；

图2是本发明一实施例急倾斜矿层开采方法过程中矿层纵截面示意图；

图3是本发明一实施例急倾斜矿层开采方法的流程示意图；

图4是本发明一实施例急倾斜矿层开采方法的另一流程示意图。

图中各标记分别表示：

101-运输巷；102-回风巷；103-通风眼；104-切眼；105-采空区；106-液压支架；107-超前支架；108-行人梯子；109-刮板机；110-运输机；

1091-刮板破碎机；1092-刮板机机尾；

200-矿层；201-矿层顶板；202-矿层底板；

1#～8#分别表示不同编号的炮眼。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或下面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时，或将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

实施例一

参考图1～图3，本实施例急倾斜矿层开采方法300在应用于矿层厚度(矿层顶板201到矿层底板202的距离)为3～10m的矿层200时效果更佳，主要包括：

S310、在急倾斜的矿层200中布置相互平行的运输巷101和回风巷102，其中回风巷102位于运输巷101的上方。

以图1为例，图示的上方是回风巷(也称回风顺槽)102，其主要作用是在采矿工作面进行回采时能够回风、行人，也可以用于辅助运料。图示的下方布置的是运输巷(也称运输顺槽)101，其主要作用是在采矿工作面进行回采时能够通风、运输矿体、行人以及运料。

在本实施例中，回风巷102与运输巷101基本处于相互平行的状态，进而有利于在它们之间布置其余通道或巷道，如通风眼103、切眼104等。

在一些实施方式中，运输巷101和回风巷102之间的高度差为10～25m，运输巷101和/或回风巷102采用超前支架107和/或液压支架106共同进行支护。超前支架107也称为超前液压支架，从分类上看，它也是液压支架106的一种，其一般是双列式结构，可以替代单体支柱，对巷道进行超前支护，减少工人的劳动强度。超前支架107的左右顶梁之间及底座之间可以通过调架千斤顶相连，起调架和防倒作用，与常规的液压支架106相比，超前支架107可支护的巷道长度更长，且其底板也更小。

当然，在开采工作面时需要的设备一般包括：液压支架106、超前支架107、乳化液泵、刮板机109、运输机110(如皮带运输机)和钻机等。对巷道(如回风巷102和/或运输巷101)的支护可以采用超前支架107和/或液压支架106。图1中虚线框示出了刮板机109，刮板机109主要包括刮板破碎机1091和刮板机机尾1092，其中，刮板破碎机1091靠近运输机110，刮板机机尾1092靠近回采工作面。在图1中，回风巷102示出了左侧采用超前支架107，右侧采用液压支架106的组合支护方式，同样的，在运输巷101也是左侧采用超前支架107，右侧采用液压支架106的组合支护方式。能够理解的是，可以根据矿体自身特性以及开采工程情况综合考虑，选择其中一种支护形式进行支护或者采用两种支护形式进行混合支护，在此不做具体限制。

根据矿层赋存条件，本实施例的工作面设计可以采用走向后退式轻型放顶液压支架水平分段采矿，支架采用轻型液压支架106，液压支架106可以根据工作面阻力定做，放顶区段高度为10～25m。

S320、在运输巷101与回风巷102之间布置连通运输巷101与回风巷102的若干通风眼103。

通风眼103也叫上下联络巷。在本实施例中，通风眼103可用于连通上方的回风巷102与下方的运输巷101。为了满足采矿高产高效、矿井通风的要求，通风眼103的设置具有必要性，通风眼103使得回风巷102与运输巷101连通成一整体。

在一些实施方式中，通风眼103的数量为两个以上，且相邻的通风眼103之间的距离为6m。需要说明的是，距离工作面不远的运输巷101与回风巷102之间必须保证有两个正常的通风眼103进行通风，即保持通风眼103功能的有效性。进一步地，离工作面最近的通风眼103，其距离工作面一般不大于6m。

在一些实施方式中，还可以布置连通运输巷101与回风巷102的安全出口，在安全出口内设置行人梯子108。示例性的，距工作面不大于50m的距离须有一个从运输巷101通达回风巷102的安全出口，在安全出口内安设行人梯子108，也可以在安全出口内同时设置行人梯子108和缆绳。

在本实施例中，可以利用通风眼103作为安全出口，即在通风眼103中设置行人梯子108。

S330、在急倾斜矿层200的工作面开切眼104，布置矿体采掘设备。

在本实施例中，切眼104是急倾斜矿层开采时的一个重要场所，主要用来安装工作面的相关设备，并从这里开始回采，回采后相应区段形成采空区105。

切眼104的稳定性和安全性对工作面的相关设备安装(如采掘设备)以及回采的顺利进行有着非常重要的作用，在切眼104处布置矿体采掘设备后，再进行矿体的回采过程。

S340、在工作面进行矿体回采，其中矿体是位于运输巷101与回风巷102之间的矿体。

在本实施例中，回采的矿体是位于运输巷101与回风巷102之间的矿体，因此，回采的采矿区段可控，安全性更高，更适用于急倾斜矿层的矿体开采。在采区布置的设备可采用悬臂式掘进机、刮板机109、皮带机(或运输矿车)和扒渣机。

在一些实施方式中，在工作面进行矿体回采还可以包括对急倾斜矿层的矿层顶板201进行放顶。

对矿层顶板201进行强制放顶，能够减少空洞和塌方，安全性更高。需要注意的是，在放顶矿层时，架下及尾梁附近严禁人员作业，放顶工不得离开岗位，要控制放矿量大小，以防压死刮板机机尾1092。放顶至见矸石时停止，进行下一循环作业。

在一些实施方式中，在工作面进行矿体回采采用以下方式：打深孔欲裂炮眼，再爆破落矿。例如，对工作面使用风动钻作为打眼工具，且采用湿式打眼方式，之后再进行爆破落矿。

示例性的，参考图2，将工作面设计为小阶段放顶开采，其方法为：在切眼104向外30m进行深孔欲裂放顶开采，在运输巷101顶板沿矿层200向回风巷102打深孔欲裂炮眼，每组布置2个炮眼，炮眼编号为1#、2#，炮眼深度为：1#炮眼深5m，2#炮眼深5m；每隔5m一组炮眼，每隔10m在两组深孔顶欲裂炮眼之间打一组矿层顶板201的深孔欲裂炮眼，炮眼编号为3#、4#的炮眼长度为9～15m，炮眼必须穿透矿层顶板201的岩层4～6m。可以采用风动钻机进行深孔欲裂炮眼打眼。

在回采期间，为了使回风巷102上部的实体矿层和矿层顶板201的岩石充分垮落，在工作面离通风眼103外3m处打回风巷102的顶部实体矿和矿层顶板201岩层的深孔欲裂爆破眼，每组具有4个深孔爆破眼，炮眼编号分别为5#、6#、7#、8#，其中5#、6#炮眼在回风巷102的顶板实体矿层内，炮眼成扇形分布；5#炮眼深6m，6#号炮眼深6m，7#、8#深孔炮眼为矿层顶板201的岩层强制深孔欲裂炮眼，必须穿过矿层200，打入矿层顶板201的岩层内，打入岩层内的深度不小于4m，每隔5米一组炮眼。

在一些实施方式中，在工作面进行矿体回采可以是在完成一个区段的矿体回采后，进行下一个相邻区段的矿体回采。进一步地，在进行下一个相邻区段的矿体回采之前，还需要完成下一个相邻区段的矿体回采准备工作。例如，若采用了液压支架106和超前支架107进行支护，采用了刮板机109作为采矿运输系统的组成部分，则矿体回采的准备工作包括缩刮板机机尾1092，移动回风巷102中的超前支架107，移动运输巷101中的超前支架107，移动液压支架106，放顶矿层顶板201等。

进一步地，下一个相邻区段的矿体回采准备工作过程可以按以下顺序依次进行，缩刮板机机尾1092→移超前支架107→移液压支架106→放顶矿层顶板201。

具体来说，在缩刮板机机尾1092时，若矿层顶板201回采至见矸石，则开始缩刮板机机尾1092，且必须保证刮板机机尾1092伸入采空区105后不超过3.6m，每次缩一张中部槽，中部槽缩出后，为防止刮板机机尾1092被放顶矿石压死，必须对刮板机机尾1092用圆木或加工的棚掩件进行棚掩，棚掩高度不小于0.7m。

在移超前支架107时，先移回风巷102的超前支架107，后移运输巷101的超前支架107。

在移超前支架107和液压支架106时，先降柱，顶梁离开顶板后停止降柱，迅速移架。对于破碎顶板，允许擦顶移架或带压移架，在顶梁前后均接顶后，适当调整平衡千斤顶，使支架达到最佳支撑效果。当前梁压力大时，为避免移架时底座下扎，必须提底前移。

在放顶矿层顶板201时，架下及尾梁附近严禁人员作业，放顶工不得离开岗位，要控制放矿量大小，以防压死刮板机机尾1092。放顶至见矸石时停止，进行下一循环作业。

图4是本发明一实施例急倾斜矿层开采方法的另一流程示意图，参考图4，在一些实施方式中，所示方法300还可以包括：

S350、运输回采的矿体。

在一些实施方式中，运输回采的矿体可以是在矿体回采后，采用刮板机109和运输机110组成的运输系统运输回采的矿体。

本实施例提供的急倾斜矿层开采方法，通过在急倾斜矿层中布置相互平行的运输巷和回风巷，其中回风巷位于运输巷的上方，而后在运输巷与回风巷之间布置连通运输巷与回风巷的若干通风眼，以及在急倾斜矿层的工作面开切眼，布置矿体采掘设备，最后在工作面进行矿体回采，其中矿体是位于运输巷与回风巷之间的矿体，进而可以提升急倾斜矿层开采的机械化程度，开采效率高，且安全性高。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述发明披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

虽然本申请已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本申请，在没有脱离本申请精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本申请的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种急倾斜矿层开采方法，其特征在于，包括：

在所述急倾斜矿层中布置相互平行的运输巷和回风巷，其中所述回风巷位于所述运输巷的上方；

在所述运输巷与所述回风巷之间布置连通所述运输巷与所述回风巷的若干通风眼；

在所述急倾斜矿层的工作面开切眼，布置矿体采掘设备；

在所述工作面进行矿体回采，其中所述矿体是位于所述运输巷与所述回风巷之间的矿体。

2.如权利要求1所述的急倾斜矿层开采方法，其特征在于，所述运输巷和所述回风巷之间的高度差为10～25m，所述运输巷和/或所述回风巷采用超前支架和/或液压支架共同进行支护。

3.如权利要求1所述的急倾斜矿层开采方法，其特征在于，所述通风眼的数量为两个以上，且相邻的所述通风眼之间的距离为6m。

4.如权利要求1所述的急倾斜矿层开采方法，其特征在于，还包括：布置连通所述运输巷与所述回风巷的安全出口，在所述安全出口内设置行人梯子。

5.如权利要求1所述的急倾斜矿层开采方法，其特征在于，在所述工作面进行矿体回采还包括：对所述急倾斜矿层的矿层顶板进行放顶。

6.如权利要求1所述的急倾斜矿层开采方法，其特征在于，在所述工作面进行矿体回采包括：打深孔欲裂炮眼，再爆破落矿。

7.如权利要求1所述的急倾斜矿层开采方法，其特征在于，在所述工作面进行矿体回采包括：在完成一个区段的矿体回采后，进行下一个相邻区段的矿体回采。

8.如权利要求7所述的急倾斜矿层开采方法，其特征在于，在进行下一个相邻区段的矿体回采之前，还包括：完成下一个相邻区段的矿体回采准备工作。

9.如权利要求1所述的急倾斜矿层开采方法，其特征在于，还包括：运输回采的矿体。

10.如权利要求9所述的急倾斜矿层开采方法，其特征在于，运输回采的矿体包括：在矿体回采后，采用刮板机和运输机组成的运输系统运输回采的矿体。

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