CN117684972A - 一种房柱法采场矿柱回收结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种房柱法采场矿柱回收结构及方法，一种房柱法采场矿柱回收结构包括具有多根矿柱的采空区，采空区内两相对侧的边缘处两排矿柱中的相邻两个矿柱之间分别搭设有充填挡墙，采空区内另两相对侧的边缘处分别具有顶柱墙和底柱墙；充填挡墙、顶柱墙以及底柱墙之间的采空区内填充有充填体；顶柱墙内设有上盘回风巷道和多个回风天井，底柱墙内设有下盘进风巷道和多个电耙硐室；上盘回风巷道沿顶柱墙的伸展方向延伸布置，下盘进风巷道沿底柱墙的伸展方向延伸布置；充填体下盘的围岩内设有电耙道，充填挡墙之间的每排矿柱的一侧均设有电耙道，每个电耙道的两端分别与对应的回风天井和电耙硐室对应连通；每个电耙道上设有多个凿岩巷道。

Description

一种房柱法采场矿柱回收结构及方法

技术领域

本发明涉及地下矿山开采技术领域，尤其涉及一种房柱法采场矿柱回收结构及方法。

背景技术

房柱法是矿岩稳固性较好的缓倾斜矿体使用较多的采矿方法，属于空场采矿法，因其采矿工艺简单、出矿时间快等优点被地下开采矿山广泛应用。

在房柱法开采中，采场内需要留设规则矿柱，用于支撑采场顶板，大部分矿山对支撑顶板的矿柱一般不予回收，对采空区采取了封闭处理。

目前多种矿产品价格高位运行，而回收房柱法采场高品位矿柱不但可以回收大量宝贵的矿产资源，降低我国大宗矿产资源对外依存度，而且可以有效治理空区安全环境问题及节省尾矿库投资，为企业创造良好的经济效益和社会效益。

现有技术中公开了一种浅孔房柱法采场残矿回收方法，该方法先回采下层矿体，并对下部空区进行充填，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，但该方法新增采准工程量大，采场准备时间较长。

鉴于上述矿柱回收方法的不足，需要一种高效、快速、新增采准工程量小、矿石回收率高、机动灵活性好的矿柱回收结构及方法，满足工艺简单、回收成本低、安全生产性好、空区环境治理效果较好的要求。

发明内容

本发明为了解决现有技术存在技术问题的一种或几种，提供了一种房柱法采场矿柱回收结构及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种房柱法采场矿柱回收结构，包括具有多根矿柱的采空区，所述采空区内两相对侧的边缘处两排矿柱中的相邻两个矿柱之间分别搭设有充填挡墙，所述采空区内另两相对侧的边缘处分别具有顶柱墙和底柱墙；充填挡墙、顶柱墙以及底柱墙之间的采空区内填充有充填体；所述顶柱墙内设有上盘回风巷道和多个回风天井，所述底柱墙内设有下盘进回风巷道和多个电耙硐室；所述上盘回风巷道沿顶柱墙的伸展方向延伸布置，所述下盘进风巷道沿底柱墙的伸展方向延伸布置；

所述充填体下盘的围岩内设有电耙道，所述电耙道沿充填挡墙的伸展方向延伸布置，充填挡墙之间的每排矿柱的一侧均设有电耙道，每个电耙道的两端分别与对应的回风天井和电耙硐室对应连通；

每个电耙道上设有多个凿岩巷道，多个所述凿岩巷道一一对应的设置在对应一排矿柱的下方。

本发明的有益效果是：本发明的房柱法采场矿柱回收结构，能够快速回收房柱法采场矿柱，减少新增采准工程量，保证回收房柱法采场矿柱过程中采动地压均衡及采切工程稳定性，达到安全高效回收矿柱的目的。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述底柱墙上还设有人行通风井，多个所述电耙硐室分别通过穿脉巷道、人行通风井与所述下盘进风巷道连通。

进一步，所述穿脉巷道位于所述下盘进风巷道背离所述采空区的一侧。

进一步，所述底柱墙上还设有人行通风井。

进一步，所述矿柱中心采用中深孔凿岩机凿设炮孔。

进一步，所述电耙道的断面规格为2m*2m，所述凿岩巷道的断面规格为2.5m*2.5m。

进一步，所述充填体下盘2m以下的围岩内设有电耙道。

一种房柱法采场矿柱回收方法，包括以下步骤：

S1，对原房柱法的采空区进行扫描，获得充填体积以及需回采的矿柱数量；

S2，对采空区内两相对侧的边缘处两排矿柱上分别搭设有充填挡墙，所述采空区内另两相对侧的边缘处分别具有顶柱墙和底柱墙，充填挡墙、顶柱墙以及底柱墙之间的采空区内填充料浆形成充填体；

S3，利用顶柱墙上已形成的上盘回风巷道作为回风通道，利用在底柱墙内已形成的下盘进风巷道作为运输通道，在下盘进风巷道施工穿脉巷道或利用原穿脉巷道进行后续施工操作，随后在顶柱墙上施工多个回风天井，在底柱墙上施工多个电耙硐室；

S4，在每排矿柱一侧的充填体下盘的围岩内掘设电耙道，每个电耙道的两端分别与对应的回风天井和电耙硐室对应连通；

S5，在电耙道沿回采矿柱方向掘进凿岩巷道；

S6，在每根矿柱底部位置上向施工形成中深孔，在矿柱正下方的凿岩巷道对矿柱进行爆破回收。

本发明的有益效果是：本发明的房柱法采场矿柱回收方法，从充填挡墙的搭设、采空区充填接顶固结、下盘围岩采切工程施工、矿柱回收等方面保证回收房柱法采场矿柱过程中采动地压均衡及采切工程稳定性，以达到安全高效回收矿柱的目的。

进一步，S6中，每根所述矿柱采用两次爆破，一次爆破在矿柱中心位置形成空槽，将矿石清理干净后，二次爆破完成矿柱回采。

进一步，S2中，所述充填体凝固后的结构强度不小于2MPa。

附图说明

图1为本发明原房柱法采场平面布置图；

图2为图1的纵向剖面图；

图3为本发明房柱法采场矿柱回收结构示意图；

图4为图3的纵向剖面图；

图5为本发明矿柱中炮孔布置图；

图6为图5的纵向剖面图；

图7为本发明矿柱第一次爆破形成空槽的布置图；

图8为图7的纵向剖面图；

图9为本发明矿柱回收后的采场平面布置图；

图10为图9的纵向剖面图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、采空区；11、充填体；12、电耙道；14、凿岩巷道；

2、矿柱；21、炮孔；22、空槽；

3、顶柱墙；31、上盘回风巷道；32、回风天井；

4、底柱墙；41、下盘进风巷道；42、电耙硐室；43、穿脉巷道；44、人行通风井；

5、充填挡墙。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1～图10所示，本实施例的一种房柱法采场矿柱回收结构，包括具有多根矿柱2的采空区1，所述采空区1内两相对侧的边缘处两排矿柱2中的相邻两个矿柱2之间分别搭设有充填挡墙5，所述采空区1内另两相对侧的边缘处分别具有顶柱墙3和底柱墙4；充填挡墙5、顶柱墙3以及底柱墙4之间的采空区1内填充有充填体11；所述顶柱墙3内设有上盘回风巷道31和多个回风天井32，所述底柱墙4内设有下盘进风巷道41和多个电耙硐室42；所述上盘回风巷道31沿顶柱墙3的伸展方向延伸布置，所述下盘进风巷道41沿底柱墙4的伸展方向延伸布置；

所述充填体11下盘的围岩内设有电耙道12，所述电耙道12沿充填挡墙5的伸展方向延伸布置，充填挡墙5之间的每排矿柱2的一侧均设有电耙道12，每个电耙道12的两端分别与对应的回风天井32和电耙硐室42对应连通；

每个电耙道12上设有多个凿岩巷道14，多个所述凿岩巷道14一一对应的设置在对应一排矿柱2的下方。

如图3、图5和图7所示，本实施例的所述底柱墙4上还设有人行通风井44。

如图4、图6和图8所示，本实施例的多个所述电耙硐室42分别通过穿脉巷道43、人行通风井44与所述下盘进风巷道41连通。下盘进风巷道通过背离采空区的一侧穿脉巷道联通人行通风井，人行通风井底部和电耙硐室联通，人员是通过下盘进风巷道→穿脉巷道→人行通风井(人行通风井的井底位置与电耙硐室在同一个平面)→电耙硐室(与人行通风井联通)→电耙道→凿岩巷道至矿柱底部，操作YGZ-90中深孔凿岩机在矿柱上凿上向中深孔。

如图4、图6和图8所示，本实施例的所述穿脉巷道43位于所述下盘进风巷道41背离所述采空区1的一侧。

如图6和图8所示，本实施例的所述矿柱2中心采用中深孔凿岩机凿设炮孔21。

本实施例的一个具体方案为，所述电耙道12的断面规格为2m*2m，所述凿岩巷道14的断面规格为2.5m*2.5m。

如图4、图6、图8和图10所示，本实施例的所述充填体11下盘2m以下的围岩内设有电耙道12。

其中，本实施例的图4、图6、图8中的纵剖并非直上直下进行剖切，而是矿柱的剖切面与下部围岩的剖切面并不在一个平面。

本实施例的房柱法采场矿柱回收结构，能够快速回收房柱法采场矿柱，减少新增采准工程量，保证回收房柱法采场矿柱过程中采动地压均衡及采切工程稳定性，达到安全高效回收矿柱的目的。

如图1～图10所示，本实施例的一种房柱法采场矿柱回收方法，包括以下步骤：

S1，在待回收矿柱区域内沿矿体走向，每100m划分一个矿柱回收采空区，对原房柱法的采空区1进行扫描，获得充填体积以及需回采的矿柱2数量；如图1和图2所示；具体可通过原房柱法采场资料及三维激光扫描仪对原房柱法的老采空区扫描结果，计算采空区充填体积及回采矿柱矿量。

矿柱经济价值低的采场采用低灰砂比充填料浆进行充填，不再进行矿柱回收。对矿柱经济价值高的采场两侧矿柱中间位置搭设柔性充填挡墙，布置充填管路，采用灰砂比为1:6的充填料浆进行充填，具体如S2所示；

S2，如图1和图2所示，对采空区1内两相对侧的边缘处两排矿柱2上分别搭设有充填挡墙5，所述采空区1内另两相对侧的边缘处分别具有顶柱墙3和底柱墙4，充填挡墙5、顶柱墙3以及底柱墙4之间的采空区1内填充料浆形成充填体11；其中，充填挡墙的搭设主要目的在于能够保证填充料浆不外溢，可采用矿山废弃的三角钢、废弃钢轨等材料，在矿柱之间纵横交错布置，用圆钢做龙骨，然后再围上土工布和钢筋网，再用锚杆将土工布等进行锚固。

S3，如图3～图8所示，利用在顶柱墙3上已形成的上盘回风巷道31，利用在底柱墙4内已形成的下盘进风巷道41，在下盘进风巷道施工穿脉巷道或利用原穿脉巷道进行后续施工操作，随后在顶柱墙3上施工多个回风天井32，在底柱墙4上施工多个电耙硐室42；

S4，如图3～图8所示，在每排矿柱2一侧的充填体11下盘的围岩内掘设电耙道12，每个电耙道12的两端分别与对应的回风天井32和电耙硐室42对应连通；

S5，如图3～图8所示，在电耙道12沿回采矿柱方向掘进凿岩巷道14；

S6，如图5～图8所示，在每根矿柱2底部位置上向施工形成中深孔21，在矿柱正下方的凿岩巷道对矿柱2进行爆破回收。

其中，S6中，如图7和图8所示，每根所述矿柱2采用两次爆破，一次爆破在矿柱2中心位置形成空槽22，空槽22尺寸为1.4m×2m，将矿石清理干净后，二次爆破完成矿柱2回采。

具体的，本实施例采用中深孔一次成井技术回采矿柱，用YGZ-90中深孔凿岩机在矿柱上凿上向炮孔，采用BQF-100装药器装药，非电导爆系统起爆。对废石和矿石采用分爆分出，首先爆破废石，废石出净后爆破矿石。

作业面通风排险后，废石采用电耙搬运至溜井，每两个采场之间设有一个溜井，经溜井下放至有轨运输中段装入矿车，由电机车牵引矿车运至主溜井内，最后提升至地表。

进一步的，S2中，所述充填体11凝固后的结构强度不小于2MPa。

本实施例的房柱法采场矿柱回收方法，从充填挡墙的搭设、采空区充填接顶固结、下盘围岩采切工程施工、矿柱回收等方面保证回收房柱法采场矿柱过程中采动地压均衡及采切工程稳定性，以达到安全高效回收矿柱的目的。本实施例的房柱法采场矿柱回收方法针对房柱矿量较少，无法发挥无轨设备出矿效率，且电耙出矿新增采准工程量少，回收矿柱成本更低；采准工程施工时间短，回收方案针对性强，机动灵活性好；采用中深孔爆破技术回采矿柱，回采效率高，安全性好；采矿工艺简单，工人适应性好；在回收矿柱的同时进行采空区治理工作，空区环境治理效果较好。采用该方法可达到安全高效回收矿柱的目的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种房柱法采场矿柱回收结构，其特征在于，包括具有多根矿柱的采空区，所述采空区内两相对侧的边缘处两排矿柱中的相邻两个矿柱之间分别搭设有充填挡墙，所述采空区内另两相对侧的边缘处分别具有顶柱墙和底柱墙；充填挡墙、顶柱墙以及底柱墙之间的采空区内填充有充填体；所述顶柱墙内设有上盘回风巷道和多个回风天井，所述底柱墙内设有下盘进风巷道和多个电耙硐室；所述上盘回风巷道沿顶柱墙的伸展方向延伸布置，所述下盘进风巷道沿底柱墙的伸展方向延伸布置；

充填体下盘的围岩内设有电耙道，所述电耙道沿充填挡墙的伸展方向延伸布置，充填挡墙之间的每排矿柱的一侧均设有电耙道，每个电耙道的两端分别与对应的回风天井和电耙硐室对应连通；

每个电耙道上设有多个凿岩巷道，多个所述凿岩巷道一一对应的设置在对应一排矿柱的下方。

2.根据权利要求1所述一种房柱法采场矿柱回收结构，其特征在于，所述底柱墙上还设有人行通风井，多个所述电耙硐室分别通过穿脉巷道、人行通风井与所述下盘进风巷道连通。

3.根据权利要求2所述一种房柱法采场矿柱回收结构，其特征在于，所述穿脉巷道位于所述下盘进风巷道背离所述采空区的一侧。

4.根据权利要求1所述一种房柱法采场矿柱回收结构，其特征在于，所述矿柱采用中深孔凿岩机凿设炮孔。

5.根据权利要求1所述一种房柱法采场矿柱回收结构，其特征在于，所述电耙道的断面规格为2m*2m，所述凿岩巷道的断面规格为2.5m*2.5m。

6.根据权利要求1所述一种房柱法采场矿柱回收结构，其特征在于，所述充填体下盘2m以下的围岩内设有电耙道。

7.一种房柱法采场矿柱回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，对原房柱法的采空区进行扫描，获得充填体积以及需回采的矿柱数量；

S2，对采空区内两相对侧的边缘处两排矿柱上分别搭设有充填挡墙，所述采空区内另两相对侧的边缘处分别具有顶柱墙和底柱墙，充填挡墙、顶柱墙以及底柱墙之间的采空区内填充料浆形成充填体；

S3，利用顶柱墙上已形成的上盘回风巷道作为回风通道，利用底柱墙内已形成的下盘进风巷道作为运输通道，在下盘进风巷道施工穿脉巷道或利用原穿脉巷道进行后续施工操作，随后在顶柱墙上施工多个回风天井，在底柱墙上施工多个电耙硐室；

S4，在每排矿柱一侧的充填体下盘的围岩内掘设电耙道，每个电耙道的两端分别与对应的回风天井和电耙硐室对应连通；

S5，在电耙道沿回采矿柱方向掘进凿岩巷道；

S6，在每根矿柱底部位置上向施工形成中深孔，在矿柱正下方的凿岩巷道对矿柱进行爆破回收。

8.根据权利要求7所述一种房柱法采场矿柱回收方法，其特征在于，S6中，每根所述矿柱采用两次爆破，一次爆破在矿柱中心位置形成空槽，将矿石清理干净后，二次爆破完成矿柱回采。

9.根据权利要求7所述一种房柱法采场矿柱回收方法，其特征在于，S2中，所述充填体凝固后的结构强度不小于2MPa。