一种利用煤巷掘进机开采破碎型厚矿体的方法

摘要

一种利用煤巷掘进机开采破碎型厚矿体的方法，其包括沿矿体走向布置脉外中段运输平巷，垂直于矿体走向布置多条穿脉平巷，穿脉平巷内布置放矿溜井、人行通风系统和充填溜井，矿体端部布置“Z”字型转层设备联络道；利用煤巷掘进机回采，按沿脉方向进行进路式回采，逐条依次回采或间隔回采；铲运机跟随煤巷掘进机装运矿石，然后转运到放矿溜井；同时利用铲运机对回采空间进行废石胶结充填，实现边充边采，达到采充平衡。本发明机械化程度高，合理的设计了采准工程，优化了回采和充填工序，实现了采矿、充填连续化作业，减少了作业人数，降低了劳动强度，大大地提高了生产效率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属矿山采矿方法，具体是一种利用煤巷掘进机开采破碎型厚矿体的方法。

背景技术

国内金属矿山开采绝大部分采用传统爆破落矿工艺，该工艺施工简单，成本节约，落矿效率很高，容易实现机械化和大规模生产。但是，对于破碎型金属矿山而言，传统的爆破落矿工艺则暴露出了诸多弊端，由于矿体破碎，允许的暴露面积小、暴露时间短，因此，一般情况下，这些矿山均不同程度地存在采矿效率低，作业人员数量多，支护方式单一且安全性差。特别是破碎型厚矿体，由于爆破扰动后矿石容易大块垮落，很难实现安全高效开采。

煤巷掘进机，又叫悬臂式掘进机或岩巷掘进机，因国内最先将其应用在煤矿山巷道掘进而得此命名。适用于掘进破碎煤岩硬度f=4~8，也可以用于其他巷道施工，断面形状任意调节。一般来说，掘进机截割头功率在40~400 kW，整机重量在10~160 t，截割岩石的抗压强度最高可达170 MPa。由于掘进机具有掘进速度快、质量好、安全和高效等特点，其在大中型煤矿山的应用已非常普遍。

随着国家和社会对矿山安全的重视程度越来越高，对于矿体破碎型的金属矿山来说，传统的落矿工艺急需改进。由于破碎型矿体的节理裂隙发育，矿石受到扰动后，容易成块脱落，因此，利用煤巷掘进机截割头的持续旋转和钻进作用，充分扩大破碎矿石间的裂隙，能较好地控制矿石剥离速度，从而完成机械落矿。同时，由于掘进机截割矿石的扰动范围非常小，采空区的整体稳固性较好，只要采用合理的采矿工艺，及时支护暴露矿岩、充填采空区，就可以使破碎型厚矿体实现安全高效开采。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有采矿工艺的不足，提供一种安全高效地利用煤巷掘进机开采破碎型厚矿体的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种利用煤巷掘进机开采破碎型厚矿体的方法，其包括下列步骤：

（1）沿矿体走向布置脉外中段运输平巷，垂直于矿体走向布置多条穿脉平巷，穿脉平巷内布置放矿溜井、人行通风系统和充填溜井，矿体端部布置“Z”字型转层设备联络道；

（2）利用煤巷掘进机回采，按沿脉方向进行进路式回采，逐条依次回采或间隔回采；

（3）铲运机跟随煤巷掘进机装运矿石，然后转运到放矿溜井；

（4）利用铲运机对回采空间进行废石胶结充填，实现边充边采，达到采充平衡。

上述方法中，所述“Z”字型转层设备联络道是在矿体端部围岩上根据矿体中段高度划分的多层分段，且每层分段布置分段平巷，分段平巷间用坡度为15°的设备上山斜巷连通而形成。

上述方法中，所述穿脉平巷的间距为50 m。

上述方法中，所述矿体为典型破碎型金矿厚矿体，其矿体平均厚度15 m，走向长度为200m，单次回采进路规格为高×宽=3.0 m×3.0 m。

上述方法用于金矿厚矿体时，具体包括：

（1）沿矿体走向布置脉外中段运输平巷，每隔50 m布置一条穿脉平巷，穿脉平巷内布置放矿溜井、人行通风系统和充填溜井，矿体一端布置脉外“Z”字型转层设备联络道，用于设备转层和电缆通道，兼做行人和通风通道；

（2）煤巷掘进机从脉外设备联络道进入采场，先回采底盘沿脉，采用进路式连续掘进，单次回采进路规格为高×宽=3.0 m×3.0 m，铲运机在煤巷掘进机的刮板运输机尾部接住矿石，然后转运到放矿溜井，煤巷掘进机沿矿体走向一次回采完整条沿脉后，退回到脉外设备联络道处，选择逐条依次回采或间隔回采方式进行下一条沿脉回采；

（3）在煤巷掘进机回采过程中，在上层分段充填溜井中倒入废石和胶结材料，充填溜井下方布置斗口，铲运机从斗口处铲运废石胶结材料至采空区，利用铲运机的推送、挤压能力实现充填，人工均匀喷水至废石胶结材料，实现胶结充填，其中铲运机充填高度达2.5 m-2.8 m，剩余高度由人工袋装废石和胶结材料进行接顶。

上述方法中，所述煤巷掘进机进行逐条依次回采时，需待铲运机充填长度大于10m，废石胶结材料达到初凝后，才进行下一条沿脉回采，实现边采边充，连续回采。

上述方法中，所述煤巷掘进机进行间隔回采时，无需等待，采场留有间柱，采、充互不影响。

上述方法中，所述煤巷掘进机回采过程中，支护要及时跟进，且顶部和含矿帮上均使用非金属锚杆和高强度纤维网进行支护，不含矿的帮上使用金属材质的锚网支护。

上述方法中，每采完一层分段沿脉的矿石后，煤巷掘进机退回分段平巷，进行设备上山放顶后，煤巷掘进机立即进入下一层回采。

与现有采矿工艺相比，本发明很好地解决了破碎型厚矿体开采难题，利用煤巷掘进机和铲运机配合落矿和出矿，再用铲运机和人工配合充填，使采矿、出矿、充填工序达到高效、连续作业，作业人数减少，劳动强度降低，出矿量提升，安全性提高，并带来了明显的经济效益。

本发明机械化程度高，合理的设计了采准工程，优化了回采和充填工序，实现了采矿、充填连续化作业，减少了作业人数，降低了劳动强度，大大地提高了生产效率。

附图说明

图1是本发明采矿工艺布置示意图。

图2是图1的Ⅰ-Ⅰ剖面图。

图3是图1的Ⅱ-Ⅱ剖面图。

图4是本发明采矿工艺逐条回采示意图。

图5是本发明采矿工艺间隔回采示意图。

图中，1中段运输平巷；2穿脉平巷；3采场联络道；4放矿溜井；5充填溜井；6安装硐室；7设备联络道；8设备上山斜巷；9分段平巷；10线缆上山巷道；11废石胶结充填体；12矿体；13围岩；14煤巷掘进机；15铲运机。

具体实施方式

以下参照附图，进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明。如图1－图5所示，本发明较佳的具体实施方式是：

1.设备

煤巷掘进机14为山西天地煤机装备有限公司针对某金矿实际情况研发的EBZ160Z掘进机，外形尺寸为长×宽×高=11.0m×2.0m×1.85m，整机重量约40t。铲运机为南昌凯马有限公司生产的WJD-1型电动铲运机，外形尺寸为长×宽×高=5.8m×1.3m×2.0m，斗容为1.0m³。

2.具体实施步骤

（1）某金矿为典型破碎型矿体，矿体12平均厚度15 m，走向长度约200 m，矿体倾角40-55°，矿体节理发育，围岩13较为稳固。在矿体下盘围岩13布置中段运输平巷1，每隔50 m垂直于矿体走向掘进穿脉平巷2，穿脉平巷2内布置放矿溜井4和充填溜井5。煤巷掘进机14在地面拆卸后，零部件运抵安装硐室6进行组装调试，通过设备联络道7抵达矿体。

（2）先回采底盘沿脉，采用进路式连续掘进，单次回采进路规格为高×宽=3.0 m×3.0 m，铲运机15在煤巷掘进机14的刮板运输机尾部接住矿石，然后转运到放矿溜井4。煤巷掘进机14沿矿体走向一次回采完整条沿脉后，退回到设备联络道7处，进行下一条沿脉回采，可选择逐条依次回采或间隔回采。煤巷掘进机14回采过程中，支护要及时跟进，为了防止金属材料加速煤巷掘进机截齿磨损，顶部和含矿帮上均使用非金属锚杆和高强度纤维网进行支护，对于不含矿的帮上可以使用金属材质的锚网支护。

（3）煤巷掘进机14回采完一条沿脉后，要及时对采空区进行充填。在上中段充填溜井5中倒入废石和胶结材料，充填溜井5直接通入采场联络道3，充填溜井5下方布置斗口，铲运机从斗口处铲运废石胶结材料至采空区，利用铲运机的推送、挤压能力实现充填，人工均匀喷水至废石胶结材料，形成废石胶结充填体11。铲运机充填高度可达2.5 m-2.8 m，剩余高度由人工袋装胶结材料进行接顶。

（4）煤巷掘进机14进行逐条依次回采时，如图4，需待铲运机15充填长度10 m以上，废石胶结材料达到初凝后，方可进行下一条沿脉回采，实现边采边充，连续回采。煤巷掘进机14进行间隔回采时，如图5，无需等待，采场留有间柱，采充互不影响，可以直接进行下一次回采。

（5）本层分段沿脉的矿石全部回采完成后，设备进行转层，进入下一层高进行回采。为了方便转层，将40 m高的中段划分为4层分段，并在每层分段布置分段平巷9，每层分段高度10 m，分段平巷间用坡度为15°的设备上山斜巷8连通，形成“Z”字型转层设备联络道。每采完一层分段，煤巷掘进机14退回分段平巷9，进行设备上山放顶后，煤巷掘进机14可以立即进入下一层分段回采。“Z”字型转层设备联络道的设置有利于设备维修、上层、通风和行人等，设备可以随时退到上中段安装硐室进行大修。

某金矿采用原有上向水平分层干式充填采矿工艺时，一个中段的月出矿能力约为2500 t，需要作业人员至少30人。采用煤巷掘进机采矿工艺后，月出矿能力可达4500-5500t，只需作业人员15-18人，效率成倍提升。

以上仅仅是本发明的较佳实施方式，根据本发明的上述构思，本领域的熟练人员还可以做出各种修改和变换。例如，改变煤巷掘进机型号或铲运机型号，改变中段高度或穿脉平巷间距等，本发明同样可以适用于中厚矿体或厚大矿体。然而，类似的这种变换和修改均属于本发明的实质。