直接装运矿石的无底柱分段崩落采矿法

摘要

本发明涉及一种无底柱分段崩落采矿法。直接装运矿石的无底柱分段崩落采矿法，其特征在于它包括如下步骤：在矿体靠近下盘的部位沿矿体倾向向下掘进2条或更多的下山，作为主要运输巷道；从下山掘进分段运输巷道把矿体划分为分段；从分段运输巷道掘进回采进路，在回采矿进路的里端掘进切割巷道与切割天井，在切割巷道顶板钻凿垂直向上或倾斜向上的切割槽中深孔，以切割天井为自由面，爆破形成切割槽；在整条回采进路中钻凿采矿中深孔，以切割槽为自由面，爆破回采进路的采矿中深孔，崩落矿石；在回采进路端头的覆岩下放矿，将矿石直接装入矿车运出；回采时，在采矿进路中爆破采矿中深孔、放矿、运出矿石，如此循环后退开采，直至回采进路开采完毕。该采矿法成本低、矿石回收率高、生产安全、适用范围广。

说明书

技术领域

本发明属于矿产资源地下开采技术领域，具体涉及一种无底柱分段崩落采矿法。

背景技术

无底柱分段崩落采矿法自上世纪60年代在瑞典铁矿研究成功后，在世界范围金属矿地下开采中推广，当前在我国铁矿地下开采中占到80％以上，具有矿石回收率高、机械化程度高、工艺简单、高效、安全等优点。这种方法(如图1-3所示)要求矿体及其下盘岩体基本稳定，以便在其中布置并掘进脉外阶段运输巷道(图2中之标号1)、人行设备天井(图2中之标号3)和放矿溜井(图2-3中之标号4)。由于湖相沉积石膏矿床等非金属矿床以及部分金属矿床的下盘岩体的岩性为泥岩、页岩和粉砂岩等软弱岩体，不宜在其中布置放矿溜井、人行设备天井和脉外阶段运输巷道。否则，不仅放矿溜井、人行设备天井和脉外阶段运输巷道掘进困难、使用寿命短、维护费用高，而且它们容易垮塌造成事故。经检索，至今尚无在软弱下盘围岩矿床中应用无底柱分段崩落采矿法的先例。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直接装运矿石的无底柱分段崩落采矿法，该采矿法成本低、矿石回收率高、生产安全、适用范围广。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：直接装运矿石的无底柱分段崩落采矿法，其特征在于它包括如下步骤：

1)当矿体厚度为8～20m时，矿块沿矿体走向布置；当矿体厚度大于20m时，矿块垂直矿体走向布置；

先由地面掘进竖井或斜井，然后由竖井或斜井掘进阶段运输平巷，阶段运输平巷与竖井或斜井相通；然后在矿体内离下盘岩体0.5～1.0m厚的部位(留出0.5～1.0m厚的下山矿石护底层)，由阶段运输平巷沿矿体倾向向下掘进2条以上(含2条)的下山作为主要运输巷道；

在垂直高度上，以10～30m高程把矿体划分为至少2个以上的分段，每一分段由下山掘进一条分段运输巷道；

2)从分段运输巷道掘进与其垂直的至少2个以上的回采进路，同一分段相邻回采进路的中心距为8～28m，回采进路的中心距比上下分段运输巷道之间的高度小1～2m，上下分段的回采进路错开布置；

3)在回采进路的里端掘进与其垂直的切割巷道，切割巷道贯穿所处分段回采进路的里端；在切割巷道内掘进至少一个以上的垂直向上或倾斜向上的切割天井，切割天井贯通上分段运输巷道的底板；在切割巷道顶板垂直向上或倾斜向上钻凿至少10排以上的切割槽中深孔，每排切割槽中深孔至少有3个以上的切割槽中深孔，切割槽中深孔的孔深距上分段的回采进路底板高程0.8～1.2m，切割槽中深孔的孔距为0.8～1.5m，切割槽中深孔的排距为0.8～1.5m；

4)从最上一分段矿体开始，

①以切割天井为自由面，爆破切割槽中深孔形成切割槽，该切割槽应在各回采进路里端形成厚度在1.5～3.0m宽的、连续的爆破自由面；爆破后，切割槽所生产的矿石至少运出三分之一；

②在整条回采进路中钻凿至少10排以上的采矿中深孔，每排有7～11个采矿中深孔，每排采矿中深孔布置成扇形，采矿中深孔的孔底距为1.0～2.0m，采矿中深孔的排距为1.0～2.5m；

③以切割槽为自由面，顺序爆破各回采进路的采矿中深孔，崩落矿石，每次爆破1～2排采矿中深孔；各条回采进路后退回采的工作面成30°～70°的角度推移；

④在回采进路端头的覆岩下放矿，将矿石直接装入矿车运出，直至截止品位；

⑤在每条回采进路中爆破落矿，然后从该回采进路放矿，重复爆破落矿与放矿，直至各条回采进路开采完毕；

5)待上一分段矿体开采完毕后，或上分段矿体垂直矿块走向水平开采至该分段高度的2倍以上距离、下分段的开采不至于影响上分段的开采时，重复步骤4)，开始下一分段矿体的开采；直至全部矿体开采完。

下山断面的尺寸为2m×2m～3m×4m(高×宽，以下同)，分段运输巷道断面的尺寸为2m×2m～3m×4m，回采进路断面的尺寸为2m×2m～4m×15m，切割巷道的断面尺寸为1.5m×1.5m～3m×3m，切割天井的断面尺寸为1.5m×1.5m～4m×6m，切割槽中深孔的孔径为50～65mm，采矿中深孔的孔径为50～65mm。避免在软弱稳定性差的下盘围岩中布置与掘进阶段运输巷道、人行设备天井与放矿溜井，而是在基本稳定的矿体靠近下盘部位布置与掘进下山作为主要运输巷道，从而扩大了无底柱分段崩落法的应用范围。

本发明的有益效果是：改变传统的无底柱分段崩落法把阶段运输巷道、人行设备天井与放矿溜井等布置在矿体下盘围岩，因而要求下盘围岩具有较好的强度与稳定性要求所带来的局限性。本方法取消人行设备天井与放矿溜井，把主要运输巷道(下山与分段运输巷道)布置在矿体内，从而把无底柱分段崩落采矿法的应用范围扩大到矿体基本稳定、底板围岩软弱稳定性差的矿床开采中，本发明成本低、矿石回收率高、生产安全、适用范围广。

附图说明

图1为现有的无底柱分段崩落采矿法的采准、切割与采矿示意图；

图2是图1中沿I-I线的剖视图；

图3是图1中沿II-II线的剖视图；

图4为本发明的采准、切割与采矿示意图；

图5是图4中沿A-A线的剖视图；

图6是图4中沿B-B线的剖视图；

图中：1脉外阶段运输巷道；2-脉外阶段通风平巷；3-人行设备天井；4-放矿溜井；5-人行设备天井联络道；6-溜井联络道；7-分段运输巷道；8-回采进路；9-切割巷道；10-切割槽；11-下山；12-采矿中深孔；13-覆岩。

具体实施方式

如图4、图5、图6所示，直接装运矿石的无底柱分段崩落采矿法，它包括如下步骤：

1)当矿体厚度为8～20m(米)时，矿块沿矿体走向布置(“矿块”是指单独由1条回采进路或由2～20条相邻回采进路组成的、顺序开采的、生产联系较紧密的采矿区域)；当矿体厚度大于20m时，矿块垂直矿体走向布置；

先由地面掘进竖井或斜井，然后由竖井或斜井掘进阶段运输平巷，阶段运输平巷与竖井或斜井相通；然后在矿体内离下盘岩体0.5～1.0m厚的部位(留出0.5～1.0m厚的下山矿石护底层)，由阶段运输平巷沿矿体倾向向下掘进2条以上(含2条)的下山11(也称为盲斜井，图5中的标号11，具体数量根据矿体的尺寸确定，下山可采用2～10条)作为主要运输巷道，下山断面的尺寸为2m×2m～3m×4m；

在垂直高度上，以10～30m高程把矿体划分为至少2个以上的分段(分段指划分为同一层开采的矿体，具体数量根据矿体的尺寸确定)，每一分段由下山11掘进一条分段运输巷道7(图4-5中的标号7，即上下分段运输巷道之间的高度为10～30m，分段运输巷道7与下山11相通)，分段运输巷道断面的尺寸为2m×2m～3m×4m；

2)从分段运输巷道掘进与其垂直的至少2个以上的回采进路8(图5、图6中的标号8，具体数量根据矿块的尺寸确定，回采进路8可采用2～200个)，回采进路断面的尺寸为2m×2m～4m×15m，同一分段内相邻回采进路的中心距为8～28m，回采进路的中心距比上下分段运输巷道之间的高度小1～2m，以利于放矿时形成形状合适的放矿椭球体，上下分段的回采进路错开布置；

3)在回采进路的里端(指回采进路远离分段运输巷道的端部)掘进与其垂直的切割巷道9(图5、图6中的标号9)，切割巷道的断面尺寸为1.5m×1.5m～3.0m×3.0m，切割巷道9贯穿所处分段矿体内的回采进路的里端；在切割巷道内掘进至少一个以上的垂直向上或倾斜向上的切割天井(切割天井可采用1～5个)，切割天井的断面尺寸为1.5m×1.5m～4.0m×6.0m，切割天井贯通上分段运输巷道的底板(底板指巷道断面的下表面及该表面至下一条巷道断面的上表面之间的岩层)；在切割巷道顶板(顶板指巷道断面的上表面及该表面至上一条巷道断面的下表面之间的岩层)垂直向上或倾斜向上钻凿至少10排以上的切割槽中深孔(切割槽中深孔成排布置，可采用10～100排)，每排切割槽中深孔至少有3个以上的切割槽中深孔(可采用3～10个)，切割槽中深孔的孔径为50～65mm，切割槽中深孔的孔深距上分段的回采进路底板高程0.8～1.2m(底板高程指巷道断面下表面的高程)，切割槽中深孔的孔距为0.8～1.5m，切割槽中深孔的排距为0.8～1.5m；

4)从最上一分段矿体开始，

①以切割天井为自由面，爆破切割槽中深孔形成切割槽10(图4、图5中的标号10)，该切割槽应在各回采进路里端形成厚度在1.5～3m宽的、连续的爆破自由面(也可采用浅眼留矿等其他方法形成切割槽10)；爆破后，切割槽所生产的矿石至少运出三分之一；

②在整条回采进路中钻凿至少10排以上的采矿中深孔(采矿中深孔成排布置，可采用10-100排)，每排采矿中深孔布置成扇形，采矿中深孔的孔径为50～65mm，每排采矿中深孔有7～11个采矿中深孔12，采矿中深孔的孔底距为1.0～2.0m，采矿中深孔的排距为1.0～2.5m；在整条回采进路中以规定的孔径、孔深、孔底距、孔数、排距进行采矿中深孔凿岩；

③以切割槽为自由面，顺序爆破各回采进路的采矿中深孔，崩落矿石，每次爆破1～2排采矿中深孔；各条回采进路后退回采的工作面成30°～70°的角度推移(见图6)；

④在回采进路端头的覆岩下放矿(覆岩指覆盖在回采进路崩落矿石上面的破碎废石或矿石)，用装岩机、铲运机或人工将矿石直接装入矿车运出，直至截止品位；

⑤在每条回采进路中爆破落矿，然后从该回采进路放矿，重复爆破落矿与放矿，直至各条回采进路开采完毕；

5)待上一分段矿体开采完毕后，或上分段矿体垂直矿块走向水平开采至该分段高度的2倍以上距离、下分段的开采不至于影响上分段的开采时，重复步骤4)，开始下一分段矿体的开采；直至全部矿体开采完。