一种点柱式全矿床不分中段上向高分层连续推进充填采矿方法

摘要

本发明涉及一种地下采矿技术，特别涉及一种点柱式全矿床不分中段上向高分层连续推进充填采矿方法。本技术方案采用大盘区式开采，采场内留点柱，脉外布置采准工程，分段平巷高度20米，光爆控顶，分层高度增至7.5-8米，每次充填后留2m空顶，作为下一层的作业空间，不设中段巷，不留顶底柱，采用自下而上逐层连续推进采全矿床。本发明的有益效果是：减少开拓运输中段工程量、减少分段平巷工程量，增加分层高度，提高采矿效率；采用全矿床上向连续推进充填采矿工艺，提高采、充、出工艺连续性，大幅减少水泥用量，降低充填成本。解决了分层充填次数多，采矿低效率、高成本的问题。

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种地下采矿技术，特别涉及一种点柱式全矿床不分中段上向高分层连续推进充填采矿方法。 

背景技术

中国铁矿资源中浅部高品位、易采选储量逐渐消耗殆尽，而新增储量又大多为低品位、难采选的资源量，其中沉积变质岩低品位矿床占我国铁矿总资源的50％以上，已经成为新建矿山的主要开采矿体，同时该类矿石选矿回收率在60-70％之间，选矿比高达3.4-4.2之间，尾矿排放量较大。 

过去铁矿地下开采以无底柱分段崩落法为主，处于贫化率较高、回收率较低水平。目前新建矿山和部分采用崩落法开采的铁矿山都将采用充填法开采，但是充填采矿的低效率和高成本问题一直困扰着铁矿山， 

国内常规上向分层充填法一般设有中段运输巷，留顶、底柱，中段内设分段，分层高度低，一般是3m～5m，分段平巷和分层联络道等采准工程量大，每层又以采、出、充形式循环作业，工艺环节多，且多数矿山采用国产设备，采充效率低，矿块生产能力不高。详见附图1(通用技术方法)。 

发明内容

本发明将房柱式开采和上向分层充填开采的优点相融合，提出了点柱式全矿床不分中段上向高分层连续推进充填采矿方法。通过技术措施，优化并创新矿块采准布置，采场结构参数，采充推进方式，减少开拓和采准工程量，缩短采充衔接时间，提高采矿强度，降低采矿、充填成本，提升采矿工艺的机械化和连续性，从而解决分层充填采矿高成本低效率的难题，有利于在铁矿山的推 广。 

本技术方案主要采用盘区式开采，盘区内沿走向布置，长度可达数百米甚至可为矿脉全长，宽为矿体水平厚，采场内留点柱。脉外布置采准工程，分段平巷高度20米，分成上坡和下坡段，分段沿脉巷道与上盘切割巷道由出矿联络道连通，分层高度7.5-8米，每次充填后留2m空顶，作为下一层的作业空间。全矿床除一个主运输巷外，不设中段巷，不留顶柱，自下而上逐层连续推进采全矿床。脉内和脉外均可设置溜井，采用无轨设备，提高出矿效率。详见附图2(专利采矿方法)。 

本发明通过增加点柱，在保证采场安全的前提下增大分层高度，减少分段平巷工程量，提高一次采矿能力，减少充填次数；合理利用盘区布置，增大矿体沿走向一次拉开面积，形成多工作面的局面，减少充填对回采的影响，提高采矿效率；取消中段平巷，采用全矿床上向连续推进充填采矿工艺，减少开拓工程量，提高采、充、出工艺连续性；研制出新型胶凝材料，在满足强度要求下，使充填料中灰砂比降到1∶12～1∶15，大幅减少水泥用量，降低充填成本。 

针对国内铁矿开采，对上向分层充填通用技术和本发明专利技术进行比较分析，主要区别见表1。 

表1  采矿方法对比表 

由表1可以看出，采用本专利技术与常规的通用技术相比，开拓与采准工程量可节约30％以上，采场生产能力提高50％，原矿成本降低30％以上。本发明工艺很好地解决了常规上向分层充填采矿低效率高成本的问题。 

附图说明

附图1：通用技术方法图，图中编号注释如下。 

1.脉外分段巷道；2.分段联络道；3.溜井联络道；4.脉内联络道；5.采场人行泄水天井；6.充填天井；7.矿石溜井；8.充填体。 

附图2：专利采矿方法图，图中编号注释如下。 

1.上盘中段运输巷；2.穿脉巷道；3.脉外溜井；4.分段巷道；5.出矿联络道；6.充填井联络道；7.矿体；8.充填井；9.点柱；10.充填体；11.滤水井；12.下盘中段运输巷；13.滤水井联络道；14.脉内溜井；15.底柱；16.溜井联络道。 

附图3：某矿实施方法图，图中编号注释如下。 

1.上盘中段运输巷；2.穿脉巷道；3.脉外溜井；4.分段巷道；5.出矿联络道；6.充填井联络道；7.矿体；8.充填井；9.点柱；10.充填体；11.行人滤水井；12.下盘中段运输巷；13.行人滤水井联络道；14.脉内溜井；15.底柱；16.间柱；17.溜井联络道。 

具体实施方式

为进一步描述本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。 

实施例1 

某沉积变质岩型低品位铁矿属于倾斜～急倾斜矿体，矿体和夹层厚度变化大，矿体埋深标高0～-600m，被第四系地层覆盖，厚45～70m。矿区主矿体控制走向长1365m，见矿孔最大厚度100m左右。设计年采选原矿120万吨，一期开采-120m～-320m内的矿体，地表不允许塌落，采用充填法开采。 

原开采设计方案为分段空场嗣后充填采矿法，由于前期采准工程量大，后决定采用点柱式全矿床不分中段上向高分层连续推进充填采矿法，方法详见附图3，具体方案如下。 

1.采场布置：盘区沿走向布置，长度90～120m，宽为矿体水平厚，盘区间留间柱，宽度为6m，采场内留点柱，间距15m×15m。在矿体的上盘布置分段沿脉巷道，分段高度20m，分成上坡和下坡段，在一分段的上下盘布置沿脉切割巷，切割巷由切割横巷连通，分段沿脉巷道与上盘切割巷道由出矿联络道连通，回采上面分层时进行挑顶，挑顶废石充填至采场。 

每个盘区2条出矿巷道，脉内脉外布置两条溜井，脉外为掘进溜井，直径4m，脉内为顺路溜井，2.5×2.5m矩形断面，采用20mm厚锰钢板焊制。 

2.回采工艺：从-320m水平开始上向高分层连续回采全矿体。采场分层高度8m，充填6m，留2m空顶作为工作空间，采用凿岩台车凿岩，同时配合使用YT-27，钻凿水平浅孔，排距1.1m，间距1.5m，孔径43～45mm。矿石由3m³电动铲运机出矿，卸入溜井内，通过-320m水平的井底车场卸入主溜井。 

3.充填材料：普通充填层灰砂比为1∶12，浇面层灰砂比为1∶4。充填体满足施工要求。 

采用本发明方案技术经济指标见表2。 

表2  技术经济指标表 

  序号   指标名称   单位   指标   1   矿块地质矿量   万吨   132.1   2   矿块生产能力   万吨/年   60   3   矿块回采率   百分比   85   4   贫化率   百分比   3.99   5   万吨采切比   米/万吨   13.7   6   采场直接成本   元/吨   34   7   充填成本   元/吨   12

采用本发明的技术工艺，使万吨采切比由60降低到13.7，充填成本由18元/吨降低到12元/吨，原矿成本降低了30％，充填体强度完全满足要求。以上 结果表明，本发明的技术方案能有效降低充填采矿成本。 

实施例2 

某地下铁矿山矿体呈鞍状，属于缓倾斜～倾斜矿体，主矿体有上下两层，两矿体之间岩石厚度约15m，厚度一般4～25m不等，走向长度将近2.5km。矿区平均地质品位31.4％，磁性铁含量16-18％，一期开采-140m以上矿体，采用斜坡道和竖井联合开拓，以分段空场采矿嗣后充填采矿方法为主，设计年采选原矿200万吨。 

该铁矿总承压面积大，倾斜面空区跨度大，制约采场结构参数的调整选择；矿体分散，在各分段水平上采准工程量大，为较难形成规模开采的矿床。经过研究决定在-40m以下采用本发明的技术方案，取得良好效果。 

按本技术方案布置包括：矿块沿走向布置，长度400m，中间留有20m左右的间柱，采场内留点柱，分段高度15m，分层回采7.5m，充填6m，矿块回采时的第一个分层采用1∶4胶结充填，其他分层采用1∶12全尾砂充填。 

采用本发明方案技术经济指标见表3。 

表3  技术经济指标表 

  序号   指标名称   单位   指标   备注   1   矿块地质矿量   万吨   640    2   矿块生产能力   万吨/年   53    3   矿块回采率   百分比   92    4   贫化率   百分比   8    5   采出矿量   万吨   471.04    6   采出品位   百分比   31.26    7   万吨采切比   米/万吨   24    8   采场直接成本   元/吨   60   两层矿体   9   充填成本   元/吨   18   两层矿体

原设计综合采掘比为51.5m/万t，采矿回采率为85％，采用本发明的技术方案后，在采准工程量、回采率以及矿石成本上都有大幅的降低。