缓倾斜矿体无底柱分段崩落法的垂直分区、组合放矿回采技术

摘要

本发明公开了一种用于缓倾斜矿体条件下无底柱分段崩落法回采新技术，它通过“垂直分区、组合放矿；及时补充放顶、下盘残留全覆盖”等技术措施，解决了无底柱分段分段崩落法在缓倾斜矿体条件下分段上下盘三角矿体的有效回采、分段转段矿量、下盘残留矿石的有效回收以及实现及时补充放顶等一系列问题；设计出一种适合于缓倾斜矿体条件下无底柱分段崩落法“垂直分区、组合放矿”回采新方案，可大幅度降低无底柱分段崩落法在缓倾斜矿体条件下应用时的损失贫化指标，提高矿山开采的技术经济效益。

说明书

技术领域

本发明涉及一种地下矿山采矿方法，属以利用新的回采技术实现降低采矿过程中矿石损失贫化的工程技术领域。

背景技术

垂直走向布置回采进路的无底柱分段崩落法是一种广泛用于急倾斜厚大矿体条件的地下矿山开采方法，近年来也被逐步运用到缓倾斜中厚矿体条件。当该方法应用于缓倾斜矿体时，将出现下列一些不利的情况：①分段上下盘矿岩混采的三角矿体比例显著增加；②包括进路间的桃形矿柱及其上部的脊部残留等分段“转段矿量”无法实现向下分段完全的转移；③下盘残留矿石由于较缓的倾角难以充分回收。这些不利情况的出现，会对矿石回收产生严重的负面影响，其矿石损失与贫化指标通常情况下比急倾斜厚大矿体高出10－20个百分点，严重影响矿山开采的技术经济效果。

目前，相关矿山还没有比较有效的方法降低过高的损失贫化，通常的做法是增加下盘回采切岩高度。该法虽然在提高矿石回收率方面有一定的效果，但同时却显著增加了矿石贫化。因此，有必要针对垂直走向布置回采进路的无底柱分段崩落法在缓倾斜矿体条件下应用的特殊性，寻求一个综合性的解决方案，显著降回采过程中的矿石损失贫化，提高矿山开采的技术经济效益。

发明内容

发明目的：为适应无底柱分段崩落法在缓倾斜中厚矿体中应用的需要，解决分段上下盘三角矿体的有效回采、分段转段矿量及下盘残留矿石的有效回收以及实现及时补充放顶等一系列问题，根据无底柱分段崩落法特殊的崩落矿岩移动规律以及崩落覆岩的移动规律，设计出一种“垂直分区、组合放矿”的无底柱分段崩落法回采新技术，其目的是降低无底柱分段崩落法在缓倾斜中厚矿体应用时的损失贫化指标，提高矿山开采的技术经济效益。

技术方案：缓倾斜矿体无底柱分段崩落法“垂直分区、组合放矿”回采新技术，是在无底柱分段崩落法传统采矿工艺基础上通过采用“垂直分区、组合放矿；及时补充放顶、下盘残留全覆盖”系列技术措施，实现降低矿石损失贫化之目的。

所述的“垂直分区”是指视矿体倾角及厚度的不同，在相邻分段回采进路与矿体上下盘边界交界点垂直划线分区，人为造成2－3个以上能够实现垂直放矿的回采分段，为交错布置的回采进路回收转段矿量和各种残留矿石的充分回收创造良好条件；而“组合放矿”则是根据崩落范围内矿石与废石的形态以及上下分段之间转移矿量及残留矿量的多少，将位于不同分段但在垂直方向处于同一区段内的3个矿段（典型方案）分别设置为：靠近上盘的“松动放矿”区段、分段矿体中间“低贫化放矿”区段和下盘侧的“截止品位放矿”区段，通过在不同区段采用不同的放矿方式，实现降低贫化、提高回收的效果。需要说明的是，对于上下盘矿岩混采区段，由于存在“纯废石”放出过程，回采出矿时需要实行严格的“分采分运”以降低无效贫化。

当然，由于实际矿山的矿体形态、厚度及倾角变化很大，使每一个垂直分区内的分段数目不一定都是典型情况的3个分段。当矿体厚度较小或分段高度较大时，垂直区段内的分段数目可能只有2个，此时就没有中间的“低贫化放矿分段”，降低贫化的效果将会比较有限。但当矿体厚度较大或分段高度较小时，垂直区段内的分段数目可能是3－5个甚至更多的分段。此时可以实行低贫化放矿的分段数目就可能多于1个，此时降低贫化的效果将会明显优于典型方案。同时，每一组垂直分区矿段的宽度也可能不一样大。

所述的“及时补充放顶”是指在分段进路中通过有计划的强制崩落位于上盘三角矿体中的部分顶板围岩，及时释放因回采范围扩大而引起的局部应力集中，减少地压对回采巷道及回采工作本身的不利影响，同时形成足够的覆盖岩层。此项技术措施主要是针对目前许多缓倾斜矿体矿山补充放顶不及时、崩落范围未有明确的技术规范等问题提出的，其主要目的是实现地压的有效管理。

所述的“下盘残留全覆盖”是指通过在下盘围岩中合理确定回收进路的范围，全面覆盖上分段下盘残留矿石最终实现矿石的充分回收。实验研究证明，缓倾斜矿体通过下盘切岩回收的矿量约占总回收矿量的40－60％左右。因此，通过回收工程实现“下盘残留全覆盖”极为必要。提出此项技术措施主要是针对矿山目前在下盘残留矿石回收不充分、下盘切岩范围缺乏明确的技术规范或难以实际操作等等问题提出的，其主要目的是要实现矿石的充分回收。

有益效果：对于垂直走向布置进路的无底柱分段崩落法在缓倾斜中厚矿体的应用来讲，采用“垂直分区、组合放矿”回采新技术的有益效果是：                                               利用上盘区段的松动放矿（＋分采分运）与卸压作用，在及时回收上盘三角矿体的同时，实现及时放顶、释放压力并形成回采巷道前端初始覆岩，及时补充上分段在下盘损失的覆岩，避免出现冲击地压；利用中间区段的低贫化放矿，可以有效降低矿石贫化并为下分段充分回收转段矿量形成良好的矿石残留体；在下盘三角矿体采用“截止品位放矿（＋分采分运）”，及时充分回收上面分段转移矿量及本分段崩落矿量，减少了崩落矿石积压和永久损失的风险；通过对回采矿段实行“垂直分区”，利用不同分段下盘回采巷道的“无缝对接”，实现对缓倾斜矿体下盘矿石残留的全覆盖，最大限度减少了下盘残留矿石的永久损失；以每一个分段回采巷道与下盘矿体交界点垂直划线，即可确定每个区段的范围以及下盘岩石中回采巷道的长度（切岩范围），区段的上盘边界则以回采巷道上盘矿体边界为线，无需逐一计算和单独确定每一个分段下盘的切岩长度，大大简化了实际操作难度；实验研究证明，垂直走向布置回采进路的无底柱分段崩落法在缓倾斜中厚矿体中应用时，若采用“垂直分区、组合放矿”技术，可使其矿石回收率达到80－85％左右，而贫化率仅为20－25％左右，其损失率、贫化率较目前方法降低10－15个百分点。这表明，缓倾斜中厚矿体无底柱分段崩落法采用“垂直分区、组合放矿”技术，可以获得与厚大急倾斜矿体相近的矿石回收效果。

附图说明

本发明可以通过附图加以说明。图1是它的“垂直分区、组合放矿”典型方案；图2是按照某矿山实际矿体形态设计的“垂直分区、组合放矿”新技术具体实施方案。图中：A－A为矩形崩矿排面；B－B为多边形崩矿排面；为松动放矿区段，为低贫化放矿区段，为截至品位放矿区段；1为矿体上下盘边界，2为扇形炮孔，3为回采进路；A为上盘松动放矿区块；B为下盘截至品位放矿区块；C为中间低贫化放矿区块。

具体实施方式

缓倾斜矿体无底柱分段崩落法“垂直分区、组合放矿”回采技术，其特征是“垂直分区、组合放矿；及时补充放顶、下盘残留全覆盖”。

A、以回采进路与矿体上盘边界交界点作垂线，相邻两个分段间的两条垂线之间的矿体范围即为一个“垂直分区”。对于形态不规则的实际矿体，垂直分区的范围可根据回采进路与矿体上下盘交界的范围进行适当调整，原则是以有利于回采炮孔的布置以及矿石的充分回收。

B、在上盘松动放矿与卸压区段（Ⅰ）采用矩形排面的扇形炮孔布置（图1A－A所示），切割立槽也开凿为矩形，同时要保证切割槽的高度，确保足够的爆破自由面及补偿空间；同时，上盘区段爆破采用较小的边孔角（一般为30－35°），使相邻回采巷道上部崩落空间的及时贯通，确保上覆围岩的及时冒落，转移并释放地压，保证下部回采巷道的安全，降低巷道的支护等级。

C、在分段上盘前面几个步距由于崩落的矿量较少，大部分为废石。此时需要采取“松动放矿”的方式进行放矿，保证步距的放出量不低于步距崩矿（岩）量1/3，确保崩落矿岩的充分松散。同时，对于放出的纯岩石需要实行分采分运以降低无效贫化。若步距出矿量已经达到了步距崩矿量的1/3以上，就可以提前进入“低贫化放矿”阶段，适当提高放矿截至品位，为降低贫化和矿石的有效回收创造有利条件。

D、在垂直区段的中间矿段（Ⅱ），采用低贫化放矿放矿方式（截至出矿时工作面废石比例控制在30－50％左右）并根据实际崩矿范围（形态）布置扇形炮孔。同时，边孔角提高到45°左右，实现减少废石混入、降低贫化之目的。

E、在“截止品位”区段（Ⅲ），以每一个分段回采巷道与下盘矿体交界点垂直划线，即可确定每个区段的范围以及下盘岩石中回采巷道的长度。同时，为充分回收矿石，采用截至品位放矿方式（截至出矿时工作面废石比例控制在80－90％左右）并对放出的纯废石严格实行“分采分运”。

F、对于“截止品位”区段Ⅲ，还可采取提高边孔角（由45°提高到60－65°）、增大崩矿步距（由1.5－1.8m逐步提高到2.0－2.5m，亦可采取一次崩2排的方式进行。）等额外的技术措施，以减少不必要的脊部矿石残留以及端部正面残留，从而减少不必要的贫化并增加矿石回收。

G、对于矿岩稳固性较差或地压活动较频繁的情况，可以适当加大回采巷道在上盘围岩中的长度，使上盘围岩崩落后，下分段的回采巷道基本上能在卸压的范围内，实现所谓的“卸压开采”。