无盘区中深孔留矿分层控顶嗣后充填采矿法

摘要

本发明公开了一种无盘区中深孔留矿分层控顶嗣后充填采矿法。将矿体沿走向划分为间隔布置的矿房矿柱，6~8个矿房矿柱为单位组织生产；由脉外斜坡道+脉外分段平巷+分段联络道+脉外中段溜井构成脉外无轨采准系统；矿房矿柱均采用中深孔爆破落矿后，铲出一部分矿石，其余矿石暂留采场内形成顶部具有1.5~2m空顶空间的矿堆；在矿堆上压采一层2.0~2.5m厚矿体，利用控制爆破形成1/4三心拱形顶板，于矿石堆上进行压采出矿、锚杆或锚网支护顶板以及长锚索支护上盘破碎围岩；护顶后集中出矿，然后进行水泥尾砂胶结充填至3.5~4m位置；如此反复直至矿块回采完并接顶充填。本发明具有安全高效、低贫损、低成本等特点。

说明书

 

技术领域

本发明属于采矿技术领域，涉及一种无盘区中深孔留矿分层控顶嗣后充填采矿法。该方法主要适用于矿体极厚大，矿岩较稳固，且要求生产能力大、效率高的金属矿体开采。

技术背景

随着充填技术和无轨设备的不断进步与发展，机械化上向水平充填采矿法和进路充填采矿法因具有矿石回收效率高，顶板暴露面积小，特别适合不稳固复杂矿体开采而成为厚大破碎矿体的首选采矿方法。但是上述两种方法都存在多工作面同时工作时通风困难、单个工作面生产效率低、劳动强度大、采切工程量大、采矿工序循环繁琐、中段内回采分层数多导致采场支护工程量大，浇面层多水泥耗量大等缺点与不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对盘区机械化上向分层充填采矿法和进路充填采矿法中的缺陷，提供一种无盘区中深孔留矿分层控顶嗣后充填采矿法，具有回采效率高，采矿成本低，贫化损失率小，劳动强度低，安全性好的特点。

本发明的技术方案如下：

一种无盘区中深孔留矿分层控顶嗣后充填采矿法，其特征在于：

将矿体沿走向划分为间隔布置的矿房矿柱，以6~8组矿房矿柱为单位组织生产；

回采中段高50m，采用下盘脉外无轨采准方式自下而上开采：平行矿体下盘边界布置分段平巷，各分段平巷通过斜坡道联络道与脉外斜坡道相通，采场分段联络巷联接采场与各分段平巷，脉外出矿横巷与中段出矿溜井相联通，构成下盘脉外无轨采准系统；在采场中央沿矿体倾向掘进充填回风天井作为回风及充填通道，并设置一条与所述充填回风天井相通的回风平巷；采用采场分段联络巷+分段平巷+中段溜矿井的出矿系统，将矿石通过竖井或主斜坡道提升至地表；

第一分段回采时，先在矿房底部垂直矿体走向拉凿岩巷道至矿体上盘边界，在靠近上盘边界4m处拉长锚索支护巷道至整个矿房宽；在长锚索支护巷道内利用长锚索对上盘进行护顶；护顶后，利用浅眼压采三角矿体；第一分段在凿岩巷道内采用中深孔落矿9m，每次爆破后铲出部分矿石，其余矿石暂留在采场内形成顶部具有1.5~2m空顶空间的矿堆；然后从上一分段平巷掘进采场分段联络道至留矿堆表面，于留矿堆上压采2.0~2.5m厚矿体，控制爆破使顶板形成1/4三心拱，并在留矿堆上出矿并用锚杆支护，同时用长锚索支护上盘顶板；护顶后，在第一分段底部用铲运机集中出矿，然后采用灰砂比1：6~1：8的尾砂胶结充填体充填，并预留3.5m~4m的空顶空间作为下分段作业和爆破的补偿空间；每分段充填时须有浇面层，浇面层的灰砂比为1：4~1：6，厚度0.3~0.5m。

后续分段回采方式与第一分段相同，且直接在前一分段充填浇面层上打上向垂直中深孔落矿；如此反复，直至整个矿房回采完毕并胶结充填接顶。

在矿房和矿柱第一分段底部构筑钢筋混凝土假底18，钢筋直径Φ12mm，网度0.25m×0.25m，混凝土强度为C15，厚度0.5m，

本发明的积极效果在于：

（1）、回采安全性高。无盘区中深孔留矿分层控顶嗣后充填采矿法回采时，凿岩和出矿工序均在支护体下进行，回采安全性高。

（2）、回采成本低。本发明回采时，矿房矿柱内回采分段少，在锚杆支护工程量少，充填浇面少，水泥耗量小，中深孔落矿炸药单耗低，回采成本低。

（3）、回采效率高。本发明采用分段回采，中深孔落矿，分层控顶后集中出矿，嗣后充填使循环工序大大减少且生产集中，极大的提高了时间和设备的利用率，回采效率高。

（4）、矿石损失率低。不设盘区结构，以矿块中相邻6~8个矿房矿柱为单位组织生产，减少了盘区间柱，降低了矿石的损失率。

附图说明

图1为本发明采矿方法的原理示意图。

图2为图1的Ⅱ—Ⅱ剖面图。

图3为图1的Ⅲ—Ⅲ剖面图。

图4为图1的Ⅳ—Ⅳ剖面图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步说明。

本发明采矿方法的技术方案如下：

1、沿矿体走向将矿块划分为间隔布置的矿房、矿柱，矿房、矿柱宽均为10m；以6~8组矿房矿柱为开采单位组织生产，矿块内不设盘区，沿走向连续采矿，如图1。

2、回采中段高50m，自下而上开采。采用下盘脉外无轨采准方式，其技术要点是：平行矿体下盘边界布置分段平巷3，各分段平巷3通过斜坡道联络道与脉外斜坡道相通，采场分段联络巷4联接采场与各分段平巷3，脉外出矿横巷2与中段出矿溜井1相联通，构成下盘脉外无轨采准系统；在采场中央沿矿体倾向掘进充填回风天井8作为回风及充填通道，并设置一条与所述充填回风天井8相通的回风平巷11。采用采场分段联络巷4+分段平巷3+中段溜矿井1的出矿系统，将矿石5通过竖井或主斜坡道提升至地表，如图2、3、4所示。

3、先将3~4个矿房同步向上回采；第一分段回采时，先在矿房底部垂直矿体走向拉凿岩巷道14至矿体上盘边界，在靠近上盘边界4m处拉长锚索支护巷道10至整个矿房宽；在长锚索支护巷道10内利用长锚索15对上盘进行护顶；护顶后，利用浅眼压采三角矿体；第一分段在凿岩巷道14内采用中深孔13落矿9m，每次爆破后铲出部分矿石，其余矿石暂留在采场内形成顶部具有1.5~2m空顶空间的矿堆；然后从上一分段平巷掘进采场分段联络道3至留矿堆表面，于留矿堆上压采2.0~2.5m厚矿体，控制爆破使顶板形成1/4三心拱，并在留矿堆上出矿并用锚杆16支护，同时用长锚索15支护上盘顶板；护顶后，在第一分段底部用铲运机集中出矿，然后采用灰砂比1：6~1：8的尾砂胶结充填体6充填，并预留3.5m~4m的空顶空间作为下分段作业和爆破的补偿空间；为保证无轨设备行走安全和减少矿石贫损，每分段充填时须有浇面层17，浇面层17的灰砂比为1：4~1：6，厚度0.3~0.5m。

后续分段回采方式与第一分段相同，且直接在前一分段充填浇面层17上打上向垂直中深孔落矿；如此反复，直至整个矿房回采完毕并胶结充填接顶，如图2、3、4所示。

4、矿房回采充填后进行相邻3~4个矿柱的回采。矿柱回采方法与矿房回采相同，矿柱第一分段采用灰砂比为1：6~1：8的尾砂胶结充填体6充填，其余分段采用尾砂充填体7充填。

5、为确保下一中段回采安全，提高资源回收率，回采时在第一分段底部构筑钢筋混凝土假底18并预留3m厚的顶柱9，钢筋混凝土假底18强度C15，厚度为0.5m。

以下将结合具体操作实例对本发明做进一步详细说明：

三山岛金矿直属矿区是我国生产规模较大的地下黄金矿山，生产能力3500t/d。矿体走向62°，倾向南东，倾角33~67°，平均46°，由北向南倾角有逐渐变陡趋势。矿体平均厚30m，局部60m，最大水平厚度近100m。矿石品位1.52~12.53g/t，平均3.26g/t，目前主要回采-400m中段以下矿体。

具体实施步骤是：

1、在三山岛直属矿区-555m~-510m中段，矿体倾角35°~45°，矿体平均厚度29m，采用无盘区中深孔留矿分层控顶嗣后充填采矿法，将矿体沿走向划分为间隔布置为矿房和矿柱，矿房、矿柱宽均为10m，以6~8个矿房矿柱为开采单位组织生产，中段高50m。

2、矿山采用竖井+斜坡道的开拓方式。为配合无轨机械化采矿，在矿体下盘布置脉外斜坡道+分段平巷+分段联络道+中段溜井集中出矿的无轨采准系统，每隔10m设置一条脉外分段平巷，分段平巷与斜坡道联通；通过分段联络道与采场相通，通过出矿横巷与溜井相通。如图1、图2、图3和图4所示。具体施工为，首先掘进中段运输巷12，然后掘进斜坡道，在斜坡道联络道处沿矿体走向按10m左右垂高掘进分段平巷3，之后掘进下盘中段出矿溜井1，在分段平巷中垂直矿体走向掘进采场分段联络巷4直到矿体下盘边界。中段内矿体分5个分段，分段高10m。

3、矿块采用自下而上的方式回采。分段回采高度11.5~12m，矿块内4个矿房同步向上回采。矿房回采时，先在矿房第一分段底部垂直矿体走向拉4m×3.5m（宽×高）的凿岩巷道14至矿体上盘边界，在靠近上盘边界4m处拉4m×3.5m的长锚索支护巷道10至整个矿房宽；在长锚索支护巷道10内对上盘进行长锚索15护顶；护顶后，以凿岩巷道和长锚索支护巷道10为自由面和补偿空间，利用浅眼压采完三角矿体；在凿岩巷道内采用上向扇形中深孔落矿9m，分3次爆破，前两次每次爆破5~7排孔，剩余矿体一次爆破，每次爆破后铲出部分矿石，其余矿石暂留在采场内形成顶部具有1.5~2m空顶空间的留矿堆；然后从上一分段平巷掘进采场分段联络道3至留矿堆表面，于留矿堆上压采2.0~2.5m厚矿体，控制爆破使顶板形成1/4三心拱，并在留矿堆上出矿以及用锚杆或锚网护顶，用长锚索15支护上盘顶板；护顶后，在第一分段底部用铲运机集中出矿，然后采用灰砂比1：6~1：8的水泥尾砂胶结充填并预留3.5m~4m的空顶空间作为下分段作业和爆破的补偿空间；为保证无轨设备行走安全和减少矿石贫损，每分段充填时须有浇面层，其灰砂比为1：4~1：6，厚度0.3~0.5m；后续分段回采方式与第一分段相同，且直接在前一分段充填浇面上打上向垂直中深孔落矿；如此反复，直

至整个矿房回采完毕并胶结充填接顶。

4、矿房、矿柱用无盘区留矿分层空顶嗣后充填采矿法回采时，其回采方法是：采准工作完成后，先拉凿岩巷道14。4个矿房或矿柱同步进行，用DL330-5中深孔设备凿岩设打中深孔；2#铵油炸药非电毫秒差雷管起爆；ToRo3.5m3铲运机出矿；Robolt H518锚杆台车进行锚杆护顶。矿柱回采方法与方式均与矿房相同，矿柱第一分段胶结充填，其余分段尾砂充填。

5、对于第一分段，为确保采场安全，提高资源回收率，可在矿房和矿柱第一分段底部构筑钢筋混凝土假底18，钢筋直径Φ12mm，网度0.25m×0.25m，混凝土强度为C15，厚度0.5m，为下一中段顶柱9回采提供安全环境。

6、分段回采完，各分段充填时需要预留3.5~4m的空顶高度，以作下一分段回采时作业和爆破补偿空间。分段采场充填时，除矿柱第二分段及以上分段采场采用尾砂充填外，其余矿房和矿柱各分段采场均采用普通水泥尾砂胶结充填，充填配比为1：6~1：8，为保证无轨设备在充填体上行走安全和减少矿石贫损率，每分段充填时要求有浇面层，其厚度0.3~0.5m，灰砂比1：4~1：6。

7、充填前做好充填准备。先构筑充填隔离墙，然后架设充填管，当充填准备工作完成后再进行充填。