中厚急倾斜矿体空场连续开采方法

摘要

本发明公开了一种中厚急倾斜矿体空场连续开采方法，该方法包括以下步骤：划分回采区域及回采区域内的回采单元；确定回采区域回采总体顺序；总体布置回采区域采准工程；切割与强化开采回采单元；构建暂留矿柱回收安全开采环境；分步回收暂留矿柱。本发明能实现矿体安全、高效、低成本开采，采用分区分次回采，先用分段空场回采区域内的矿房，在构建开采安全环境的基础上，随后回采区域内的矿柱，实现了区域内的连续开采，可在地表允许塌陷、非胶结充填的矿山中应用，尤其适用于中厚急倾斜矿体资源延深开采，可实现连续开采。

说明书

技术领域

本发明属于采矿技术领域，具体涉及一种中厚急倾斜矿体空场连续开采方法。

背景技术

传统的空场法开采把矿块分为矿房和矿柱，一步回采矿房，二步回收矿柱，但由于经济效益和安全性的影响，许多矿山只重视一步回采矿房，滞后甚至忽略了二步回采中矿柱的回收；这种开采方法，由于受矿房稳定性的限制，预留矿柱占用资源量较大，且受回采工艺的影响，其形态变的不规整，导致后期回收工艺复杂、回收率低；同时在二步回采中未综合考虑空区处理、地压管理等诸类安全问题，导致生产衔接困难，上下开采无法有序进行，严重制约了矿山发展。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的技术问题，提供一种不留永久矿柱、采用一步回采分区分次实施的中厚急倾斜矿体空场连续开采方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种中厚急倾斜矿体空场连续开采方法，该方法包括以下步骤：

A、划分回采区域及回采区域内的回采单元：将一个中段划分成若干个连续回采区域，再将每个回采区域划分为若干回采单元，回采单元间暂留间柱，回采区域间保留隔离带，并根据影响采场稳定性的围岩物理力学特征和开采的深度，确定支撑围岩的隔离带、暂留间柱和顶柱合理尺寸，确保回采区域回采期间的稳定性。

B、确定回采区域回采总体顺序：矿体内的连续回采区域和回采区域内回采单元间均采用由中部向两端推进的回采顺序，这样回采区域间隔离带和暂留间柱应力分布的变化次数少，避免了对隔离带和暂留间柱多次加载所造成的破坏，降低其失稳的可能性。

C、总体布置回采区域采准工程：根据矿石可钻性和可爆性在回采单元内确定分段高度，沿矿体走向下盘脉外布置阶段运输巷道，在阶段运输巷道一侧布置通风行人天井和采准溜井，联络各分段，回采单元的回采矿房各分段布置凿岩巷，暂留间柱中每分段布置一条凿岩巷，回采单元底部结构采用堑沟受矿、双侧多横巷布置的结构形式以提高回采效率，保证出矿安全，该形式的底部结构不仅自身易于回收，也为暂留间柱最上分段和顶柱区域回采时，矿石的集中回收创造有利条件。

D、切割与强化开采回采单元：以切割天井和切割平巷为自由面，采用切井切巷联合拉槽法，分次爆破向矿房边界推进形成切割槽，切割槽形成后，以切割槽为自由面，将矿房分次集中进行爆破，其作用是提高回采强度，使空区顶板最大暴露面积期相对缩短，增加回采区域和回采单元的安全性。

E、构建暂留矿柱回收安全开采环境：为保证暂留矿柱的安全回收，以及由此所导致的空区暴露面积增大而带来的安全隐患，需要构建安全开采环境。安全开采环境的构建包括：形成缓冲垫层；构造防止空气冲击波对相邻作业区域造成危害的阻波墙；为确保地压控制有效实施、及时预警，设立布置地压监测预警系统；预防空区出现大面积冒落引发冲击气浪而实施的泄压工程，即开掘泄压天窗井；控制出矿过程中人员和设备安全的出矿巷道端部眉线口安全距离。

F、分步回收暂留矿柱：在已构建好安全开采环境的基础上，先将暂留间柱最上分段和顶柱区域进行一次性爆破回收，随后进行出矿，然后在缓冲垫层下将剩余部分间柱及底部结构区域采用崩落法全断面后退式回收。暂留矿柱分步回收的作用是：首先，剩余部分间柱及底部结构区域承担矿柱回收后的出矿任务，不能破坏其完整性，保证出矿通道的畅通；其次，留有一定高度的间柱，对于控制回采区域的上下盘围岩稳定、逐步释放原岩应力、防止突发性冒落事故的发生都有积极的意义；此外，预留一定高度的间柱，能够阻挡来自相邻回采单元缓冲垫层随出矿而发生移动过程时废石的混入，能有效降低矿石贫化。

进一步地，所述步骤C中回采单元底部结构受矿堑沟放矿角度不小于矿石自然安息角。

进一步地，所述步骤E中阻波墙为岩石或混凝土阻波墙。

进一步地，所述步骤E中通过强制诱导崩落上盘围岩或结合废石干式充填形成缓冲垫层。

进一步地，所述强制诱导崩落上盘围岩为中、深孔爆破强制诱导崩落上盘围岩和硐室爆破强制诱导崩落上盘围岩中的一种或两种。

本发明相对现有技术具有以下有益效果：本发明针对传统空场法两步骤回采模式的缺陷，依据中厚急倾斜矿体的特点，不留永久矿柱，采用一步回采分区分次实施的方案，从矿体的连续性出发，分区域分单元统筹考虑回采关系，把矿房回采、矿柱回收和空区处理置于一个完整的采准系统和工艺过程中，统一解决区域的工程布置、结构参数、作业顺序、回采工艺，以达到高效回收矿产资源的目的，本发明不仅是一种矿床连续回采技术，同时也是一种矿山开采环境再造技术，可解决中厚急倾斜矿体开采的技术难题。本发明能有效构造矿山安全开采环境，这不单是资源回收问题，也是促进矿山正常有序运行的根本。本发明能实现矿体安全、高效、低成本开采，采用分区分次回采，先用分段空场回采区域内的矿房，在构建开采安全环境的基础上，随后回采区域内的矿柱，实现了区域内的连续开采，可在地表允许塌陷、非胶结充填的矿山中应用，尤其适用于中厚急倾斜矿体资源延深开采，可实现连续开采。

附图说明

图1为本发明的实施示意图。

本发明附图标记含义如下：1、间柱；2、顶柱；3、回采矿房；4、底部结构；5、回采单元；6、回采区域；7、暂留间柱最上分段和顶柱区域；8、剩余部分间柱及底部结构区域；9、隔离带；10、缓冲垫层；11、泄压天窗井；12、废石干式充填；13、硐室爆破强制诱导崩落上盘围岩；14、中、深孔爆破强制诱导崩落上盘围岩；15、地压监测预警系统；16、阻波墙；17、安全距离；18、出矿巷道；19、空区界线；20、地表界线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

    实施例1

如图1所示，某铅锌矿，矿体倾角65°以上，平均厚度24m，其950m中段以上多年空场开采累积形成的复杂空区未作处理，隐患突出，严重制约了矿山下部资源的高效开采。对于该铅锌矿回采950m中段以下的矿体采用本发明的中厚急倾斜矿体空场连续开采方法。具体实施情况如下：

1. 划分回采区域及回采区域内回采单元：确定14～20勘探线之间为一个连续回采区域6，回采区域6内共布置3个回采单元5，回采单元5垂直矿体走向布置，回采单元5间暂留间柱1，回采区域6间保留隔离带9，回采单元5宽60m，矿房3宽度45m，厚度为矿体厚度；暂留间柱1宽15m，高度为矿房3高度；回采单元5顶柱2厚度6m，堑沟底部结构4高度12m。

2. 确定回采总体顺序：矿体内的连续回采区域6和回采区域6内回采单元5间均采用由中部向两端推进的回采顺序。

3. 总体布置采准工程： 根据矿石可钻性和可爆性在回采单元5内确定分段高度，确定的分段高度为14m和18m，采准水平为912m、926m、944m，沿矿体走向下盘脉外布置阶段运输巷道，每隔60m在下盘阶段运输巷道一侧布置通风行人天井和采准溜井，联络各分段，912m水平为正常回采分段，其高度为14m，矿房内布置三条凿岩巷，暂留间柱1内布置一条凿岩巷，并与926m分段凿岩巷呈对正布置；926m分段高度为18m，同样布置三条凿岩巷、一条暂留间柱1凿岩巷，同时在944m水平的暂留间柱1内布置一条凿岩巷，以回收暂留顶柱2。回采单元底部结构4采用堑沟受矿、双侧多横巷布置的结构形式，堑沟底部结构4水平为900m，900m～912m为堑沟底部结构4，为确保矿房3受矿范围回采矿石全部进入堑沟，堑沟放矿角度不小于40°，下部布置两条受矿堑沟。

4. 切割与强化开采回采单元：首先进行900m中段拉槽，以其切割天井和切割平巷为自由面，由切割天井向矿房3边界扇形中深孔微差分次爆破拉槽形成切割槽；该分段拉槽结束后，进行912m分段拉槽，当爆堆过高时，在下部900m中段进行局部少量放矿；926m分段采用与912m分段同样的方式进行拉槽，整个拉槽爆破完成后，进行大量集中出矿；切割槽形成后，以切割槽为自由面，回采单元5矿房3分4次进行集中爆破，每次爆破完成适量出矿，待整个矿房3爆破完成后再大量出矿。

5. 构建暂留矿柱回收安全开采环境：通过中、深孔强制诱导崩落上盘围岩14和硐室爆破强制诱导崩落上盘围岩13，结合废石干式充填12形成了25m厚的缓冲垫层10；控制出矿过程中人员和设备安全的出矿巷道18端部眉线口安全距离17保持在8m以外；布置了980m、900m水平地压监测预警系统15；在空区界线19和地表界线20之间开凿208m泄压天窗井；构造了10处防止空气冲击波对相邻作业区域造成危害的岩石和混凝土阻波墙；通过以上安全工程技术措施，构建了暂留矿柱回收的安全开采环境。

矿房3回采时，可同步实施缓冲垫层10所需的相关掘进工程及其它安全工程措施；矿房3回采结束后，随即形成安全所需厚度的缓冲垫层10。

6. 分步回收暂留矿柱：在已构建好安全开采环境的基础上，先将926m以上的暂留间柱最上分段和顶柱区域7进行一次性爆破回收，随后进行出矿，然后在缓冲垫层10下将剩余部分间柱及底部结构区域8采用崩落法全断面后退式回收。