垂直深孔两次放矿同步充填阶段采矿法

摘要

本发明公开了一种垂直深孔两次放矿同步充填阶段采矿法。将矿体沿倾向划分阶段，沿走向布置回采单元。通过回采上阶段部分底部结构形成凿岩硐室，实现回采单元矿量的全回收。从本阶段下盘运输巷掘装运巷道到达回采单元底部，形成堑沟式底部结构。在凿岩硐室两端平行布置可拆卸钢柱，用于固定聚氨酯钢丝网。先将聚氨酯钢丝网移动到可拆卸钢柱顶端并紧贴凿岩硐室顶部岩体，然后在聚氨酯钢丝网的防护下凿垂直中深孔。采用分层装药两次爆破落矿，再将聚氨酯钢丝网移动到可拆卸钢柱底部覆盖矿石，大量放矿。同时以聚氨酯钢丝网为隔离层实施同步充填。出矿与充填结束后，可利用压力注浆进行废石胶结，为回采邻近回采单元提供条件，实现矿体矿量的全回收。本发明具有效率高、成本低、安全性好、贫损指标优的特点。

说明书

技术领域

本发明属于采矿技术领域，特别涉及一种采矿方法。

背景技术

随着矿床开采深度不断加大，高地应力和开采扰动等问题严重影响了采场的稳定性。同时，地下采空区引起的地表沉降严重破坏了生态环境，给矿区带来了一系列问题。由于生态保护的日趋严格，空场嗣后充填采矿法的优势得以凸显。空场嗣后充填采矿法有效结合了空场法和充填法的优势，既能最大限度的回采矿石又能保证生产安全，同时还能有效减缓地表沉降，其在矿山的应用越来越广。

但是，空场嗣后充填采矿法本质上还是一种空场采矿法，由于充填不及时，暂留的空区可能会引起围岩的崩塌。对于稳固性不好的矿体和围岩，只能减小矿房的尺寸来满足安全条件，但这在一定程度上会牺牲矿山的生产能力，并加大采准切割强度。而同步充填技术的引入则可以有效的控制采空区暴露面积。结合同步充填技术的优点，提出了一种垂直深孔两次放矿同步充填阶段采矿法。该方法既可以高效、低耗采出矿石，而且能有效降低矿石贫化率、损失率，对于矿山的安全生产、环境保护也有着重要作用。

发明内容

本发明目的在于提供一种垂直深孔两次放矿同步充填阶段采矿法。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

垂直深孔两次放矿同步充填阶段采矿法，包括以下步骤：

1)将矿体沿倾向划分阶段，沿走向布置回采单元；

2)在每个阶段下部布置本阶段下盘运输巷道，从上阶段下盘运输巷道经装运巷道到达上阶段堑沟式底部结构，通过回采部分底部结构形成本阶段凿岩硐室；在凿岩硐室两端安装可拆卸式钢柱来支护顶板，在可拆卸式钢柱上端安装可拆卸聚氨酯钢丝网，防止凿岩硐室顶板部分掉落；由本阶段下盘运输巷道掘装运巷道到达矿房底部，通过拉底、扩漏形成堑沟式底部结构；

3)从凿岩硐室向下钻垂直平行炮孔，采用两次爆破放矿，第二次崩矿前构筑相应补偿空间；放矿结束后放下聚氨酯钢丝网，铺设在矿堆上，形成隔离层；

4)在放矿的回采单元下方出矿并同时在隔离层上方充填；采用隔一采一的方式，待两个相隔回采单元充填完后再开采中间回采单元。

按上述方案，利用可拆卸式钢柱固定聚氨酯钢丝网，保证隔离层平整下移。

按上述方案，充填用料选用采切工作时产生的废石；废石充满采空区后，采用压力注浆形成胶结充填体。

简化了回采单元的结构，无需留顶柱；开采下一阶段时，可以回收上阶段底柱并形成凿岩硐室，实现回采单元矿石全回收；克服了回采单元采空区围岩片落问题，有效的控制采空区的暴露面积。实现了高效、低耗采出矿石，而且能有效降低矿石贫化率、损失率，对于矿山的安全生产、环境保护也有着重要作用。

本发明相对于现有技术，有一效果如下：

简化了回采单元结构，将上阶段堑沟式底部结构改造为凿岩硐室，有效的回采底柱，无需留顶柱。同时，充填料同步下落时有助于清理底部残矿，提高了回采率。

合理使用聚氨酯钢丝网，既作为防护结构，又可作为隔离层，可以减少充填料混入矿石，降低了矿石的贫化率。

采用了可拆卸式钢柱，既可以保护顶板稳定性，还可以用于固定聚氨酯钢丝网。

采用“隔一采一”开采法，实现了连续开采和回采单元的完全回收。

充分发挥了阶段矿房法开采效率高的特点，引入同步充填技术实现了地压控制，维护了采空区稳定，有利于生态环境。

附图说明

图1：本发明垂直深孔两次放矿同步充填阶段采矿法；

图2：图1中Ⅰ-Ⅰ线剖面图；

图3：图1中Ⅱ-Ⅱ线剖面图；

图4：炮孔及分层装药结构图。

其中，1-充填料，2-凿岩硐室，3-隔离层，4-聚氨酯钢丝网，5-待爆矿石，6-炮孔，7-可拆卸式钢柱，8-堑沟式底部结构，9-已爆矿石，10-回采单元，11-补偿空间，12-装运巷道，13-围岩，14-上阶段下盘运输巷道，15-本阶段下盘运输巷道，16-砂子，17-炸药，18-木塞，19-水泥塞。

具体实施方式

以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。

垂直深孔两次放矿同步充填阶段采矿法，过程如下(参照图1、2、3、4)：

将矿体沿倾向划分阶段，沿走向布置回采单元10，如图1中回采单元A、B、C、D、E、F、G。回采单元10高度一般为矿体厚度，回采单元10高度取55m，回采单元10长度为40m，回采单元10宽度为10m。

在每个阶段布置本阶段下盘运输巷道15，巷道尺寸为4m×4m。由上阶段下盘运输巷道14经装运巷道12穿过围岩13可到达上阶段堑沟式底部结构8，其中两相邻装运巷道12的距离为10m，装运巷道长度为10m，截面尺寸为3m×3m。通过回采部分堑沟式底部结构8形成本阶段凿岩硐室2，其中凿岩硐室高4m，长度比回采单元10大2m。然后在硐室两端安装可拆卸式钢柱7支护顶板，在可拆卸式钢柱7上部采用固定装置安装聚氨酯钢丝网4，防止硐室顶板部分掉落。由本阶段下盘运输巷道15掘装运巷道12到达回采单元10底部，通过拉底、扩漏形成堑沟式底部结构8，从此采出已爆矿石9，底柱高6m。

从凿岩硐室2向下钻垂直平行炮孔6，炮孔直径为165mm，孔距、排距均为4m。炮孔采用分层装药，每层高度5m，共8层，分两次爆破。如图4中B所示，第一层装药时底部采用水泥塞19固定，预留1.5m空气间隔。底部的砂子16堵塞长度为0.5m，炸药17的长度为1m，上部的砂子16堵塞长度为2m。第二层与第一层中间采用木塞18作为隔层，其他结构与第一层相同。第一次爆破放矿结束前应暂留部分矿石，维护采空区稳定性，如图一中回采单元E所示。

第二次崩矿前应有与待爆矿石5相适应的补偿空间11，使崩落矿体充满采空区。第二次爆破后，拆卸可拆卸式钢柱7与聚氨酯钢丝网4的固定装置，下放聚氨酯钢丝网4并铺设在矿堆上，形成隔离层3，如图1中回采单元C所示。

采用铲运机均匀出矿，同时在上阶段下盘运输巷道14中使用铲运机将充填料1均匀铺设在隔离层3上，并利用可拆卸式钢柱7固定聚氨酯钢丝网4，保证隔离层3平整下移。通过调整充填速率和放矿速率，可以控制围岩13的暴露面积，充分发挥充填料1的维护作用，直至出矿结束，如图一中回采单元A所示。

充填料1可选用采切工作包括开凿平行空间时产生的废石。待充满采空区后，采用压力注浆形成胶结充填体。采用“隔一采一”开采方式，当回采单元A和C胶结充填完后，继续开采回采单元B。