專利名稱：：地下礦山采礦新工藝的制作方法
技術領域：
：本發明涉及一種地下礦山采礦的上行開采尾砂矸石充填采礦法。傳統的下行開采方案不能首先開采深部富礦中段，投產初期經濟效益差，基建貸款償還年限長，礦產資源回收率低，井下廢石和選廠的尾砂貯存在地表，即多占土地，也污染環境，增加投資，增加廢石的提升、運輸費用，不能及時處理采空區，引起地表下沉或塌陷，破壞了生態環境。鑒于傳統的下行開采方案的缺點和存在的問題，本發明提出了一種上行開采尾砂矸石充填法，它是解決傳統下行開采方法所存在缺點的地下礦山采礦新工藝。本發明的地下礦山采礦新工藝打破傳統的下行開采方式和礦塊中留頂、底、間柱，先采礦房，后采礦+柱，以及許多礦山不充填采空區的模式，在礦床開采全深度內任意選擇富礦中段作為首采中段，由此一次或分段上行開采，即開拓中段設在最上層20，采準切割中段設在中間層21，礦柱回采和礦房回采中段設在中間層21和最下層22(見圖1)(稱之為上行開采)。在礦塊回采時，先采間柱11，如果間柱11內有采準巷道時，用水平分層廢石、尾砂膠結充填法回采間柱，否則(如脈外天井9和天井聯絡道10)用淺孔留礦法回采間柱后，用廢石和5％～8％尾砂水泥漿嗣后一次充填間柱采空區(見圖4)。間柱11回采結束后，用空場法(如淺孔留礦法或分段空場法)回采礦房13，大量放礦工作結束后，礦房采空區13嗣后一次充填廢石和尾砂。這種采礦方法稱為上行開采尾砂矸石充填法。本發明打破傳統的模式，礦塊中不留頂柱，只留底柱，利用采準巷道最終回收底柱。技術經濟與環境效果的評價使用本發明，可以首先開采深部的富礦中段，提高投產初期的經濟效益，縮短基建貸款償還年限，提高礦山服務年限內企業利潤貼現到投產年的貼現值。礦塊中不留頂柱，留底柱，用最廉價的廢石和水泥尾砂膠結體取代礦房間柱11，故礦產資源回收率比傳統方法提高15～20％。本發明中所有的井下廢石被充填到采空區13、11，既節省了廢石的提升運輸費用，又處理了采空區13、11，防止地表塌陷，保護地表農田、林木、建筑物、構筑物等生態環境，且在被充填的采空區上部地表上可建造一些工業設施和民用建筑。因為在礦區中沒有廢石場，不用占有農田或林木山地，保護了生態環境，消除了廢石場粉塵對環境的污染。因為尾礦中的粗砂(有害排棄物)被充填到采空區，所以減少進入尾礦庫的年尾砂量，延長尾礦庫壽命，減少環境污染。“地下礦山采礦新工藝”將會引起采礦工藝的變革。圖1是上行開采尾砂矸石充填法的開采示意圖；圖2是急傾斜單礦脈開采的尾砂矸石充填法的采礦方法正視圖，圖3是圖2的A-A剖視圖，圖4是圖2的C-C剖視圖，圖5是圖2的B-B剖視圖；圖6是急傾斜平行礦脈開采方法側視圖，圖7是圖6的E-E剖面圖，圖8是圖6的F-F剖面圖；圖9是緩傾斜薄礦脈開采的壁式尾砂矸石充填法采礦方法圖，圖10是圖9的H-H剖視圖圖11是緩傾斜密集平行脈開采的組合壁式尾砂矸石充填法的采礦方法圖；圖12是緩傾斜中厚礦脈開采的分層壁式尾砂矸石充填法的采礦方法圖；圖13是緩傾斜厚礦脈開采的尾砂矸石充填法的側視圖，圖14是圖13的J-J剖視圖；圖15是傾斜薄礦脈開采的單線索道臺車壁式尾砂矸石充填法的采礦方法側視圖；圖16是爆力運礦采礦方法的側視圖，圖17是圖16的L-L剖視圖；圖18是注漿錨桿工藝示意圖；圖19是注漿錨桿工藝護頂的分段空場法圖，圖20是圖19的N-N剖視圖，圖21是圖19的O-O剖面圖。下面分別論述本發明中各種礦床類型的開采方法。1.急傾斜礦床的開采1.1急傾斜單礦脈的開采下面以礦脈平均厚度為6米，礦體傾角為70°，平均地質品位為含鉬0.28％，礦石和圍巖f＝8～10，均穩固的鉬礦床作為實例，進一步說明。一、礦床開拓與采準切割工作見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5。根據礦床的賦存特點，礦床用主井1、付井2、通風井3來進行開拓，中段高度定為40米，開拓中段20上部中段開鑿回風巷道19。各中段用馬頭門及調車場4、石門5、主運巷道6、穿脈運輸巷道7來進行開拓。急傾斜單礦脈開采用尾砂矸石充填采礦法。礦塊構成要素礦塊沿走向布置，礦塊長度50米，寬度為礦體厚度，高度為40米，間柱寬度為3～5米，不留頂柱，只留保護穿脈運輸巷道7的底柱24。礦塊用平底結構脈外電耙巷道8、漏斗付川12、脈外天井9、天井聯絡道10、充填巷道15來進行采準，用拉底巷道14進行切割。脈外天井9可起到如下三種作用，見圖2。1、當礦塊處在開拓和采準、切割階段時，不開鑿天井聯絡道10，此時天井9可作為廢石溜井9，貯存開拓、采準、探礦巷道掘進中所供應的廢石，調節供應充填采空區所需要的廢石量。2、當礦塊處在回采間柱11或回采礦房13時，先開鑿天井聯絡道10，此時天井9可作為行人、運搬材料設備、通風之用。3、當礦塊處在已充填完間柱11和礦房13時，已封閉天井聯絡道10的天井9可作為上一中段回采礦房時，電耙29耙運的礦石溜井9。為了兼顧回采礦房13和回采間柱11，天井聯絡道10巷道中心線正好對準礦房13與間柱11的分界線，好讓回采礦房13與回采間柱11時都能使用，因此相鄰的上、下天井聯絡道10各指向相鄰的兩個礦房13，使得回采間柱11和回采礦房13時，有兩個安全出口和通風口(見圖4、圖2)。當礦體厚度較大時，為了增加回采間柱的安全出口和加強采礦通風以及充填工作，可在礦體上盤與圍巖接觸處開鑿脈內天井及天井聯絡道，它隨著回采工作面的向上推進，自動消失。二、間柱回采間柱11用無底柱淺孔留礦法進行回采。為了保護穿脈運輸巷道7，在穿脈運輸巷道壁四周留3米厚礦柱24，以此為前提，開鑿平底底部結構的漏斗付川15和拉底巷道14以及開鑿塹溝。開采間柱11時用YSP-45鑿巖機進行淺孔鑿巖，用導火線、火雷管、二號巖石炸藥或銨油炸藥進行爆破，爆破下來的礦石借助重力流至漏斗付川15中，再用人工或裝巖機裝至穿脈運輸巷道7的礦車16中。開采間柱11時，分層開采高度一般為2～2.5米。回采間柱的回采標高比上一中段電耙巷道8底板標高要高出2.5米。回采間柱階段，每一次落礦量中約放出1/3的局部礦量，回采工作結束后，用裝巖機進行大量放礦，大量放礦工作結束后，利用上一中段漏斗付川15進行間柱采空區11的充填工作。充填間柱空區11時，先密閉全部天井聯絡道10、漏斗付川15等巷道與間柱采空區11的連接處，并預留好泄水孔洞及泄水管道。間柱采空區11用廢石和5～8％水泥尾砂漿嗣后一次充填，充填的標高為上一中段電耙巷道8底板標高。三、礦房回采回采間柱11的充填工作結束后，才能進行回采礦房13工作。礦房回采采用脈外無底柱電耙底部結構淺孔留礦法。礦房13的礦石用YSP-45鑿巖機淺孔鑿巖，用導火線、火雷管或非電導爆管和二號巖石炸藥或銨油炸藥來進行爆破，礦房13回采的分層高度為2～2.5米。礦房回采標高比上中段電耙巷道8底板標高要高出2.5～5米，并形成傾斜面，使得礦房采空區用廢石和尾砂充填后所形成的傾斜面要保持2～2.5米空間，減少平底結構中損失的三角形松散礦石量。采下的礦石借助重力流至漏斗付川12和電耙巷道8內，用電耙把礦石耙運至礦石溜井9內，再用下中段振動放礦機23把礦石放至穿脈運輸巷道7中的礦車16中。礦車組16用電機車經穿脈運輸巷道7、主運巷道6、石門5后運至主井調車場4。開采首采中段22時，為了取消下一中段的運輸礦石的巷道，采場的礦石用電耙耙運至本水平人工搭設的木板臺階漏斗后直接裝入礦車16。礦房回采階段需放出1/3的落礦量，大量放礦階段需放出2/3的落礦量。礦房的大量放礦工作結束后，密閉通向采空區13的聯絡通道10、12、15，并預留好泄水管道和泄水孔。充填工作是用廢石和粗尾砂嗣后一次充填礦房采空區13。粗尾砂漿經聚氨酯襯膠的主鋼管18和支鋼管17，直接送至采空區13。上一中段開拓和采準、探礦巷道的廢石貯存在廢石溜井9，再用振動放礦機23把廢石放止廢石車16中。本中段的開拓和采準、探礦巷道的廢石車和廢石溜井的廢石車16運至采空區13上部充填巷道15或漏斗付川12后，把廢石卸入采空區13中，充填的標高為電耙巷道地板標高，邊充填，邊前進，直至填滿為止，然后用后退式人工形成傾斜充填面，減少上一礦房13回采時平底結構所留的松散三角體礦石量。1.2急傾斜平行礦脈開采本方法的特點是傳統方法所不能分采的密集平行脈，可以用廉價的開采方法分采兩個平行脈，剔除夾石，從而大幅度降低貧化率和損失率。一、開采急傾斜平行脈時一般由下盤向上盤推進，中段之間由下中段向上中段推進，也就是上行開采。開采急傾斜平行脈的單脈礦體時，仍采用急傾斜單脈開采方法。首先用空場法開采最下盤礦體的間柱11和礦房13后，采空區11、13用廢石和低標號水泥尾砂漿或尾砂漿嗣后一次充填，然后進行相鄰上盤礦脈的間柱11、礦房13的回采工作和充填采空區工作，依此類推，由下盤向上盤開采各個礦體。二、開采急傾斜密集平行脈時，要考慮平行礦脈之間的距離，如果相鄰平行脈間距能布置上盤礦脈的下盤采準巷道(脈外天井9和電耙道8)時，應該布置該礦體的下盤采準巷道，否則布置該礦體的上盤采準巷道，且脈外天井9應離礦體頂板3米。下盤礦脈的采準巷道仍布置在該礦體的下盤。三、如果三條礦體中各個礦體之間間距都無法布置采準巷道時其上盤礦體的采準巷道布置在該礦體的上盤，中間礦體和下盤礦體一起共同布置下盤采準巷道。見圖6、圖7、圖8。1、下盤礦體的開采下盤礦體留底柱25和頂柱26，底柱25高度為3～4米，頂柱26高度為2～3米。下盤礦體用尾砂膠結充填法回采間柱11，用普通漏斗淺孔留礦法回采礦房13。主要采準巷道有脈外運輸巷道8、普通漏斗及漏斗頸27、天井9、天井聯絡道10，在底柱25上部布置拉底巷道14。用尾砂膠結充填法回采間柱11時，回采的分層高度為2～2.5米，用YSP-45鑿巖機進行淺孔鑿巖，火雷管和導火線、二號巖石炸藥進行爆破，采下的礦石用人力推車運至天井9的放礦格內。采場用5％～8％水泥尾砂漿進行充填，充填時做好預留天井聯絡道10的木制模板，并做好泄水的有關工作。用普通漏斗淺孔留礦法回采下盤礦體的礦房13時，回采的分層高度為2～2.5米，用YSP-45淺孔鑿巖機鑿巖，用火雷管、導火線或非電導爆管以及二號巖石炸藥或銨油炸藥進行爆破。采下的礦石由普通漏斗27放止脈外運輸巷道8中的礦車16后，經穿脈運輸巷道7、主運巷道6、石門5后運至主井調車場4。礦房13回采結束后，進行大量放礦，大量放礦結束后的采空區13嗣后一次充填廢石和尾砂。開拓、采準、探礦巷道的工作面廢石可以直接運至采空區充填，或者運止廢石溜井9中貯存，然后用振動放礦機23放至廢石車16后運至采空區進行充填。充填用的尾砂漿用襯聚氨酯耐磨材料的主鋼管18和支鋼管17輸送至采空區13。2、中間礦體的開采當下盤礦體采空區13被充填后，可以進行中間礦體的開采。開采中間礦體時，漏斗付川12穿過下盤礦體的底柱25，在漏斗付川12內用裝巖機把礦石裝入礦車16內。中間礦體下盤側開鑿拉底巷道14，與漏斗付川12相聯接。見圖6、圖7、圖8。中間礦體用無底柱淺孔留礦法回采間柱11和礦房13，且采空區11、13嗣后一次充填5～8％水泥尾砂漿和廢石、尾砂。3、上盤礦體的開采當中間礦體的采空區13被充填后，可以進行上盤礦體的開采。開采上盤礦體時采準巷道布置在該礦體的上盤，且天井應位于離礦體頂板3米。見圖6、圖7、圖8。上盤礦體用無底柱淺孔留礦法回采間柱11和礦房13，且采空區11、13嗣后一次充填5～8％尾砂膠結體和廢石、尾砂。由此可見，用傳統方法很難分采的急傾斜密集平行礦脈可用如上所述的方法進行分采，并且剔除夾石。2.緩傾斜礦床的開采2.1緩傾斜薄礦脈開采當礦巖中等以上穩固的緩傾斜薄礦脈開采時，傳統的采礦方法為普通全面采礦法和淺孔房柱法。本專利以壁式尾砂矸石充填法取代普通全面法和淺孔房柱法。采場內不留間柱和頂柱及礦房內礦柱，少留底柱，以規則的鋼筋砼點柱來代替礦柱，因此大幅度提高了礦石回收率。回采頂板較不穩固的礦塊時，回采工作劃分一采、一充、不留控頂距的分條，保證回采工作的安全。回采頂板較穩固的礦塊時，回采工作劃分一采、一充、一個控頂距分條的回采方法。礦山的有害廢棄物一廢石和尾砂充填采空區，防止地表塌陷，保護地表生態環境，地表上可以建造一些工業設施及民用建筑，取消了廢石場，節省了廢石的提升運輸費用，減少環境污染，增加尾礦庫服務年限，減少尾礦庫投資。當開采頂板較不穩固的礦體時，使用傳統采礦方法所沒有的方法，即鋼筋砼點柱上用強力膠(如環氧樹脂)粘貼尼龍編織帶后，圍攔充填的廢石和尾砂。這種方法比砼隔墻或人工砌廢石墻的方法省工、省錢、生產工藝簡單、充填成本低，且充填體也能支撐頂板，保證生產安全。當開采頂板較穩固的礦體時，可增加鋼筋砼點柱的間距，不用尼龍編織帶，廢石和尾砂可以自然堆放，遠離回采工作面的充填廢石上面用尾砂漿澆灌頂板接頂部位。壁式尾砂矸石充填法仍使用上行開采方案，其目的在于使上中段開拓、采準、探礦掘進面的廢石可以直接充填到采空區，創造了不留頂柱的有利條件。一、礦床開拓與采準切割工作根據礦床賦存條件決定開拓方式，當礦床用豎井開拓時，開拓系統為主井1、付井2、通風井3、馬頭門及調車場4、石門5、主運蒼道6、穿脈運輸巷道7所組成。中段高度一般為20～30米。礦塊構成要素礦塊沿走向布置，礦塊長度為40～60米，礦塊斜長一般40～60米，不留間柱、頂柱和礦房礦柱，留底柱25，使用鋼筋砼點柱30。采準切割工作在礦體的下盤開鑿脈外運輸巷道8，其上部布置漏斗頸及漏斗27，礦塊兩側布置脈內上山天井10，在底柱25下面布置聯絡道12和充填巷道15，在底柱25中布置電耙硐室28，底柱25上部布置拉底巷道14。見圖9、圖10。二、礦塊回采工作礦塊用壁式尾砂矸石充填法進行開采。回采的分條寬度與礦體厚度和頂板的穩定性有關，一般分條寬度為8～12米。在回采工作面上用7655鑿巖機打水平淺孔鑿巖，用導火線、火雷管、二號巖石炸藥或非電導爆管、銨油炸藥進行爆破，采下的礦石用電耙29運搬至采場漏斗27內，漏斗內礦石放至脈外運輸巷道8中的礦車16后運出穿脈運輸巷道7，再用電機車把礦車組16經穿脈運輸巷道7、主運巷道6、石門5后運至主井調車場4內。三、充填工作已回采的采空區13中充填分條被充填之前，應密閉好漏斗27，并預留好泄水孔洞及泄水管道，而且用快凝快硬硅酸鹽(雙快-200)水泥及鋼筋現場澆注鋼筋砼點柱或先做普通水泥鋼筋砼預制件后用雙快-200水泥和鋼筋現場澆注鋼筋砼點柱的接頂和立腳部分。鋼筋砼點柱斷面(一般200×200～400×400)、配鋼筋、點柱間距、尼龍帶的厚度隨著礦體厚度、頂板穩定性不同而不同。點柱間距一般8～12米。尼龍帶不僅滿足圍攔廢石和尾砂時抗拉強度要求，而且能泄出粗尾砂漿中的水。上中段開拓、采準、探礦時掘進面的廢石經主運巷道6、穿脈運輸巷道7、脈外運輸巷道8、聯絡道12后運至充填巷道15中，廢石卸入采空區13后用上部中段電耙峒室28中的電耙絞車29和電耙29把廢石向下耙運，直到再不能耙運為止，充填體的接頂用澆灌粗尾砂漿來實現。四、底柱回采當充填完一個分條后，其下部底柱可以部分回收(約50％)，所留的2～3米厚底柱可支撐采場頂板，擋住其上部充填體。回收底柱時，在充填巷道15中被淺孔崩落的礦石用裝巖機裝入礦車16后，經聯絡道12、脈外運輸巷道8，運出穿脈巷道7。2.2緩傾斜密集平行脈的開采開采緩傾斜密集平行脈時，仍采用上行開采方式，即由下中段向上中段、由下盤向上盤、同一礦脈中由低標高向高標高推進的方法。見圖11和圖9。本方法的特點是用放礦溜井32和天井9把各個密集礦脈串聯起來，形成一個組合壁式尾砂矸石充填法，它不僅具有單礦脈壁式尾砂矸石充填法的優點和特點，而且能開采傳統的下向開采方法無法開采的礦脈，不留傳統的下向開采方法所留的護頂礦層，從而大幅度提高資源利用率。本方法同樣存在因充填廢石和尾砂引起的一系列優點。緩傾斜密集平行脈中，各個礦脈的開采也使用壁式尾砂矸石充填法。因為是緩傾斜密集平行脈，所以布置開拓巷道和采準巷道時，無法對每個礦脈進行布置，只能在一個中段內，一個采區中的開采礦脈要統籌按排開拓和采準巷道，因此中段的穿脈運輸巷道和沿脈運輸巷道以棋盤規則格式布置(如50×50m)。一個中段沿走向劃分盤區，盤區的長×寬＝礦床寬度×盤區寬度(150～200M)，盤區沿垂直走向劃分分區，分區長×寬＝盤區寬度(150～200)×50米，分區沿走向劃分3～4個采區，采區長×寬＝50×50M，一個采區按礦脈劃分礦塊，礦塊沿走向劃分8～12米的分條。一個采區的各個礦塊用天井9串聯起來，各個礦塊的每一個分條用放礦溜井32串聯起來，便形成組合壁式尾砂矸石充填法的采區。放礦系統和廢石充填系統見圖9、圖11。一個采區回采之前必須有一個分條溜井32與上部中段充填聯絡道15和中段沿脈運輸巷道8相聯接，并且該溜井32與各個礦脈充填聯絡道12、電耙峒室28、充填巷道15相聯接。該溜井的上半部分作為充填井32，下半部分作為礦石溜井32，且廢石漏斗27隨充填空區的上移而上移，安全棚33也是隨回采礦脈的上移而上移，安全棚33必須在該礦脈回采之前安裝好，上移廢石漏斗27或安全棚33時，必須放空溜井中的廢石，清理好安全棚33上部的溜井32。在一個采區中，除一個放礦溜井32在采準工作時形成以外，其余的放礦溜井是隨著礦脈的開采順路形成的。放礦工作礦塊中回采的礦石用電耙絞車29和電耙29把礦石耙運到礦石溜井32中，再用漏斗27把礦石卸入沿脈運輸巷道8中的礦車16后，運到穿脈運輸巷道7中編組形成礦車組16，再用電機車把礦車組運出主運巷道6中。充填工作上中段開拓和采準、探礦時掘進面的廢石直接運到沿脈運輸巷道8和充填聯絡道15后，礦車16中的廢石側翻卸入采準時形成的廢石溜井32中，廢石溜井中的廢石經充填礦塊的廢石漏斗27把廢石卸入側卸礦車16后，經充填聯絡道12、電耙巷道28后運至充填巷道15側翻卸入采空區13。坑口充填車間的粗尾砂漿經主充填管18送至各中段，各中段用充填支管17經主運巷道6、穿脈運輸巷道7、脈外運輸巷道8、采區天井9、充填巷道15后用軟膠管充填采空區13。充填分條13被充填前，砌好放礦溜井的密閉墻34，并預留好泄水孔和泄水管道，注意保存放礦溜井的完整性，以防被充填的廢石和尾砂進入放礦溜井中。開采較不穩定礦體時，回采工作采用一采、一充、不留控頂距分條。此時，充填分條13被充填之前先做好鋼筋砼點柱30，用強力膠把尼龍帶粘貼在點柱上，以便圍欄廢石和尾砂。開采穩定礦體時，回采工作采用一采、一充、一個控頂距分條的回采方式；此時不用尼龍編織帶31，廢石和尾砂自然堆放，接頂部位澆灌粗尾砂漿。充填巷道15中被卸入的廢石用采場上部電耙絞車29和電耙29把廢石耙運至采空區13，一直耙運至電耙再不能耙動為止，充填廢石時也充填粗尾砂，接頂部位澆灌粗尾砂漿。2.3緩傾斜中厚礦脈開采開采緩傾斜中厚和厚礦脈時仍使用上行開采方式，其特點是把緩傾斜中厚和厚礦脈分為若干個分層，每個分層以薄礦脈壁式尾砂矸石充填法進行開采，采空區13用廢石和尾砂充填后，在上部礦層接頂部位35(約0.5米)充填8％～10％水泥尾砂漿，便形成分層壁式尾砂矸石充填法。采場支護以鋼筋砼點柱為主，廢石和尾砂支撐頂板為輔。因為每個分層使用薄礦脈壁式尾砂矸石充填法，所以緩傾斜中厚和厚礦體的開采仍具有薄礦脈壁式尾砂矸石充填法的開采特點和優點，本節不再重復。一、采準切割工作礦塊構成要素礦塊沿走向布置，礦塊長度為40～60米，礦塊斜長40～60米，不留間柱和頂柱及礦房礦柱，只留底柱25，使用鋼筋砼點柱30，點柱間距8～12米。見圖12、圖9。采準切割工作在礦體的下盤布置脈外運輸巷道8，其上部布置漏斗頸及漏斗27，礦塊的每一分層兩側布置脈內上山天井10，在底柱25下面每個分層布置聯絡道12和充填巷道15，在底柱25中每個分層布置電耙峒室28，底柱25上部每個分層布置拉底巷道14。二、礦房回采緩傾斜中厚和厚礦脈中每個分層的回采方法與緩傾斜薄礦脈的開采方法完全相同。充填完下部分層后，方能進行上部分層的開采。為了保護分層的人工底板35，先對該分層上部開鑿掏槽，形成自由面后，依次向下進行爆破，且控制好爆破參數，確實保護好底板35。三、充填工作開拓和采準、探礦時掘進面的廢石經主運巷道6、穿脈運輸巷道7、脈外運輸巷道8、聯絡道12后直接運至充填巷道15中把廢石卸入采空區13。要充填的尾砂漿用主充填管18和支充填管17經主運巷道6、穿脈運輸巷道7、脈外運輸巷道8、聯絡道12、充填巷道15后，用軟管直接澆注采空區13中廢石堆。當充填充填巷道15底板標高以上、底柱25旁側的三角形采空區時，來自上一中段脈外運輸巷道8的尾砂漿經聯絡道12、充填巷道15、上山天井10后，再經本中段拉底巷道14、電耙硐室28后直接充填該三角空區，此時不充填廢石。當開采下部分層礦體時，鋼筋砼點柱30要高出該分層頂板標高0.2～0.3米，以便上一分層開采時鋼筋砼點柱30正好接上該點柱30，形成一個上、下對應的整體點柱30，加強支撐頂板的能力。當頂板較不穩固時，用強力膠把尼龍編織帶粘貼在鋼筋砼點柱30后，圍欄廢石和尾砂；當頂板較穩固時，不用尼龍編織帶，廢石和尾砂可以自然堆放，用尾砂漿進行接頂。采場內廢石、尾砂的運搬及充填方法與緩傾斜薄礦脈壁式充填法完全相同，不同的是采空區被充填后接頂部位(約0.5米)35澆灌8％～10％水泥尾砂漿，以便開采上部礦層時作為較硬的人工底板35，減少電耙耙礦時的貧化，也強化鋼筋砼點柱的基礎穩定性。四、底柱回采為了保護脈外運輸巷道8，除了在其巷道壁周圍3～4米處留永久底柱外，其余的底柱均可回收。如果脈外運輸巷道8可以作廢時，方可回收其上部的底柱25。回收底柱25時，利用充填巷道15和聯絡道12，后退式回收約50％的底柱25礦量。回收底柱25的分條為充填分條，故要留2～3米底柱隔墻，以便擋住充填料。2.4緩傾斜厚礦脈開采開采緩傾斜厚礦脈的特點是礦體下盤圍巖中布置脈外電耙巷道37及漏斗38，礦體與下盤圍巖接觸處布置脈內鑿巖巷道39，用中深孔或深孔43崩落礦石，采空區13用廢石和尾砂嗣后一次充填。采場的四角留保護天井的永久礦柱25，底柱24和間柱11用5％～8％水泥尾砂漿和廢石進行充填，便形成尾砂矸石充填法。見圖13和圖14。開采順序為上行開采，在一礦塊內先采底柱24和間柱11后充填礦柱的采空區，當礦柱充填膠結體已達到強度要求時，方可回采礦房13。本采礦方法同樣具有充填廢石和尾砂引起的優點，且用廉價的充填體來取代底柱24和間柱11，故礦石的回收率較高。但是本采礦方法的采準、切割工程量較大。一、采準切割工作礦塊構成要素礦塊沿走向布置，礦塊長度為30～50米，礦塊斜長為40～60米，間柱11(充填體)寬度為6米，底柱24(充填體)寬度為4～5米，礦塊的四角留保護天井9的永久礦柱25，其尺寸為8×8m2。見圖13和圖14。采準切割工作在礦體的下盤布置脈外運輸巷道8，其上部布置高頸漏斗27，用聯絡道12與充填巷道15和電耙巷道聯絡道36進行聯接，電耙巷道聯絡道36與各個下盤脈外電耙道37聯接后，電耙道37中開鑿漏斗38和電耙峒室28、天井聯絡道42。天井聯絡道42與天井9、天井與采場聯絡道10進行聯通。當礦房采空區進行充填時，開鑿充填聯絡道41。充填巷道15與其下部中段天井9、礦房中央充填井9相聯。二、礦柱回采礦房13回采之前，用淺孔留礦法回采底柱24和間柱11。1，底柱24回采底柱寬度為4～5米，回采底柱24之前，開鑿好脈外運輸巷道8及其上部的高頸漏斗27，其喇叭口正好在礦體下盤接觸處。采場行人及通風是經電耙道37、天井聯絡道42、天井9、天井與采場聯絡道10來進行的。底柱的回采及局部放礦、大量放礦工作與傳統的淺孔留礦法相同。回采底柱24后，方可充填其采空區。開拓、采準、探礦的掘進面廢石和5％～8％水泥尾砂漿經脈外運輸巷道8、聯絡道12、充填巷道15、天井9后，進行嗣后一次充填。2、回采間柱11間柱寬度為6米，回采間柱11之前，在礦體下盤圍巖中開鑿電耙巷道37和漏斗38。充填巷道15頂板標高以下部分的間柱用淺孔留礦法進行回采，其充填系統為該充填巷道15同一水平的脈外運輸巷道8、聯絡道12、充填巷道15所組成。采空區用廢石和5～8％水泥尾砂漿嗣后一次充填，充填標高為充填巷道15底板標高以下1米處，這一米部分充填8％～10％的水泥尾砂漿。充填巷道15以上的間柱11用水平分層尾砂膠結充填法進行回采，分層高度為2.5米，崩落2.5米礦石后，用人工手推車把礦石卸入天井9的放礦格，再經天井聯絡道42，礦石流至脈外運輸巷道8上部的漏斗27中。開采完充填巷道15底板標高以上5米處，便預制充填巷道15的模板(此時不留充填聯絡道41)，用10～12％水泥尾砂漿充填至該巷道頂板標高以上2.5米處。該標高以上的間柱11用5～8％水泥尾砂漿進行水平分層尾砂膠結充填。三、礦房回采礦房13回采之前，在礦體底部開鑿鑿巖巷道39，并在底柱24上側和兩邊間柱11的內側用淺孔留礦法開鑿切割槽40，切割槽寬度為3～4米，開鑿切割槽的目的是作為補償空間外，防止中深孔或深孔爆破對間柱11和充填巷道15的破壞。在鑿巖巷道39中用YGZ-90鑿巖機或QZJ-100B潛孔鉆機鉆鑿垂直中深孔或深孔43，用巖石炸藥、銨油炸藥和非電導爆管進行微差爆破。崩落的礦石經漏斗38流到電耙巷道37，再用電耙絞車和電耙29把礦石耙運至漏斗27中，漏斗的礦石卸入脈外運輸巷道8中的礦車16后進行礦車編組，電機車把礦車組運出脈外運輸巷道8。礦房采空區13的充填分兩部分。充填巷道15以下部分采空區13充填系統以該巷道水平的脈外運輸巷道8、聯絡道12、充填巷道15、充填聯絡道41所組成，且充填之前必須開鑿充填聯絡道41。充填巷道15以上部分采空區13充填系統以上部中段的脈外運輸巷道8、聯絡道12、充填巷道15、天井9、天井與采場聯絡道10、礦房中央充填井9所組成。粗尾砂漿和開拓、采準、探礦巷道的廢石經上述充填系統后，嗣后一次充填采空區。四、開采礦石價值不高的緩傾斜厚礦體時，可用傳統空場法(如房柱采礦法、分段采礦法)的礦房和礦柱回采方法，且留頂、底柱和間柱，有時留礦房內的礦柱，但是采掘順序上仍用上行開采方法，采空區仍用廢石和尾砂嗣后一次充填。這種方法雖然采礦成本低，采礦工藝簡單，但是礦石的損失率比較高。這種開采方法同樣具有廢石和尾砂充填采空區的優點。當使用本開采方法時，除了傳統的開采方法所開鑿的采準、切割巷道外，還要開鑿充填巷道15和充填聯絡道41和頂柱中的充填小井。3.傾斜礦床的開采3.1傾斜薄礦脈的開采傾斜礦床是采礦過程中比較難為開采的礦床，它的困難就在于工人在采場中工作時無法立腳，采場中的滾石會擊傷工人，這是開采傾斜礦床的最關鍵的一環。為了解決這些問題，我們使用簡易的無極單繩往復式索道臺車。見圖15、圖9、圖10。這種索道雖然運輸能力不大，但可用在坡度較大的地方，其設備及工程投資少，準備時間快，工藝簡單易行。單線往復式索道系統由驅動機44、拉緊裝置和尾輪45、牽引索46、拉緊裝置導向輪47、拉緊重錘48、驅動機的導向輪組49、固定式彈簧抱索器50、臺車51等組成。單線客運索道的牽引索(又是承載索)46用6×19繩纖維芯鋼絲繩，其直徑d＝15.5mm，繩速2-4m/s，繩結接頭長度L≥1000d＝15.5m，該部分鋼繩布置在承載繩的下側鋼絲繩中央，以便免受承載的拉力。驅動輪44和尾部游輪45直徑D≥80d＝1240mm，單槽，包角為170～180度，用橡膠或塑膠襯墊，增加其磨擦力。為了滿足調速性能的要求，最好用直流電動機拖動驅動輪44，電機功率為15KW，為了保證生產的可靠性和工人的安全，索道臺車系統做為I類負荷，必須配備兩個電源供電。索道臺車驅動裝置由人工操作。為了滿足臺車在采場中移動的需要，全部驅動裝置44安裝在平板車上，在充填巷道15的輕軌上來回移動。索道牽引時，為了防止驅動輪44向下偏斜，驅動輪44的軸用活動的套管桿件固定在充填巷道15壁旁工字鋼上，該工字鋼固定在充填巷道壁15中的錨桿上。尾部游輪45及槽鋼制成的拉緊裝置45用采場頂板的錨桿來固定，拉緊素的導向輪47也是用采場頂板的錨桿來固定。拉緊索有兩根鋼絲繩，其型號為6×37繩，直徑d＝11mm，拉緊索導向輪47有兩個，其直徑D≥40d＝440mm，拉緊重錘48為鑄鐵塊，有兩個拉緊重錘組，其拉緊程度視臺車51離底板的高度而定，一般離底板0.2～0.4米為宜。牽引索的導向輪組49由三個導向輪組成，其直徑D≥20d＝310mm，有兩個導向輪組49。用固定彈簧式抱索器50把臺車51固定懸掛在牽引索(承載索)46上，當坡度不大時抱索器50可用單鉗口，鉗口長度為60～70mm，當坡度較大時可用雙鉗口，鉗口長度為50～60mm，鉗口間距為400～600mm。單鉗口爬坡能力達80％，雙鉗口最大爬坡能力可達120％。固定彈簧抱索器50借助拉桿和4條鋼絲繩與臺車51進行聯接，拉桿可用螺母、螺桿結構，工人手搖螺桿端部手柄，可升降臺車51的高度。臺車51是一側折疊式臺板組成，主臺板與抱索器相聯，端部臺板與采場工作面聯接，主臺板與端部臺板之間用中間臺板進行聯接，中間臺板的個數根據爆破進尺的長度而定，但是臺板最大總長度＝分條寬度-1米。主臺板長×寬＝2×2m，其厚度為8mm鋼板，端部臺板長×寬＝2×2m，其厚度為8mm鋼板，且均勻分布30～40mm空眼。中間臺板角鋼框架上焊接10mm鋼筋，其間距為100mm。中間臺板長×寬＝2×2m。為了減少重量，中間臺板也可用塑料制品。主臺板和端部臺板四角上安裝螺桿螺母結構，工人手搖螺桿端部手柄把螺桿向下擰緊支撐整個臺板。為了保證生產的可靠性和工人的安全，經常維修和保養所有索道系統及電力拖動系統，在爆破之前，用草袋保護好上述系統。開采傾斜薄礦脈時，可用單線索道臺車的壁式尾砂矸石充填法，它可以取代傳統的全面留礦法。開采傾斜薄礦脈時，開采順序、采準切割、礦塊回采、充填、底柱回采、采礦方法的優、缺點等，完全與緩傾斜薄礦脈的開采方法相同，本節不再重復。但是采場內的行人、鑿巖、裝藥、制作鋼筋砼點柱時制模板、綁鋼筋、澆注混凝土、粘貼尼龍編織帶等項工作，必須在簡易單線索道臺車上進行。充填廢石和尾砂時，在充填分條上布置人行梯子，隨著充填表面的提高，隨時撤掉部分梯子。3.2傾斜密集平行脈的開采開采傾斜密集平行脈的開采順序、采準切割、礦塊回采、充填工作、底柱回采、采礦方法的優缺點等完全與緩傾斜密集平行脈的開采一樣，本節不再重復。見圖11、圖9、圖15。開采傾斜密集平行脈時用組合壁式尾砂矸石充填法代替傳統的全面溜礦法。傾斜平行脈中單礦脈的開采完全與傾斜薄礦脈的開采一樣，礦塊開采使用壁式尾砂矸石充填法，工人在簡易單線索道臺車上進行采場內的作業。3.3傾斜中厚和厚礦脈的開采開采傾斜中厚和厚礦脈的特點是把傾斜中厚和厚礦脈分為若干個分層，每個分層用傾斜薄礦脈的壁式尾砂矸石充填法進行開采，下部分層采空區13用廢石、尾砂充填后，與上部礦層接頂部位35(約0.5米)用8％～10％水泥尾砂漿充填，以便開采上部礦層時作為較硬的底板，減少電耙29耙礦過程中的貪化，也加強鋼筋砼點柱30基礎穩定性。傾斜中厚和厚礦脈的開采方法完全與緩傾斜中厚和厚礦脈的開采方法相同，所不同的是工人在采場內工作時，在單線往復式索道臺車51上作業。見圖15、圖12、圖9。傾斜中厚和厚礦體中單分層的開采方法完全與傾斜薄礦體的開采方法相同，也與緩傾斜薄礦脈的開采方法相似，即傾斜中厚和厚礦脈的中段和分層的開采順序、采準切割、礦房回采、底柱回采、充填工作以及采礦方法的優、缺點，基本上相同或相似緩傾斜中厚和厚礦脈的開采方法，本節不再重復。傾斜中厚和厚礦脈也可以用爆力運礦采礦法。3.4爆力運礦采礦方法爆力運礦采礦法一般適用于傾斜中厚和厚礦脈的開采，它要求底板較平整。根據礦巖穩固程度、礦體傾角、礦體厚度以及沿傾斜底板變化情況，可分為階段爆力運礦空場法和分段(分為高、低分段)爆力運礦空場法。該方法憑借炸藥爆破時的動能及礦體傾角引起的位能，把礦石拋擲和滾動到底盤漏斗38中，工人不進入爆破頂板下采場13內，工作安全，采礦成本低。被采空的礦房13用廢石和尾砂進行嗣后一次充填，故仍具有上行開采尾砂矸石充填法的優點。一、采準切割工作礦塊構成要素用階段爆力運礦法時礦塊傾斜長度為30～50米，用高分段時分段傾斜長度為20米左右，用低分段時分段傾斜長度為12米左右。礦塊長度一般為深孔爆破50米左右，中深孔爆破40米左右，礦塊內不留頂柱，底柱24寬度為6米～8米，間柱11的寬度為6米，漏斗38間距為6米，鑿巖上山39間距為中深孔14～20米，深孔40～50米。采準切割工作見圖16和圖17。在礦體的下盤布置中段脈外沿脈運輸巷道8，沿脈運輸巷道8用天井9聯接間柱11中的上山天井及其聯絡道10、底柱24中的電耙巷道28、拉底巷道及其聯絡道14、上部中段充填巷道15和充填聯絡道41。沿脈運輸巷道8用聯絡道12聯接本中段的充填巷道15和充填聯絡道41和下部中段天井9及礦房中央充填井9。采場中礦石經漏斗38和電耙巷道37、溜礦井27放至沿脈運輸巷道8中的礦車16中。上下中段拉底巷道14之間，可開鑿鑿巖上山天井39，鑿巖上山巷道的個數和間距是由鑿巖爆破種類和參數來決定。二、礦房回采回采順序一般爆力運礦回采的炸藥消耗比正常回采炸藥消耗多0.5～1.0倍，當深孔或中深孔進行爆破時，無法保護水泥尾砂膠結體的間柱11和底柱24及其內的巷道，故本采礦方法必須留原礦體的間柱11和底柱24。采掘順序上先采礦房、充填采空區后，方可進行礦柱回采工作。礦房內沿傾斜由下往上進行回采，鑿巖上山天井39之間以相同的速度推進，保持一條直線的工作線。礦房回采在礦房的下部兩側沿垂直走向方向用淺孔留礦法開鑿切割立槽，槽寬4米，槽長5米左右。先利用拉底巷道14開鑿垂直扇形深孔或中深孔，以切割立槽為自由面向兩側依次進行爆破，便形成補償空間40。礦房回采是在鑿巖上山天井39內打傾斜扇形中深孔或深孔43，由下而上分次爆破、爆破步距視底部漏斗38容積而定。爆力運礦回采的炸藥消耗比正常回采炸藥消耗多0.5～1.0倍，其消耗量隨運距增大、傾角變緩、厚度變薄而增加。采場的爆力運搬具有爆力拋擲運距和重力滾動運距。使用本方法時，選擇好合理的礦塊結構參數和爆破參數，保證有效的運距。不使底板殘留礦石，在迫不得已的情況下，采場內使用電耙，作為輔助運搬。三、充填工作當礦房回采結束后，方可進行采空區的充填工作。當充填充填巷道15以下部分采空區時，尾砂漿和開拓、采準、探礦掘進面的廢石經該水平的脈外運輸巷道8、聯絡道12后，運至間柱11中的充填巷道15，再經充填聯絡道41和礦房中央充填井9把尾砂漿和廢石直接充填采空區13。當充填充填巷道15以上部分采空區時，尾砂漿和廢石經上一中段脈外運輸巷道8、聯絡道12、充填巷道15后，經天井9、充填聯絡道41和礦房中央充填井9把廢石和尾砂漿充填采空區13。四、礦柱回采充填工作結束后，可進行礦柱回采工作。回采底柱24時，電耙巷道37的另一側開鑿一排漏斗付川38，在漏斗付川38中向上打扇形炮孔，崩落的底柱礦石經電耙道37中的電耙29把礦石耙運至小溜井27。放礦工作是復蓋巖下放礦，其損失率及貧化率是較高的。回采間柱時，在上山天井10中能回收的下部間柱中打扇形炮孔，崩落的礦石經漏斗38流至電耙巷道37中，再用電耙29把礦石耙運至小溜井27。因在復蓋巖下放礦，其損失率及貧化率較高，且間柱11的上半部分作為永久礦柱。4，不穩定礦床的開采當開采礦石價值較高的不穩固礦床時，一般采用充填法；開采礦石價值較低的不穩固礦床時，一般采用崩落法。無論用什么方法開采，其關鍵問題在于如何保護采場和巷道、硐室的頂板。本節重點介紹注漿錨桿新工藝，以解決巷道和采場的護頂問題。4.1注漿錨桿新工藝注漿錨桿新工藝是注漿工藝和錨桿技術巧妙相結合的新工藝方法，這種新工藝的成功在于使用三瓣逆止閥。注漿錨桿工藝的特點是不僅具有全長粘結型錨桿的局部錨固的特點，而且還具有注漿漿液向注漿孔(錨桿孔)四周的裂隙中壓力充填，使錨桿孔四周巖石固結成整體，增加錨桿孔周圍巖石的穩定性和隔水性，因此本工藝具備了單純錨桿支護所沒有的特點一大范圍增強頂板巖石的穩定性。因此它不僅適用于裂隙發育的圍巖和礦石，而且也適用于層狀和其他類型的不穩固礦床。利用注漿錨桿新工藝，有的礦床可以把原崩落法改為空場法，例如分段崩落法改為分段空場法。一，氰凝--水泥混合漿注漿錨桿工藝氰凝--水泥混合漿一般適用于重要的工程及礦石價值高的采場和巷道的護頂工作。1.注漿漿液和注漿原理注漿漿液使用氰凝(聚氨酯類化學注漿材料)--水泥混合漿液，其材料配比如下①予聚體本方法使用的予聚體有兩種，即TT-1和TT-2。其材料性能見下表</tables>甲苯二異氰酸酯(TDI)中多異氰酸酯-NCO與聚醚中羥基-OH反應形成聚氨酯，異氰酸酯與水反應生成二氧化碳，異氰酸酯又與水解生成的中間產物反應疫聚合體發生交聯。這些反應生成的聚氨酯及其與水反應生成的脲的衍生物借助CO2形成的壓力，二次滲透到裂隙，凝固后粘結強度值可達10kg/cm2左右。二官能團聚醚(N204)HO-R-OH中官能團R的鏈結構愈長，與多異氰酸酯反應生成的凝膠體彈性越好。三官能團聚醚與多異氰酸酯反應生成空間網狀結構的凝膠體，其強度較高。甲苯二異氰酸酯(TDI)性能規格為分子量174.-NCO含量48％，比重1.22g/cm3，粘度～244厘泊。聚醚樹脂的性能規格如下</tables>②溶劑(稀釋劑)和增塑劑溶劑采用⑤號稀釋劑，其配比為鄰苯二甲酸二丁酯∶丙酮＝1∶1。丙酮是親水性或憎水性有機溶劑，其稀釋效果較強，降低予聚體的粘度，提高漿液的可注性及滲透性，擴大漿體的注漿半徑，由于它親水性好，促使加快膠凝時間。鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)不僅是溶劑，而且又是增塑劑，它可以提高固結物的彈性和韌性，還可以降低漿液的粘度。③表面活性劑吐溫-80(聚氧化乙烯山梨糖醇酐油酸酯)可提高漿液在水中的分散性和催化劑在漿液中的分散性，使得予聚體與水的反應均勻。④催化劑三乙胺用于促進漿液與水的反應，控制發泡量。三乙胺(C2H5)3N中氮原子受斥電子基團的影響有較強的電負性，它破壞了-NCO化學鏈的穩定性，提高了-NCO同水和羥基化合物反應的活性，而它本身并不引入反應分子結構中去，使漿液處于活潑狀態，漿液一旦與水接觸，它激發反應過程。三乙胺的加入量，根據凝膠時間的需要而定，一般0.1～0.5％為宜，有時可以不加入。⑤阻緩劑苯磺酰氯能延緩漿液與水的反應速度，使漿液保持良好的滲透能力。當需要延緩凝固時間時可加入0.5％苯磺酰氯。⑥水予聚體漿液遇水之前是比較穩定的，遇水后反應開始，粘度增加，逐漸形成不溶于水的聚合體，有較高的機械強度。漿液遇水反應時放出CO2，使漿液膨張，向四周二次滲透擴散，擴大滲透半徑和固結體積比。并且隨著壓力的增高，漿液膨脹受到限制而形成的聚合體將越緊密，強度和抗滲性也隨之提高。一般用水量為漿液總體積的6％。本漿液可以用催化劑或阻緩劑的用量來控制凝固時間。2.注漿錨桿漿液的制作按計算量稱取甲苯二異氰酸酯(TDI)加到帶有液封的干燥三口瓶中，在劇烈攪拌下漫漫滴加聚醚，反應溫度控制在50±2℃左右，并定期取樣分析-NCO含量，當-NCO百分比分析值達到理論終點值時，降溫出料，并將予取體保存在密封干燥容器中。按配方做成予聚體后，在錨桿孔中注漿之前按配方加入丙酮、鄰苯二甲酸二丁酯、400#普通水泥、標準砂(骨料)攪拌均勻后裝入人工注漿泵內。一般標準砂∶漿液＝3∶1。注漿之前，封閉好錨桿孔。用人工注漿泵進行注漿時，便把三乙胺、吐溫-80和水加入注漿液內。一般加入注漿體容積的6％水和漿體重量的0.1％三乙胺。如果不需要加快凝固，可以不加入三乙胺。這種注漿液能灌注0.2～0.5mm寬的裂縫，如不加入三乙胺，膠凝時間為1～2小時，如加入0.1％三乙胺，膠凝時間為0.5～1小時。為了工人的安全，操作時必須帶好勞動保護手套和勞動服及面具等防護用具，防止漿液與人體直接接觸。3，注漿錨桿工藝根據頂板巖石的穩定性和巖層賦存情況以及工作需要，決定錨桿長度和直徑，有可能用一般錨桿，有可能用長錨索。注漿之前進行壓力實驗，其目的是清洗裂隙中的泥和充填物，增加裂隙的粘結強度。另外通過實驗，選取注漿的技術參數和材料配比。注漿錨桿工藝的關鍵問題是巧妙地使用了三瓣逆止閥55，三瓣逆止閥55是丁睛橡膠或彈性軟聚氨酯材料制成的，各瓣之間相互交叉咬合，咬合的尖部始終指向漿液出口方向。見圖18中55。注漿工作使用人工注漿泵和人工加壓泵(另報專利)。見圖18。來自注漿泵的注漿液52通過橡膠管58、聯接套管57、封孔塞54、逆止閥55、壓逆止閥墊圈56后，進入錨桿孔43內，孔內注漿液52上部的氣體通過塑料管53經過封孔塞54后往外排出。橡膠管58套在聯接套管57后，用鐵絲59綁緊。封孔塞54是鐵制品，其表面用橡膠皮粘貼，其上部用墊圈56壓緊固定逆止閥55。封孔塞54上有兩個孔，一個是螺桿螺母結構連接的聯接套管57和進漿孔，另一個是通過塑料管的排氣孔。排氣的塑料管頂尖應處在錨桿孔孔底。當排氣的塑料管53出漿時，便說明注漿液已到錨桿孔孔底，此時結束第一步注漿，拿掉塑料管53，并用封孔塞子61把排氣孔塞緊。錨桿孔的第二步注漿是加壓注漿，由人工加壓泵來完成。它所產生的壓強是人工注漿泵的4～9倍，使得錨桿孔的漿液在高壓下一次滲透到巖石裂縫中。加壓注漿結束后，卸掉錨桿孔的聯接套管57，并立即清洗注漿泵、加壓泵、橡膠管、聯接套管等，否則漿液被凝固后，將會報廢如上設備和材料。注漿工作結束后，便安裝金屬錨桿60，其長度根據需要而定，如果認為注漿體的錨固力不夠時，金屬錨桿件應到孔底，否則反之。如果進行采場頂板圍巖的護頂或巷道、硐室護頂時，金屬錨桿件應到錨桿孔孔底，如果分段崩落或分段空場法的礦體中鑿巖巷道的護頂時，其錨桿的金屬桿件長度為0～0.5米，避免放礦漏斗中金屬桿件阻擋礦石下放而引起的礦石損失。當注漿液開始凝固時，螺紋鋼制成的錨桿件60通過封孔塞54的中央孔插入錨桿孔43內。注漿液凝固后，在螺紋鋼60上套托盤62、墊圈63后，再用螺母64擰緊，托盤62托住巖體。如果需要掛金屬網時，可在金屬錨桿件60的尾部焊接圓鋼鉤子，掛金屬網，根據需要也可以噴射砼，便形成金屬網噴射砼支護。人工注漿泵可產生1.3kg/cm2的壓強，人工加壓泵可產生5～12kg/cm2的壓強，此時錨桿孔孔底注漿液壓強可達4～11kg/cm2。注漿錨桿支護的錨桿錨固力可達8～20噸，它是根據注漿材料、巖石穩定性、錨桿類型、金屬桿件的長短等不同而不同。注漿錨桿工藝是簡單易行，適宜用在采礦場和巷道、硐室的護頂工作。二、水泥漿類注漿錨桿工藝1，膨脹性水泥漿一般適用于礦石價值較高的采場和巷道的護頂中，它是由硅酸鹽膨脹水泥或快凝膨脹水泥或膨脹性不透水水泥與水配制而成，其水灰比為0.5∶1～2∶1之間。水灰比是根據巖石的穩定性、裂隙的發育情況、注漿的用途不同而不同。膨脹性水泥漿注漿錨桿工藝具有漿液凝固時發生膨張，使漿液二次滲透到巖石的裂隙中，增加錨桿本身的錨固力，且加固錨桿周圍巖體，提高錨桿周圍巖體的穩定性。2，水泥漿注漿錨桿工藝一般適用于礦石價值較低的采場和巷道護頂中，水泥漿注漿液的水灰比為0.5∶1～2∶1之間。我們用人工注漿泵和人工加壓泵來加壓注水泥漿，使錨桿孔內水泥漿一次加壓滲透到周圍巖石的裂隙中，以此達到加固錨桿孔周圍巖石的目的。3，水泥-水玻璃漿適用于礦石價值中等的采場及巷道的護頂中，其配方如下<tablesid="table3"num="003"><tablewidth="709">原料規格要求作用用量比例主要性能水泥400#或500#普通硅酸鹽水泥主劑11、凝膠時間可控制在幾秒至幾十分鐘。水玻璃模數2.4～3.4濃度30～45Be主劑0.5～12、抗壓強度為5～20MPa。氫氧化鈣工業品速凝劑0.05～0.2磷酸氫二鈉工業品緩凝劑0.01～0.03</table></tables>工人用人工注漿泵和人工加壓泵把水泥-水玻璃漿液加壓注漿到錨桿孔內，錨桿孔內漿液借助漿液的壓力一次滲透到周圍巖石裂隙中，加固周圍巖石，提高頂板巖石的穩定性和錨桿的錨固力，達到了錨桿工藝和注漿工藝的目的。這種材料的結石率為100％，結石體抗壓強度可達10～20MPa，結石體滲透系數為10-3cm/s，適用于0.2mm以上的裂隙中。該漿液的材料來源豐富、價格便宜。水泥漿類注漿錨桿工藝的注漿過程、安裝錨桿等工藝，在前面已介紹，本節不再重復。4.2不穩定礦床的開采開采不穩定的有些礦床可以用注漿錨桿工藝護頂的空場法取代傳統的崩落法和充填法，這樣不僅大幅度降低損失率、貧化率，發揮了空場法和嗣后用廢石和尾砂一次充填采空區的優點(簡稱注漿錨桿護頂尾砂矸石充填法)。一、急傾斜不穩定礦床的開采下面以具體實例來進一步說明。1，開采技術條件與采礦方法選擇某礦床礦體傾角為60～80°礦體厚度14～16m，礦石價值較高，礦石和圍巖均不穩固，裂隙較發育。地表有森林，允許地表陷落。根據開采技術條件，傳統的采礦方法中可以選擇分段崩落法或者上向進路充填法，但是分段崩落法具有損失貧化率高，上向進路充填法具有采礦成本高的缺點，因此要尋找損失貧化率較低，采礦成本較低，保證生產安全的采礦方法。注漿錨桿工藝護頂的分段空場法及采空區嗣后一次充填廢石和尾砂的方法基本能滿足上述要求。注漿錨桿工藝中選用的注漿材料為水泥-水玻璃漿液，其配比及注漿錨桿工藝過程前面已論述。2，采準切割工作礦塊沿走向布置，中段高度為40～60米，礦塊長度為40～50米，礦塊寬度為礦體厚度，人工假頂頂柱厚度0.5米，留底柱，間柱厚度為6-8米，以尾砂膠結體取代間柱礦量。見圖19、圖20、圖21。在礦體的下盤布置脈外電耙道8，它與拉底巷道14用漏斗付川12進行聯接，本中段的天井9可作為行人、通風、材料運搬之用，下中段天井可作為本中段的放礦溜井9，上中段的天井可作為本中段的廢石溜井9。天井9用天井聯絡道10與鑿巖巷道39進行聯接。穿脈巷道7與電耙道8、充填巷道15(尾砂膠結體間柱11內)進行聯接。在礦體中央沿脈巷道8與充填巷道15進行聯接，沿脈巷道8上部布置漏斗27，并保留底柱25。在礦體與上盤圍巖接觸處開鑿脈內天井9(尾砂膠結體間柱11內)，并用天井聯絡道10(間柱11內)與采場13進行聯接。在采準切割巷道中不穩固的地段用注漿錨桿工藝43支護，在圍巖中的注漿錨桿43可用金屬錨桿件，而礦石中的注漿錨桿43用水泥-水玻璃注漿錨桿加短的金屬錨桿件。3，間柱11回采間柱用水平分層尾砂膠結充填法進行回采，膠結體配比為含水泥8％～10％，在間柱11內有充填巷道15、天井9和天井聯絡道10，因此充填過程中用模板留好這些巷道。采場中采下的礦石裝入人工手推車后運至天井9的放礦格內，放礦格內礦石經漏斗放入穿脈運輸巷道7中的礦車16內。充填的水泥尾砂漿經上中段穿脈運輸巷道7、充填巷道15、天井9進入間柱11的采場內。4，礦房13回采間柱11的尾砂膠結體凝固后方可回采礦房13。礦房回采時，首先用淺孔留礦法開鑿切頂空間和切割槽40，切頂40是礦體上盤處進行，切割槽40是礦房13一側進行，切頂時隨著工作面的向上推進，邊進行回采，邊向不穩固的上盤圍巖進行注漿錨桿支護(金屬錨桿)，以提高上盤圍巖的穩定性和生產中的安全性，減少貧化率。切頂的礦石經漏斗27放至沿脈巷道8中的礦車16中，礦車16經沿脈巷道8、充填巷道15后，運至穿脈運輸巷道7中。切割槽40的礦石經漏斗付川12流至電耙道8后，用電耙29耙運至礦石溜井9中。切頂和切割槽均進行局部放礦，不進行大量放礦，其目的是用礦房中保留的礦石來進行護頂。切頂和切割槽40回采工作結束后，在鑿巖巷道39中用YGZ-90鑿巖機打垂直中深孔43，微差擠壓爆破1～3排孔，爆破的礦石進行局部放礦，其目的是礦房內礦石保護頂盤圍巖；當礦房13的礦石全部采完后方可進行大量放礦。采下的礦石經漏斗付川12流至電耙道8，再用電耙29把礦石耙運至放礦溜井9中；或者采下的礦石經漏斗27放至沿脈巷道8中的礦車16中。為了順利進行放礦工作，鑿巖巷道39的護頂使用水泥-水玻璃注漿錨桿工藝，且使用短的金屬桿件，避免長金屬桿件在漏斗付川12或漏斗27中阻擋礦石下放而引起的礦石損失。5，充填工作開拓、采準、探礦時掘進面的廢石和廢石溜井9中放出的廢石經穿脈巷道7、充填巷道15充填采空區13。尾砂漿經穿脈巷道7、充填巷道15充填采空區13。在充填巷道15中，邊充填廢石和尾砂，邊前進，直至采空區13充滿為止。在充填巷道15底板以下0.5米空間26用5～8％的尾砂水泥漿充填，以便回收底柱25時礦石落在硬地板，減少貧化。6，底柱25的回收底柱25是在沿脈巷道8中后退式進行回收，淺孔或中深孔崩落的礦石用裝巖機進行裝礦。因為復蓋巖下放礦，其損失率、貧化率較高，能回收50％～60％底柱礦量。二，緩傾斜不穩定礦床的開采不穩定的緩傾斜薄脈、中厚礦脈、密集平行脈的開采方法與穩定的礦脈開采方法基本相同，不同的是壁式尾砂矸石充填法中鋼筋砼點柱的間距適當地縮短，在采場和巷道中用注漿錨桿工藝進行護頂。不穩定的緩傾斜厚礦脈開采與穩定礦脈的開采方法基本相同，即在礦體下盤圍巖中布置漏斗38及電耙巷道37，在鑿巖巷道39中打中深孔或深孔，不同的是先進行礦體上部的切頂工作，并用注漿錨桿工藝加強頂板圍巖的穩定性，鑿巖巷道39和其他巷道中，用注漿錨桿工藝加強護頂工作三，傾斜不穩定礦床的開采不穩定的傾斜薄和中厚礦脈、密集平行脈的開采與穩定的礦脈開采一樣采用單線往復式索道臺車的壁式尾砂矸石充填法，不同的是采場和巷道中用注漿錨桿工藝加強護頂工作，適當地縮短采場中鋼筋砼點柱的間距。不穩定的傾斜厚礦體的開采與穩定的傾斜厚礦體開采基本相同，不同的是礦體與上盤圍巖接觸處進行切頂，并用注漿錨桿工藝來增強頂板巖石的穩定性。在鑿巖巷道39和其他巷道中用注漿錨桿工藝加強護頂。總之，開采不穩定礦床時，若能夠用注漿錨桿工藝穩定采場和巷道頂板時，則使用注漿錨桿工藝的上行開采尾砂矸石充填法或壁式尾砂矸石充填法，否則使用傳統的崩落法或下向充填法。權利要求1.地下礦山采礦新工藝，其特征在于A、礦床開采全深度內，任意選擇富礦中段作為首采中段，由此一次或分段上行開采；B、礦塊中不留頂柱，只留底柱；C、開采急傾斜礦床和厚礦床時，用尾砂膠結充填法先采間柱，用空場法后采礦房，廢石和尾砂一次充填采空區，最終開采底柱；緩傾斜和傾斜單脈、密集平行脈、中厚礦脈開采用壁式、組合壁式、分層壁式尾砂矸石充填法，且傾斜礦體使用單線索道臺車；不穩定礦床開采用注漿錨桿護頂的壁式或尾砂矸石充填法。全文摘要地下礦山采礦新工藝是礦床中首先開采富礦中段，由此上行開采。急傾斜和厚礦脈開采用尾砂矸石充填法，礦塊中不留頂柱，只留底柱。緩傾斜和傾斜單脈、平行脈、中厚脈開采用壁式、組合壁式、分層壁式尾砂矸石充填法，且傾斜礦體使用單線索道臺車；不穩定礦床開采用注漿錨桿護頂的壁式或尾砂矸石充填法。使用本發明，將提高投產初期效益，縮短還本年限，提高資源回收率15～20％，且處理采空區，保護地表，取消廢石場，減少環境污染，保護生態環境。文檔編號E21C37/00GK1162690SQ9611522公開日1997年10月22日申請日期1996年4月12日優先權日1996年4月12日發明者崔正洙申請人:崔正洙