空氣柱成井后退回采嗣后充填采礦法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種礦巖欠穩條件下厚大金屬礦床的空氣柱成井后退回采嗣后充填米礦法。該方法主要適用于傾角30?50° ,水平厚度25m以上,上盤圍巖穩固但礦體較破碎,且要求作業安全性高、生產能力大、效率高的厚大傾斜礦體機械化開采。
【背景技術】
[0002]目前對于上盤圍巖穩固的極厚大破碎傾斜礦體的開采，國內外較普遍采用無底柱分段崩落法、分段空場嗣后充填法及進路式膠結充填采礦法，如專利CN101718196 A公開的“一種松軟破碎礦體開采方法”采用無底柱分段崩落采礦方法，該方法雖工藝簡單、安全性高、生產能力大，但缺點是貧化損失率大，對于高品位礦體開采是不允許的，且易造成地表塌陷；專利CN 103075156 A公開的“一種棋盤式礦房預護頂上向中深孔落礦分段充填采礦法”，該法將極厚大破碎礦體垂直走向劃分回采單元減少上盤及頂板暴露面積，在分段鑿巖平巷內采用錨桿加金屬網預支護頂板，以中深孔進行回采，雖然該法機械化程度高、貧損率小，但每次充填養護后都要重新打切割井，費時費力嚴重影響了回采進度。專利CNlOl 158287 A公開的“一種蜂巢結構膠結充填采礦法”采用一種變形的下向進路膠結充填法，將大斷面六邊形進路分上下兩次爆破回采，上部爆破后提供自由面和補償空間，提高爆破效率，雖然較傳統進路法，該法利用蜂巢結構穩定性好、作業安全、生產能力大、充填效率高、貧損率低，但進路采礦法工序復雜，管理復雜。
[0003]對于上盤圍巖穩固的極厚大破碎傾斜礦體，且要求生產能力大、安全性高、貧損率低的礦體開采，目前尚無有效的開采方法。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種空氣柱成井后退回采嗣后充填采礦法，其為一種安全、高效、生產能力大、低貧損的上盤圍巖穩固的厚大破碎傾斜礦體空氣柱成井后退回采嗣后充填采礦法。
[0005]本發明的技術方案如下:
空氣柱成井后退回采嗣后充填采礦法，其主要特征是:
①垂直礦體走向劃分一步礦房采場和二步礦柱采場，礦房采場和礦柱采場交錯布置，礦房和礦柱的寬度均為10~12m ；
②在礦體聞度上將整個中段礦房和礦柱分別分成若干個10~15m的分段,各分段間由斜坡道連接；
③每個采場從礦體上盤向下盤用中深孔退采，視采場頂板穩定情況，退采單元的長度8?1m ；
④退采單元出礦完畢，緊靠未爆礦體布置空氣柱；
⑤充填養護后，直接爆破成槽。
[0006]在垂高上劃分分段進行采準工作，垂直走向每隔10~12m劃分采場，退采單元長度10~12m;從礦體上盤向下盤退采，每退采一個單元，充填養護后再進行下一礦段的回采工作。
[0007]采用中深孔落礦鏟運機出礦，每個采場自礦體上盤至下盤回采。
[0008]空氣柱從上分段穿脈放下，緊靠未爆礦體布置在礦房或礦柱中央位置，斷面尺寸2mX 2m，充填料填實采空區后，空氣柱底部應可承受住充填料帶來的水頭壓力。
[0009]充填體凝固后，分兩次爆破形成中深孔爆破自由面；第一次，靠近空氣柱部分礦體利用撤走空氣柱后形成的空腔作為自由面爆破成井；第二次，兩側礦體利用切割井作為自由面爆破成槽。
[0010]開采時對采區充填體變形、自立性等情況進行全程觀測，根據現場情況，調整包括充填配比和采場跨度在內的參數。
[0011]本發明的積極效果在于:其一，利用空氣柱在充填體內創造的空腔直接爆破成槽；其二，每個回采單元的頂板均是上盤穩固圍巖，能實現極厚大破碎傾斜礦體的安全、高效與低貧損開采。其三、省去了施工天井環節，提高了工作效率，節省了開采成本。
[0012]本發明鑿巖、爆破、出礦、支護全部采用無軌設備，具有開采安全性高，資源損失小，機械化程度高，勞動強度低，生產能力大，回采時間短等特點。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明采礦方法結構示意圖。
[0014]圖2為圖1的II一II剖面圖。
[0015]圖3為圖1的III一III剖面圖。
[0016]圖4為圖1的IV — IV剖面圖。
[0017]圖5為回采單元分布形式及回采順序圖。
【具體實施方式】
[0018]本發明的方法如下:
(1)、在垂高上將礦體劃分分段進行采準，沿碎體走向劃分采場作為回采單元，每個采場用中深孔從上盤向下盤退采，多分段同時回采，控制采場頂板暴露面積，每回采一個礦段單元，充填養護后再進行下一礦段的回采工作；
(2)、采用中深孔落礦，鏟運機出礦，自礦體上盤向下盤回采，為安全出礦，下盤回采單元因控頂距過高，可用遙控鏟運機對崩落礦石進行回收；
(3)、空氣柱從上分段穿脈放下，緊靠未爆礦體布置在礦房(或礦柱)中央位置，斷面尺寸2mX 2m，充填料填實采空區后，空氣柱底部應可承受住充填料帶來的水頭壓力；
(4)、充填體凝固后，孔分兩次爆破成槽。第一次,靠近空氣柱部分礦體利用撤走空氣柱后形成的空腔作為自由面爆破成井；第二次，利用第一次爆破形成的切割井作為自由面爆破成槽；
(5)、開采時對采區充填體變形、自立性等情況進行全程觀測，根據現場情況，調整充填配比和采場跨度等參數。
[0019]下面結合附圖和實施例進一步說明本發明。
[0020](I)、如圖1至圖5，在垂高上將礦體劃分分段進行采準，沿碎體走向劃分采場作為回采單元，每個采場用中深孔從上盤向下盤退采，分段高為10m，留5m頂柱6，礦房礦柱等尺寸布置，寬度均為8m，采場長度為礦體水平厚度。礦房(或礦柱)在垂直走向方向上劃分成4~5個回采單元，每個回采單元長10m~12m，其詳細分布形式和開采順序見圖5(圖中①、②、
③、④、⑤代表各回采單元的回采順序);
(2)、采準工程:用下盤脈外分段平巷7和集中出礦溜井8的無軌采準方式。脈外分段平巷7沿礦體走向布置在礦體下盤，各脈外分段平巷7通斜坡道相聯；同時在中段運輸平巷I旁邊掘進溜礦井8，通過溜井聯絡道與脈外分段平巷7聯通；在分段運輸平巷內每隔12m向礦體掘進穿脈4至礦體上盤；
(3)、采場支護:采場支護地點為采場頂板、穿脈，回采時，支護方式采用Pluton-17錨桿臺車支護頂板，局部比較破碎地段采用錨桿與金屬網聯合支護；
(4)、采場鑿巖:中深孔無軌設備開采,使用SandvikDL330-5中深孔鑿巖臺車在穿脈4內打上向中深孔，孔徑60?65mm ;拉槽中深孔鑿巖參數為排距1.0?1.2m，孔底距2.0m,回采區中深孔鑿巖參數為排距1.4m，孔底距2.0?2.4m ;
(5)、采場爆破:爆破使用粉狀銨梯炸藥和非電毫秒差導爆管，采場全面拉開后進行分次爆破，為減小爆破振動，每次爆破2?3排，后退式開采。除回采單元①需鑿巖爆破形成切割槽5外，其余切割槽通過兩次爆破成型，第一次，靠近橡膠氣柱3部分礦體利用撤走空氣柱后形成的空腔作為自由面爆破成井；第二次，利用第一次爆破形成的切割井作為自由面爆破成槽；
(6)、采場出礦:出礦采用1'(?0-25(?0柴油鏟運機和遙控鏟運機聯合出礦。如回采單元①和回采單元②的上盤三角部分，可用柴油鏟運機出礦；當控頂距大于10m，為保障人員安全，采用遙控鏟運機出礦，礦石經中段出礦橫巷2，倒入放礦溜井；
(7)、采場通風:新鮮風流由主斜坡道進入脈外分段平巷，通過穿脈進入采場，清洗工作面后，污風經采空區排到上分段穿脈，再經回風井，排至地表；
(8)、采場充填:一個回采單元回采完后，在穿脈4內砌筑充填擋墻，從上分段穿脈放下空氣柱并緊靠未爆礦體中央位置布置，充氣后向采空區充入充填材料；最上分段充填需在頂柱6內掘進充填回風平巷10聯通上中段運輸平巷再進行充填。
[0021]采場寬度、退采單元長度、充填料配比及膠結充填體9強度等均通過礦巖力學參數試驗、力學分析與數值模擬分析獲得。
【主權項】
1.空氣柱成井后退回采嗣后充填采礦法，其主要特征是: ①垂直礦體走向劃分一步礦房采場和二步礦柱采場，礦房采場和礦柱采場交錯布置，礦房和礦柱的寬度均為10~12m ； ②在礦體聞度上將整個中段礦房和礦柱分別分成若干個10~15m的分段,各分段間由斜坡道連接； ③每個采場從礦體上盤向下盤用中深孔退采，視采場頂板穩定情況，退采單元的長度8~10m ； ④退采單元出礦完畢，緊靠未爆礦體布置空氣柱； ⑤充填養護后，直接爆破成槽。
2.根據權利要求1所述的空氣柱成井后退回采嗣后充填采礦法，其特征在于:在垂高上劃分分段進行采準工作，垂直走向每隔10~12m劃分采場，退采單元長度10~12m ;從礦體上盤向下盤退采，每退采一個單元，充填養護后再進行下一礦段的回采工作。
3.根據權利要求1所述的空氣柱成井后退回采嗣后充填采礦法，其特征在于:采用中深孔落礦鏟運機出礦，每個采場自礦體上盤至下盤回采。
4.根據權利要求1所述的空氣柱成井后退回采嗣后充填采礦法，其特征在于:空氣柱從上分段穿脈放下，緊靠未爆礦體布置在礦房或礦柱中央位置，斷面尺寸2mX 2m，充填料填實采空區后，空氣柱底部應可承受住充填料帶來的水頭壓力。
5.根據權利要求1所述的空氣柱成井后退回采嗣后充填采礦法，其特征在于:充填體凝固后，分兩次爆破形成中深孔爆破自由面；第一次，靠近空氣柱部分礦體利用撤走空氣柱后形成的空腔作為自由面爆破成井；第二次，兩側礦體利用切割井作為自由面爆破成槽。
6.根據權利要求1所述的空氣柱成井后退回采嗣后充填采礦法，其特征在于:開采時對采區充填體變形、自立性等情況進行全程觀測，根據現場情況，調整包括充填配比和采場跨度在內的參數。
【專利摘要】本發明公開了一種礦巖欠穩條件下厚大金屬礦床的空氣柱成井后退回采嗣后充填采礦法。在垂高上劃分分段進行采準，沿碎體走向劃分采場作為回采單元，每個采場用中深孔從上盤向下盤退采，多分段同時回采，控制采場頂板暴露面積。每開采一段，出礦完畢，將空氣柱從上分段鑿巖巷道放下，緊靠未爆礦體布置；充填養護后，后排1~2排炮孔分兩次爆破成槽。采場寬度、每次回采長度、充填料配比及充填體強度等均通過礦巖力學參數試驗、力學分析與數值模擬分析獲得。本發明鑿巖、爆破、出礦、支護全部采用無軌設備，具有開采安全性高，資源損失小，機械化程度高，勞動強度低，生產能力大，回采時間短等特點。
【IPC分類】E21C41-22, E21F15-00
【公開號】CN104695960
【申請號】CN201510068870
【發明人】武際春, 彭俊, 張雪楣, 趙國彥, 劉鵬金, 劉志祥, 蔣善波, 劉科偉, 尹土兵, 王雙玉
【申請人】山東黃金礦業（玲瓏）有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年2月10日