專利名稱：中厚傾斜破碎礦體脈內(nèi)采準無間柱連續(xù)分段充填法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種中厚傾斜破碎礦體脈內(nèi)采準無間柱連續(xù)分段充填法，特別是涉及一種緩傾斜-傾斜中厚破碎礦體的脈內(nèi)采準無間柱連續(xù)分段充填法，主要適用于礦體走向較長、礦體較規(guī)整、礦巖不太穩(wěn)固，且要求生產(chǎn)能力大、效率高的緩傾斜-傾斜中厚礦體開采，同時適應(yīng)于充填法開采的類似礦體。
背景技術(shù)：
針對緩傾斜-傾斜中厚破碎這一世界難采類型礦體，國內(nèi)外較普遍采用分段空場法，如專利85103513號“沿走向連續(xù)退采分段空場崩落采礦法”、1458390號“磷礦開采的錨桿護頂分段空場法”、CN1474032A號“階梯式分段擠壓崩礦跟隨充填連續(xù)采礦法”等，這些方法雖工藝簡單，技術(shù)先進，但最大的缺點是脈外采準工程量大，貧化損失率高，只適合開采價值不太高的礦體。隨著礦石價格提高，專利CN 1904313A號“砼柱護頂采礦法”，雖具有回收率高的優(yōu)點，但礦塊生產(chǎn)能力小，砼柱澆注工藝復雜，工人勞動強度大，僅適合開采礦巖相對穩(wěn)固的水平-緩傾斜中厚以下礦體。對于礦體中厚傾斜破碎的礦體，特別是下盤礦體不穩(wěn)固、且要求生產(chǎn)能力大、采準比小，貧損率低的礦體開采，目前尚無適合的開采方法。因此，如何實現(xiàn)緩傾斜-傾斜中厚破碎礦體的低采準比、低貧損、高效率開采是本發(fā)明的創(chuàng)新核心。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種低采準比、低貧損、高效率、回采安全的中厚傾斜破碎礦體脈內(nèi)采準無間柱連續(xù)分段充填法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的中厚傾斜破碎礦體脈內(nèi)采準無間柱連續(xù)分段充填法，將礦塊劃分為多分段、小礦房的盤區(qū)結(jié)構(gòu)，即在盤區(qū)內(nèi)劃分分段，分段內(nèi)不留間柱，劃分連續(xù)回采單元；盤區(qū)斜坡道布置在礦體上盤，分段巷道即鑿巖出礦平巷布置在脈內(nèi)；盤區(qū)內(nèi)分段巷道相互連通，無軌設(shè)備調(diào)運靈活方便；回采前采場中央切割上山和采場上向扇形中深孔施工好；多分段采場鑿巖、爆破、支護、出礦、充填平行作業(yè)；同一分段采場采用從盤區(qū)兩翼向中央后退的無間柱連續(xù)回采方式，且回采工藝按順序分開進行；采空區(qū)用尾砂或廢石充填。具體步驟如下(1)將礦體沿走向劃分盤區(qū)，盤區(qū)長300 700m，垂高30 60m;盤區(qū)內(nèi)劃分分段，分段內(nèi)沿礦體走向不留間柱，劃分連續(xù)礦房，礦房寬15 40m，高即為分段高，垂高7 12m,即斜長15 25m ；盤區(qū)斜坡道位于盤區(qū)中央和礦體上盤，其距離按最小運輸功確定；分段巷道即鑿巖石出礦平巷布置在礦體脈內(nèi)且緊靠礦體上盤接觸帶，由盤區(qū)聯(lián)絡(luò)道與分段巷道聯(lián)通，使無軌設(shè)備在盤區(qū)內(nèi)采場間調(diào)運靈活方便；分段巷道橫貫整個盤區(qū)，與盤區(qū)長度一致；分段巷道用作采場鑿巖、爆破、支護、出礦、通風、充填、人行的通道；(2)采用上盤脈外斜坡道+脈內(nèi)分段巷道的無軌采準系統(tǒng)。在盤區(qū)斜坡道開口位置，每隔7 1 !垂高向礦體掘進聯(lián)絡(luò)橫巷，與脈內(nèi)分段巷道相聯(lián)；盤區(qū)溜礦井布置在斜坡道中央位置，傾角為55 65° ；在采場中央沿礦體上盤施工切割通風上山，與上分段平巷貫通，作為采場中深孔爆破自由面并進行通風；(3)盤區(qū)內(nèi)采場采用從盤區(qū)兩翼往中央后退的無間柱連續(xù)回采方式；分段采場之間采用自下而上，即從下部分段向上部分段的回采順序；采場以中央切割上山為自由面，從中央向兩翼回采；盤區(qū)采場用空場法采完后，使用尾砂或廢石充填采空區(qū)；(4)盤區(qū)內(nèi)礦塊不留間柱，形成連續(xù)回采礦房；回采前，盤區(qū)內(nèi)待采采場切割上山及扇形中深孔施工好；(5)采場用中深孔鑿巖臺車打眼，微差非電導爆管起爆，鏟運機出礦，錨桿臺車錨桿支護，采場依靠礦山主風壓進行通風。多分段采場切割、鑿巖、支護、爆破、出礦、充填平行作業(yè)；(6)采場出礦完畢，在采場分段巷道內(nèi)砌筑充填擋墻，然后從上分段將掘進廢石倒運至采空區(qū)，堆至空區(qū)體積1/3 1/2后，用充填料漿進行膠結(jié)充填；充填料漿在地表制備， 用管道經(jīng)中段平巷、充填通風天井達到采空區(qū)；采空區(qū)用膠結(jié)充填，第一分段下部3. Om高的充填體強度為2. OMpa以上，以此作為下中段開采的人工頂柱；澆面層厚度1. 0m，充填體強度> 2. OMPa，便于鏟運機出礦行走；其他部分充填體強度為0. 8 1. OMpa即可；充填養(yǎng)護時間彡7天。本發(fā)明中厚傾斜破碎礦體脈內(nèi)采準無間柱連續(xù)分段充填法，采用上述技術(shù)方案， 針對傳統(tǒng)的分段空場法貧化損失率高、脈內(nèi)采準中深孔落礦嗣后充填采礦法生產(chǎn)能力小、 脈外采準比大的弊端，將礦塊劃分為多分段、小礦房的盤區(qū)結(jié)構(gòu)，即在盤區(qū)內(nèi)劃分分段，分段內(nèi)不留間柱，劃分連續(xù)回采單元；盤區(qū)斜坡道布置在礦體上盤，分段巷道即鑿巖出礦平巷布置在脈內(nèi)；盤區(qū)間分段巷道相互連通，無軌設(shè)備調(diào)運方便靈活；回采前采場中央切割上山和采場上向扇形中深孔施工好；多分段采場鑿巖、爆破、支護、出礦、充填平行作業(yè)；同一分段采場采用從盤區(qū)兩翼向中央后退的無間柱連續(xù)回采方式，從而實現(xiàn)緩傾斜中厚破碎礦體的低采準比、低貧損、高效率、安全回采，具有采場生產(chǎn)能力大，工作面暴露面小，回采時間短，快采快充，脈外采準工程量少，礦石一次損失小，作業(yè)成本低的特點。其有益效果是①開采安全性高本發(fā)明針對緩傾斜-傾斜中厚破碎礦體的開采，提出了脈內(nèi)采準無間柱連續(xù)分段回采與充填開采方法。通過改中段原巖大面積暴露為分段原巖小面積暴露；改房柱式開采的礦柱兩側(cè)充填體支撐開采為一側(cè)原巖一側(cè)充填體開采；改房柱式固定的采場結(jié)構(gòu)參數(shù)為根據(jù)脈內(nèi)鑿巖巷視圍巖穩(wěn)定性確定采場結(jié)構(gòu)參數(shù)；并在盤區(qū)內(nèi)采充同時進行，縮短采場頂板暴露時間及礦房回采時間；采用充填法處理采空區(qū)，控制地壓，實現(xiàn)緩傾斜-傾斜中厚破碎礦體的安全開采。②低采準比通過采用脈內(nèi)分段巷道輔以上盤脈外斜坡道的采準方式，改傳統(tǒng)脈外布置分段巷道為脈內(nèi)布置，利用分段巷道作為采場鑿巖、出礦、通風、充填、行人的通道，大量減少脈外工程，采準比小，成本低；盤區(qū)內(nèi)脈內(nèi)分段平巷相互連通，使無軌設(shè)備調(diào)運方便靈活。③資源損失貧化率小
采用無礦柱式連續(xù)回采方式，即通過在分段內(nèi)布置連續(xù)礦房，采場無一次損失，使原來因使用分段空場法不能開采的間柱、頂?shù)字炕厥眨V石回收率從65% 68%提高到90 % 92 % ；采空區(qū)用尾砂或廢石充填，減少了頂板冒落，貧化率由8 % 10 %提高到
4% 6%。④機械化程度高、勞動強度低采用無軌采準系統(tǒng)，配備鑿巖臺車、鏟運機及坑內(nèi)自卸卡車、錨桿臺車等先進采礦設(shè)備，不僅機械化程度高，而且節(jié)省了勞動力，降低了工人勞動強度，加大了采礦工效及作業(yè)安全性。⑤強采強出、效率高、生產(chǎn)能力大通過采場上向扇形中深孔和采場切割上山的超前施工；多分段采場鑿巖、爆破、支護、出礦、充填等平行作業(yè)，實現(xiàn)傾斜中厚破碎礦體采場的連續(xù)遞進式回采；提高了采場單位面積的回采強度與盤區(qū)生產(chǎn)能力。盤區(qū)生產(chǎn)能力達到1000t/d以上。


圖1為本發(fā)明采礦方法結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的II-II剖面圖；圖3為圖1的III-III剖面圖；圖4為脈內(nèi)異形鑿巖出礦平巷斷面圖；圖5為倒梯形切割上山斷面圖。圖中1-中段運輸平巷，2-斜坡道連接口，3-脈外出礦橫巷，4-出礦溜井，5-脈內(nèi)鑿巖出礦巷，6-切割上山。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。(1)將礦體沿走向劃分盤區(qū)，盤區(qū)長300 700m，垂高30 60m;盤區(qū)內(nèi)劃分分段，分段內(nèi)沿礦體走向不留間柱，劃分連續(xù)礦房，礦房寬15 40m，高即為分段高，垂高7 12m,即斜長15 25m ；盤區(qū)斜坡道位于盤區(qū)中央和礦體上盤，其距離按最小運輸功確定；分段巷道即鑿巖石出礦平巷布置在礦體脈內(nèi)且緊靠礦體上盤接觸帶，由盤區(qū)聯(lián)絡(luò)道與分段巷道聯(lián)通，使無軌設(shè)備在盤區(qū)內(nèi)采場間調(diào)運靈活方便；分段巷道橫貫整個盤區(qū)，與盤區(qū)長度一致；分段巷道用作采場鑿巖、爆破、支護、出礦、通風、充填、人行的通道；(2)采用上盤脈外斜坡道+脈內(nèi)分段巷道的無軌采準系統(tǒng)。在盤區(qū)斜坡道開口位置，每隔7 1 !垂高向礦體掘進聯(lián)絡(luò)橫巷，與脈內(nèi)分段巷道相聯(lián)；盤區(qū)溜礦井布置在斜坡道中央位置，傾角為55 65° ；在采場中央沿礦體上盤施工切割通風上山，與上分段平巷貫通，作為采場中深孔爆破自由面并進行通風；(3)盤區(qū)內(nèi)采場采用從盤區(qū)兩翼往中央后退的無間柱連續(xù)回采方式；分段采場之間采用自下而上，即從下部分段向上部分段的回采順序；采場以中央切割上山為自由面，從中央向兩翼回采；盤區(qū)采場用空場法采完后，使用尾砂或廢石充填采空區(qū)；(4)盤區(qū)內(nèi)礦塊不留間柱，形成連續(xù)回采礦房；回采前，盤區(qū)內(nèi)待采采場切割上山及扇形中深孔施工好；
(5)采場用中深孔鑿巖臺車打眼，微差非電導爆管起爆，鏟運機出礦，錨桿臺車錨桿支護，采場依靠礦山主風壓進行通風。多分段采場切割、鑿巖、支護、爆破、出礦、充填平行作業(yè)；(6)采場出礦完畢，在采場分段巷道內(nèi)砌筑充填擋墻，然后從上分段將掘進廢石倒運至采空區(qū)，堆至空區(qū)體積1/3 1/2后，用充填料漿進行膠結(jié)充填；充填料漿在地表制備， 用管道經(jīng)中段平巷、充填通風天井達到采空區(qū)；采空區(qū)用膠結(jié)充填，第一分段下部3. Om高的充填體強度為2. OMpa以上，以此作為下中段開采的人工頂柱；澆面層厚度1. 0m，充填體強度> 2. OMPa，便于鏟運機出礦行走；其他部分充填體強度為0. 8 1. OMpa即可；充填養(yǎng)護時間彡7天。實施例貴州開磷集團馬路坪礦的脈內(nèi)采準無間柱連續(xù)分段充填采礦法。馬路坪礦開采范圍為洋水背斜東翼的一部分，南起E14+4(i勘探線，北至F21tl斷層，走向長礦體平均真厚度6. 5m，平均傾角33°，容重2. 78t/m3 ；傾向為100° 125°， 礦層在走向上厚度較穩(wěn)定；礦石平均品位為34. 03% ；礦層與頂?shù)装鍑鷰r界線清楚，直接頂板為碳酸鹽和硅酸鹽類巖石交叉產(chǎn)出的不穩(wěn)定層，厚度0. 5 5m，間接頂板為白云巖，礦層直接底板為石英砂巖或紅頁巖。馬路坪礦長期采用空場法開采，損失貧化率大，導致山體崩落、地表塌陷、建筑物破壞。通過采用脈內(nèi)采準無間柱連續(xù)分段充填采礦法，實現(xiàn)了馬路坪礦中厚傾斜破碎礦體的低采準比、低貧損、高效率開采。具體實施方案①將礦體沿走向劃分盤區(qū)，盤區(qū)長400m，垂高50m，分段垂高為IOm ；分段內(nèi)沿礦體走向不留間柱連續(xù)劃分連續(xù)礦房，礦房寬度為25 30m。②在礦體上盤白云巖中布置脈外無軌采準系統(tǒng)，如圖1、圖2和圖3所示，首先掘進中段運輸平巷1，然后掘進螺旋式斜坡道，在盤區(qū)斜坡道口 2，每隔IOm高度向礦體掘進垂直礦體的脈外出礦橫巷3，在出礦橫巷的端部開鑿出礦溜井4，在出礦橫巷的另一側(cè)分別向盤區(qū)兩端掘進脈內(nèi)鑿巖出礦平巷5，延伸至盤區(qū)端部，在每個礦房中央沿礦體上盤掘進切割上山6。③盤區(qū)中采場回采順序為分段內(nèi)從盤區(qū)兩翼往盤區(qū)中央回采；上下分段間采用自下而上的回采順序，即先采第一分段數(shù)個采場并充填后再回采第二分段數(shù)個采場并充填，依次往上，直至最后分段回采。④分段平巷內(nèi)視頂板穩(wěn)定情況采用錨桿支護，局部破碎地段采用錨網(wǎng)聯(lián)合支護或長錨索加噴錨聯(lián)合支護。切割上山采用錨網(wǎng)支護，節(jié)理發(fā)育的破碎松散巖層(或假頂層)， 采取揭頂后錨網(wǎng)+錨索聯(lián)合支護。⑤采用中深孔液壓鑿巖臺車打眼，非電毫秒差導爆管起爆，錨桿臺車頂板支護，柴油鏟運機出礦，采場依靠礦山主風壓進行通風，多分段采場切割、鑿巖、爆破、支護、出礦、充填平行作業(yè)；⑥采場回采完后，在采場分段巷道內(nèi)砌筑充填擋墻，然后從上分段平巷用鏟運機將掘進廢石倒運至采空區(qū)，再用充填料漿進行膠結(jié)充填。充填料漿在地表制備后，用管道經(jīng)中段平巷、充填通風天井達到采空區(qū)。第一分段采空區(qū)下部3. Om高充填體強度為2. OMpa 以上，采場澆面層厚度1.0m，強度大于2. OMPa，確保鏟運機出礦行走。其他充填體強度為0. 8 1. OMpa，充填養(yǎng)護時間≥7天。 該采礦方法的主要經(jīng)濟技術(shù)指標是中深孔鑿巖臺效230m/臺班；鏟運機出礦臺工效400 500t/臺班；中深孔單米崩礦量7. 029t/m ；炸藥單耗0. 357kg/t ；盤區(qū)生產(chǎn)能力 1000t/d以上；采礦工效47. 6t/工班；礦石貧化率1. 58%;回收率92. 03%;采切比5. 782m/ kt ；采礦直接成本(鑿巖、爆破、出礦)11. 元/t。
權(quán)利要求
1.一種中厚傾斜破碎礦體脈內(nèi)采準無間柱連續(xù)分段充填法，其特征在于將礦塊劃分為多分段、小礦房的盤區(qū)結(jié)構(gòu)，即在盤區(qū)內(nèi)劃分分段，分段內(nèi)不留間柱，沿走向劃分連續(xù)回采單元；盤區(qū)斜坡道布置在礦體上盤，分段巷道即鑿巖出礦平巷布置在脈內(nèi)；盤區(qū)內(nèi)各分段巷道相互連通，無軌設(shè)備調(diào)運方便；回采前采場中央切割上山和采場上向扇形中深孔施工好；多分段采場鑿巖、爆破、支護、出礦、充填平行作業(yè)；同一分段采場采用從盤區(qū)兩翼向中央后退的無間柱連續(xù)回采方式，且回采工藝按順序分開進行；采空區(qū)用尾砂或廢石充填。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中厚傾斜破碎礦體脈內(nèi)采準無間柱連續(xù)分段充填法，其特征在于具體步驟如下(1)將礦體沿走向劃分盤區(qū)，盤區(qū)長300 700m，垂高30 60m；盤區(qū)內(nèi)劃分分段，分段內(nèi)沿礦體走向不留間柱，劃分連續(xù)礦房，礦房寬15 40m，高即為分段高，垂高7 12m， 即斜長15 25m ；盤區(qū)斜坡道位于盤區(qū)中央和礦體上盤，其距離按最小運輸功確定；分段巷道即鑿巖石出礦平巷布置在礦體脈內(nèi)且緊靠礦體上盤接觸帶，由盤區(qū)聯(lián)絡(luò)道與分段巷道聯(lián)通，使無軌設(shè)備在盤區(qū)內(nèi)采場間調(diào)運靈活方便；分段巷道橫貫整個盤區(qū)，與盤區(qū)長度一致； 分段巷道用作采場鑿巖、爆破、支護、出礦、通風、充填、人行的通道；(2)采用上盤脈外斜坡道+脈內(nèi)分段巷道的無軌采準系統(tǒng)。在盤區(qū)斜坡道開口位置，每隔7 Urn垂高向礦體掘進聯(lián)絡(luò)橫巷，與脈內(nèi)分段巷道相聯(lián)；盤區(qū)溜礦井布置在斜坡道中央位置，傾角為陽 65° ；在采場中央沿礦體上盤施工切割通風上山，與上分段平巷貫通，作為采場中深孔爆破自由面并進行通風；(3)盤區(qū)內(nèi)采場采用從盤區(qū)兩翼往中央后退的無間柱連續(xù)回采方式；分段采場之間采用自下而上，即從下部分段向上部分段的回采順序；采場以中央切割上山為自由面，從中央向兩翼回采；盤區(qū)采場用空場法采完后，使用尾砂或廢石充填采空區(qū)；(4)盤區(qū)內(nèi)礦塊不留間柱，形成連續(xù)回采礦房；回采前，盤區(qū)內(nèi)待采采場切割上山及扇形中深孔施工好；(5)采場用中深孔鑿巖臺車打眼，微差非電導爆管起爆，鏟運機出礦，錨桿臺車錨桿支護，采場依靠礦山主風壓進行通風。多分段采場切割、鑿巖、支護、爆破、出礦、充填平行作業(yè)；(6)采場出礦完畢，在采場分段巷道內(nèi)砌筑充填擋墻，然后從上分段將掘進廢石倒運至采空區(qū)，堆至空區(qū)體積1/3 1/2后，用充填料漿進行膠結(jié)充填；充填料漿在地表制備，用管道經(jīng)中段平巷、充填通風天井達到采空區(qū)；采空區(qū)用膠結(jié)充填，第一分段下部3. Om高的充填體強度為2. OMpa以上，以此作為下中段開采的人工頂柱；澆面層厚度1. 0m，充填體強度 ^ 2. OMPa，便于鏟運機出礦行走；其他部分充填體強度為0. 8 1. OMpa即可；充填養(yǎng)護時間彡7天。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種中厚傾斜破碎礦體脈內(nèi)采準無間柱連續(xù)分段充填法，將礦塊劃分為多分段、小礦房的盤區(qū)結(jié)構(gòu)，即在盤區(qū)內(nèi)劃分分段，分段內(nèi)不留間柱，劃分連續(xù)回采單元；盤區(qū)斜坡道布置在礦體上盤，分段巷道即鑿巖出礦平巷布置在脈內(nèi)；盤區(qū)內(nèi)各分段巷道相互連通，無軌設(shè)備調(diào)運靈活方便；回采前采場中央切割上山和采場上向扇形中深孔施工好；多分段采場鑿巖、爆破、支護、出礦、充填平行作業(yè)；同一分段采場采用從盤區(qū)兩翼向中央后退的無間柱連續(xù)回采方式，且回采工藝按順序分開進行；采空區(qū)用尾砂或廢石充填。本發(fā)明是一種低采準比、低貧損、高效率、回采安全的適合中厚傾斜破碎礦體的無間柱連續(xù)分段充填法。
文檔編號E21F15/00GK102168579SQ20111009491
公開日2011年8月31日 申請日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者何忠國, 姚金蕊, 彭康, 徐明生, 李凱, 李夕兵, 李文成, 羅曼, 趙國彥 申請人:中南大學, 貴州開磷(集團)有限責任公司