本發(fā)明屬于地下礦山開采，具體涉及一種第四系下中厚至厚大礦體安全高效開采的布置方式，可在黑色、有色、黃金、化工、煤礦等固體礦山地下開采中廣泛應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、第四系下中厚至厚大礦體是指礦體厚度5m以上，且上部覆蓋一定厚度第四系的礦體。由于第四系多為砂土、亞粘土、亞砂土，以及砂土互層等，一般多存在孔隙含水層，結(jié)構(gòu)較松軟，支撐力較低；同時(shí)礦體厚度為中厚至厚大，開采規(guī)模較大。該類型礦體在我國(guó)中東部地區(qū)分布較為廣泛，僅鐵礦探明資源量就超過(guò)50億噸，包括安徽的霍邱和準(zhǔn)北地區(qū)、山東的淄博及濰坊地區(qū)、河南許昌地區(qū)等。目前，該類型礦體開采難以兼顧安全和低成本開采。主要表現(xiàn)在：

2、(1)采用傳統(tǒng)的扇形中深孔或下向大孔開采方式，采場(chǎng)空區(qū)暴露面積大、暴露時(shí)間長(zhǎng)，雖能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；_采，但是易造成采場(chǎng)圍巖跨塌，繼而導(dǎo)致上覆第四系及地下水涌入空區(qū)，影響井下生產(chǎn)安全。

3、(2)若選用小規(guī)格的采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)，同時(shí)留設(shè)大量的礦柱，雖能保證采場(chǎng)圍巖的穩(wěn)定，但是采場(chǎng)存在采切工程量大、準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)、生產(chǎn)效率低、采礦回收率低、資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重等弊端，并導(dǎo)致開采成本過(guò)高，礦山企業(yè)難以承擔(dān)。

4、可見，目前針對(duì)第四系下中厚至厚大礦體尚無(wú)安全、高效的開采方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是針對(duì)第四系下中厚至厚大礦體開采面臨的作業(yè)不安全、礦柱損失大、生產(chǎn)效能低下及開采成本高等問(wèn)題，而提供一種第四系下中厚至厚大礦體安全高效開采的結(jié)構(gòu)布置方式，該結(jié)構(gòu)布置方式針對(duì)第四系下中厚至厚大礦體的開采技術(shù)條件，在保障安全的前提下，盡可能提高礦石回采率和采場(chǎng)生產(chǎn)能力，降低開采成本。

2、本發(fā)明在礦體的上部為第四系，存在孔隙含水層，結(jié)構(gòu)較松軟，支撐力較低，存在安全隱患，開采難度大、開采效率低、回采率低等技術(shù)難題。因此，為解決上述難題，本發(fā)明第四系下中厚至厚大礦體安全高效開采的結(jié)構(gòu)布置方式采用以下技術(shù)方案實(shí)施：

3、1)根據(jù)礦體厚度，沿礦體垂直方向劃分若干中段，自下而上依次為中段ⅰ、中段ⅱ、中段ⅲ和中段ⅳ；在中段ⅰ、中段ⅱ、中段ⅲ內(nèi)的頂部設(shè)有頂部鑿巖硐室，在中段ⅰ、中段ⅱ、中段ⅲ內(nèi)的底部設(shè)有出礦巷道；

4、2)在最上部中段—中段ⅳ的頂部留設(shè)護(hù)頂?shù)V柱/巖柱,防止開采過(guò)程中上部第四系及其地下水涌入空區(qū)；

5、3)每2～3個(gè)中段留設(shè)一定厚度的水平隔離礦柱,減輕充填體累計(jì)沉降壓縮對(duì)上部護(hù)頂?shù)V柱/巖柱和第四系的影響；

6、4)在中段內(nèi)每隔一定距離留設(shè)垂直間柱，用于支撐上部的護(hù)頂?shù)V柱/巖柱和各水平隔離礦柱；

7、5)在出礦巷道一側(cè)每隔40～150m布置溜井，并在出礦巷道內(nèi)每隔10～15m向礦體下盤掘裝礦進(jìn)路；在裝礦進(jìn)路端部掘塹溝，在塹溝內(nèi)布置扇形中深孔并形成底部切割槽；在頂部鑿巖硐室內(nèi)布置下向大孔；

8、6)在最上部中段—中段ⅳ內(nèi)劃分3～5個(gè)分段采場(chǎng)，在分段采場(chǎng)底部布置鑿巖巷道，在鑿巖巷道中間形成中部切割槽，在鑿巖巷道內(nèi)布置扇形中深孔；

9、7)在礦體下盤布置斜坡道，連通各中段及中段內(nèi)的頂部鑿巖硐室、出礦巷道，方便無(wú)軌設(shè)備及人員上下。

10、進(jìn)一步地，所述的中段高度為50～100m，分段采場(chǎng)高度為10～25m，各分段采場(chǎng)的長(zhǎng)度為40～100m。

11、進(jìn)一步地，所述出礦巷道在中段ⅰ、中段ⅱ、中段ⅲ內(nèi)距礦體下盤10～20m沿礦體走向布置。

12、進(jìn)一步地，所述護(hù)頂?shù)V柱/巖柱的厚度為10～30m；所述水平隔離礦柱厚度為10～20m；所述間柱寬度為10～20m。

13、進(jìn)一步地，所述溜井在出礦巷道一側(cè)每隔50～100m布置。

14、本發(fā)明第四系下中厚至厚大礦體安全高效開采的結(jié)構(gòu)布置方式采用以上技術(shù)方案后，具體表現(xiàn)為以下積極效果：

15、(1)本發(fā)明通過(guò)留設(shè)一定規(guī)格的護(hù)頂?shù)V柱、水平隔離礦柱和間柱，在保證回采率的前提下，減輕充填體累計(jì)沉降壓縮對(duì)上部第四系的擾動(dòng)，并減少了礦體開采對(duì)上部第四系的影響。

16、(2)本發(fā)明下部各中段采場(chǎng)(中段ⅰ、中段ⅱ和中段ⅲ)采用下向大孔進(jìn)行中段回采，大大提高了采場(chǎng)生產(chǎn)能力，降低開采成本，而最上部中段扇形中深孔進(jìn)行分段回采，減小采場(chǎng)暴露面積及縮短回采時(shí)間，進(jìn)一步降低開采擾動(dòng)對(duì)護(hù)頂?shù)V柱/巖柱的穩(wěn)定性影響，實(shí)現(xiàn)了第四系下中厚至厚大礦體的安全高效開采。

17、(3)本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)布置方式后，開采回采率較傳統(tǒng)方案雖降低2～3％，但采場(chǎng)生產(chǎn)能力提高50％以上，噸礦開采成本降低近20％，經(jīng)濟(jì)效益顯著，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了第四系下中厚至厚大礦體的安全開采。

技術(shù)特征：

1.一種第四系下中厚至厚大礦體安全高效開采的結(jié)構(gòu)布置方式，在礦體的上部為第四系(14)，其特征在于采用以下技術(shù)方案實(shí)施：

2.如權(quán)利要求1所述的第四系下中厚至厚大礦體安全高效開采的結(jié)構(gòu)布置方式，其特征在于：所述的中段(1)高度為50～100m，分段采場(chǎng)(15)高度為10～25m。

3.如權(quán)利要求2所述的第四系下中厚至厚大礦體安全高效開采的結(jié)構(gòu)布置方式，其特征在于：所述各分段采場(chǎng)(15)的長(zhǎng)度為40～100m。

4.如權(quán)利要求1所述的第四系下中厚至厚大礦體安全高效開采的結(jié)構(gòu)布置方式，其特征在于：所述出礦巷道(11)在中段ⅰ、中段ⅱ、中段ⅲ內(nèi)距礦體下盤10～20m沿礦體走向布置。

5.如權(quán)利要求1所述的第四系下中厚至厚大礦體安全高效開采的結(jié)構(gòu)布置方式，其特征在于：所述護(hù)頂?shù)V柱/巖柱(3)的厚度為10～30m。

6.如權(quán)利如權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的第四系下中厚至厚大礦體安全高效開采的結(jié)構(gòu)布置方式，其特征在于：所述水平隔離礦柱(2)厚度為10～20m。

7.如權(quán)利要求6所述的第四系下中厚至厚大礦體安全高效開采的結(jié)構(gòu)布置方式，其特征在于：所述間柱(4)寬度為10～20m。

8.如權(quán)利要求7所述的一種第四系下中厚至厚大礦體安全高效開采的結(jié)構(gòu)布置方式，其特征在于：所述溜井(12)在出礦巷道(11)一側(cè)每隔50～100m布置。

9.如權(quán)利要求3所述的第四系下中厚至厚大礦體安全高效開采的結(jié)構(gòu)布置方式，其特征在于：所述出礦巷道(11)在中段ⅰ、中段ⅱ、中段ⅲ內(nèi)距礦體下盤10～20m沿礦體走向布置；所述護(hù)頂?shù)V柱/巖柱(3)的厚度為10～30m，所述水平隔離礦柱(2)厚度為10～20m，所述間柱(4)寬度為10～20m；所述溜井(12)在出礦巷道(11)一側(cè)每隔50～100m布置。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種第四系下中厚至厚大礦體安全高效開采的結(jié)構(gòu)布置方式，沿礦體垂直方向自下而上劃分中段Ⅰ、中段Ⅱ、中段Ⅲ和中段Ⅳ；在中段Ⅳ的頂部留設(shè)護(hù)頂?shù)V柱/巖柱(3)；每2～3個(gè)中段(1)留設(shè)一定厚度的水平隔離礦柱(2)；在中段(1)內(nèi)每隔一定距離留設(shè)垂直間柱(4)；在出礦巷道(11)一側(cè)每隔40～150m布置溜井(12)；在中段Ⅳ內(nèi)劃分3～5個(gè)分段采場(chǎng)(15)，在分段采場(chǎng)(15)底部布置鑿巖巷道(17)，在鑿巖巷道(17)中間形成中部切割槽(16)，在鑿巖巷道(17)內(nèi)布置扇形中深孔(18)。較傳統(tǒng)方案相比，采場(chǎng)生產(chǎn)能力提高50％以上，噸礦開采成本降低近20％，經(jīng)濟(jì)效益顯著，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了第四系下中厚至厚大礦體的安全開采。

技術(shù)研發(fā)人員：劉培正,劉愛興,趙運(yùn)濤,王靖,熊韶運(yùn),洪敦敏
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10