专利名称：一种带钢混结构人工假顶的平底结构有底柱分段崩落法的制作方法
技术领域：
本发明属于地下采矿方法技术领域，尤其涉及一种带钢混结构人工假顶的平底结构有底
柱分段崩落法。
背景技术：
有底柱分段崩落采矿法是高强度采矿方法之一，在国内外得到了广泛的应用，该法具有多种回采方案，可以用于开采各种不同条件的矿体，使用灵活和适应范围广，已成为有色矿山占有相当地位的采矿方法。有底柱分段崩落采矿法是将矿体划分为阶段，阶段再划分为若干分段，开采厚度较大的矿体，必须布置多进路回采，上下分段回采进路在空间上呈菱形交错布置，由上向下逐个分段在覆盖岩层下从回采进路一端开始先切割，再连续回采，直到回采到另一端边界为止。其主要特点是回采进路由落矿用的凿岩巷道和设有放矿、 受矿及运搬矿石的底部结构组成，出矿多采用简单耐用的电耙，电耙出矿底部结构有漏斗式、堑沟式和平底式三种，底部结构中布置有受矿巷道和电耙巷道，在凿岩巷道和受矿巷道采用预先集中凿岩方式布置扇形中深孔，凿岩巷道和受矿巷道扇形中深孔同时爆破，同时完成底部结构的形成和崩落矿石，崩落矿石在覆盖岩石的直接接触下，借助矿石的自重，经底部结构放出，刚开始放出的是纯矿石，很快地顶部废石降落，形成废石漏斗，废石提前混入并放出。放矿时放出矿石在原来崩落矿体里的形状(称作放出体的形状)，国内外公认椭球体理论，认为放出体形状为一椭球体，且在放矿过程中放出椭球体不断扩大，端部放矿时放出体的形状为半个前倾的偏椭球体。目前国内外广泛采用截止品位放矿，当放出矿石品位低于截止品位，即停止放矿，未放出的矿石损失在地下。矿石的损失率和贫化率高是其最大的缺陷，一般贫化率为20-25%，高的达42. 9%，回采率一般为60-75%。有底柱分段崩落法矿石损失贫化大一直是困扰采矿界的一大难题，为了减少贫化，国内外大多在采场结构、放矿管理方面进行了研究。放矿过程中形成的废石漏斗是造成矿石损失率和贫化率最直接的原因，然而国内外对废石漏斗的控制缺乏研究。如果能控制废石漏斗的形成，将从根本上解决有底柱分段崩落法的矿石损失贫化问题，极大地提高矿石回采率。
发明内容
本发明的目的是针对以上存在的问题，提出一种有效的阻止废石漏斗的形成、降低矿石贫化与损失、提高矿石回采率的带钢混结构人工假顶的平底结构有底柱分段崩落法。本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。本发明的带钢混结构人工假顶的平底结构有底柱分段崩落法，包括在覆盖岩层下进行分段回采，上下分段回采进路在空间上呈菱形交错布置，回采进路布置有凿岩巷道和底部结构，采用电耙出矿，电耙出矿底部结构由受矿巷道和电耙巷道组成，从回采进路一端开始进行回退式回采，在凿岩巷道和受矿巷道内采用预先集中凿岩的方法布置受矿巷道上向扇形中深孔和凿岩巷道上向扇形中深孔，在凿岩巷道和受矿巷道同时爆破一个崩矿步距，同时完成底部结构的形成和崩落上面的矿石，其特征在于所述的电耙出矿底部结构采用平底式电耙底部结构，在正下方有回采进路的所有进路中的受矿巷道爆破形成底部结构前，随回采工作面的回采，在受矿巷道的废石漏斗控制点连续地铺设与受矿巷道同宽的钢混结构人工假顶，作为其正下方受矿巷道出矿的人工假顶，所有正上方有人工假顶的进路都在钢混结构人工假顶遮掩下进行出矿。所述的预先集中凿岩，对于需要铺设钢混结构人工假顶的受矿巷道，其下分段扇形炮孔凿岩时，应使孔底与该受矿巷道底距离0.1-0. ail。所述废石漏斗控制点为放矿口正上方覆盖岩石与崩落矿石分界处，并与放矿口同宽的区域，在有底柱分段崩落法中废石漏斗控制点为放矿口正上方受矿巷道的整个底部。所述钢混结构人工假顶，由底层的型钢支托网和上层的菱形钢筋网和混凝土浇灌层组成，两层钢网焊接在一起，并用混凝土浇灌成钢混结构整体，所述的钢混结构人工假顶的宽度与受矿巷道宽度相同。所述的底层型钢支托网由5-6根型钢焊接而成，并设有加强筋。所述的上层菱形钢筋网由钢筋焊接而成，其菱形钢筋网的宽度和长度与底层型钢支托的宽度和长度相匹配。
所述的混凝土浇灌层的浇灌厚度为0. 3 0. 5m。与现有技术相比，本发明的具有如下优点
由于本发明在受矿巷道从回采工作面末端底部开始连续铺设钢混结构人工假顶，所有正上方有人工假顶的进路都在钢混结构人工假顶遮掩下进行出矿。人工假顶可以将崩落矿石与其上部中心区域的覆盖岩石隔离开，放矿时有效地阻止废石漏斗的形成，从而减少矿石贫化，放出体形态将放大，也大大地提高矿石回采率，有效地解决了损失贫化问题。
图1为各分段平底式底部结构受矿巷道中铺设假顶立体示意图。图2为平底式底部结构受矿巷道中铺设钢混结构人工假顶的放大图。图3为铺有假顶的受矿巷道下分段的扇形炮孔孔底与受矿巷道底的距离示意图。图4为端部放矿废石漏斗形成及放出体形态示意图。图5为端部放矿废石漏斗控制点示意图。图6为本发明钢混结构人工假顶结构示意图。图7为本发明与传统方法放矿效果的区别示意图。
图8为本发明图7的A-A剖视图。 图中
I为第ι分段，II为第2分段，III为第3分段，IV为第4分段；
1为凿岩巷道，2为受矿巷道，3为电耙巷道，4为人工假顶，4-1为底层型钢支托网，4-2 为上层钢筋网，4-3为混凝土，5为受矿巷道扇形炮孔，6为凿岩巷道扇形炮孔，7为覆盖层岩石，8为崩落矿石，9为废石漏斗，10为放矿口，11为放矿过程不断扩大的放出椭球体，12 为端部放矿废石漏斗控制点，13为放出口上方的柱状体，14为未崩矿体，15为传统方法放矿椭球体，16为本发明放矿椭球体，δ为铺有假顶的受矿巷道下分段的扇形炮孔孔底与受矿巷道底的距离。
具体实施例方式下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式
。如图1、图2所示，本发明带钢混结构人工假顶的平底结构有底柱分段崩落法，包括在覆盖岩层下进行分段回采，上下分段回采进路呈菱形交错布置，回采进路布置有凿岩巷道1和底部结构，采用电耙出矿，电耙出矿底部结构由受矿巷道2和电耙巷道3组成，从回采进路一端开始进行回退式回采，在凿岩巷道1和受矿巷道2内采用预先集中凿岩方式布置受矿巷道上向扇形中深孔5和凿岩巷道上向扇形中深孔6，在覆盖岩层下在凿岩巷道1 和受矿巷道2同时爆破一个崩矿步距，同时完成底部结构的形成和崩落上面的矿石，其特征在于所述的电耙出矿底部结构采用平底式电耙底部结构，在正下方有回采进路的所有进路中的受矿巷道2爆破形成底部结构前，随回采工作面的回采，在这些受矿巷道2的废石漏斗控制点连续地铺设与受矿巷道2同宽的钢混结构的人工假顶4，作为其正下方受矿巷道出矿的人工假顶4，所有正上方有人工假顶的进路都在钢混结构人工假顶遮掩下进行出矿。如图3所示，为了使下分段的爆破不破坏钢混结构人工假顶4，所述的预先集中凿岩，对于那些需要铺设钢混结构人工假顶4的受矿巷道2，其下分段扇形炮孔6凿岩时，应使孔底与该受矿巷道2底距离0. 1-0. an。如图4、5所示，本发明所述端部放矿废石漏斗控制点12是指放矿时可以阻止废石漏斗形成的控制点，实验及生产实践表明1)放矿时，矿岩散体颗粒在向放矿口 10移动的过程中，放矿口 10之上的垂直柱状体13中颗粒的运动速度远大于与其相邻区域内颗粒的速度。2)每次放矿结束，废石在放矿口 10堆积形状为一废石漏斗9，废石漏斗9底宽与放矿口 10宽相等。只要将放出口正上方废石漏斗9底控制住，即可消除放矿时废石漏斗的形成。因此，覆盖岩下放矿，废石漏斗的控制点12为放矿口 10正上方覆盖岩石7与崩落矿石 8分界处，并与放矿口 10同宽的区域，在有底柱分段崩落法中，使用平底底部结构，在电耙巷道中通过受矿巷道进行放矿，实际放矿口为受矿巷道，废石漏斗控制点即为放矿口(本分段受矿巷道)正上方受矿巷道的整个底部。图中11为放矿过程不断扩大的放出椭球体。如图6所示，本发明的钢混结构人工假顶，由底层的型钢支托网4-1和上层的菱形钢筋网4-2和混凝土浇灌层4-3组成，所述的型钢支托网4-1和上层的菱形钢筋网4-2焊接在一起，并用混凝土浇灌成钢混结构整体，所述的钢混结构人工假顶的宽度与受矿巷道宽度相同。所述的底层型钢支托网4-1由4-6根型钢焊接而成，并设有加强筋。所述的上层菱形钢筋网4-2由钢筋焊接而成，其菱形钢筋网的宽度和长度与底层型钢支托网4-1的宽度和长度相匹配。所述的混凝土浇灌层4-3的浇灌厚度为0. 3 0. 5m。
如图7、图8所示，传统放矿方法很快形成废石漏斗9，废石提前混入，其放出椭球体15 得不到发育，放出椭球体15长短轴都小，放出矿石量少；本发明在受矿巷道2的正上方有钢混结构人工假顶4的遮掩，从而控制了放矿过程中废石漏斗9的形成，其放出椭球体16长短轴都大，放出矿石量大，与传统方法相比能降低贫化率约10-15%，并提高回采率10-30%。
由于本发明钢混结构人工假顶只对其正下方受矿巷道起作用，因此本发明只适用于菱形布置的多进路回采、平底式底部结构的有底柱分段崩落法，工艺简单，且安全可靠、 简单易行、效益好。
权利要求
1.一种带钢混结构人工假顶的平底结构有底柱分段崩落法，包括在覆盖岩层下进行分段回采，上下分段回采进路在空间上呈菱形交错布置，回采进路布置有凿岩巷道和底部结构，采用电耙出矿，电耙出矿底部结构由受矿巷道和电耙巷道组成，从回采进路一端开始进行回退式回采，在凿岩巷道和受矿巷道内采用预先集中凿岩的方法布置受矿巷道上向扇形中深孔和凿岩巷道上向扇形中深孔，在凿岩巷道和受矿巷道同时爆破一个崩矿步距，同时完成底部结构的形成和崩落上面的矿石，其特征在于所述的电耙出矿底部结构采用平底式电耙底部结构，在正下方有回采进路的所有进路中的受矿巷道爆破形成底部结构前，随回采工作面的回采，在受矿巷道的废石漏斗控制点连续地铺设与受矿巷道同宽的钢混结构人工假顶，作为其正下方受矿巷道出矿的人工假顶，所有正上方有人工假顶的进路都在钢混结构人工假顶遮掩下进行出矿。
2.根据权利要求1所述的带钢混结构人工假顶的平底结构有底柱分段崩落法，其特征在于所述的预先集中凿岩，对于需要铺设钢混结构人工假顶的受矿巷道，其下分段扇形炮孔凿岩时，应使孔底与该受矿巷道底距离0.1-0. ail。
3.根据权利要求1所述的带钢混结构人工假顶的平底结构有底柱分段崩落法，其特征在于所述端部放矿废石漏斗控制点为放矿口正上方覆盖岩石与崩落矿石分界处，并与放矿口同宽的区域，在有底柱分段崩落法中废石漏斗控制点为放矿口正上方受矿巷道的整个底部。
4.根据权利要求1带钢混结构人工假顶的平底结构有底柱分段崩落法，其特征在于所述的钢混结构人工假顶由底层的型钢支托网和上层的菱形钢筋网和混凝土浇灌层组成，两层钢网焊接在一起，并用混凝土浇灌成钢混结构整体，所述的钢混结构人工假顶的宽度与受矿巷道宽度相同。
5.根据权利要求4带钢混结构人工假顶的无底柱分段崩落法，其特征在于所述的底层型钢支托网由5-6根型钢焊接而成，并设有加强筋。
6.根据权利要求4所述的带钢混结构人工假顶的无底柱分段崩落法，其特征在于所述的上层菱形钢筋网由钢筋焊接而成，其菱形钢筋网的宽度和长度与底层型钢支托的宽度和长度相匹配。
7.根据权利要求4所述的带钢混结构人工假顶的无底柱分段崩落法，其特征在于所述的混凝土浇灌层为0. 3 0.砧。
全文摘要
本发明涉及一种带钢混结构人工假顶的平底结构有底柱分段崩落法。包括在覆盖岩层下进行分段回采，上下分段回采进路在空间上呈菱形交错布置，回采进路布置有凿岩巷道和底部结构，采用电耙出矿，其特征在于所述的电耙出矿底部结构采用平底式电耙底部结构，在正下方有回采进路的所有进路中的受矿巷道爆破形成底部结构前，随回采工作面的回采，在受矿巷道的废石漏斗控制点连续地铺设与受矿巷道同宽的钢混结构人工假顶，所有正上方有人工假顶的进路都在钢混结构人工假顶遮掩下进行出矿。其优点是放矿时人工假顶可以有效地阻止废石漏斗的形成，提高了矿石回采率，有效地解决了损失贫化问题。
文档编号E21C41/22GK102305074SQ20111023208
公开日2012年1月4日 申请日期2011年8月15日 优先权日2011年8月15日
发明者邵安林 申请人:鞍钢集团矿业公司