专利名称：同在原岩中布置底部出矿结构的房柱式中深孔充填采矿法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种分段凿岩阶段出矿嗣后充填的复合采矿法，特别是涉及一种同在原岩中布置底部出矿结构的房柱式中深孔充填采矿法。
背景技术：
中深孔分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿法是目前常用的一种高效、回采工艺简单、作业安全性好的采矿方法，但该方法仅适应于回采矿房。若矿房矿柱均采用该矿法，则存在着出矿底部结构难以形成，需要在充填体内预先构筑混凝土假底假巷，导致作业不安全，效率低，成本高等问题。对于厚大矿体的矿柱回采，多数矿山采用效率较低的上向分层充填采矿法或上向进路采矿法。由于矿柱受到矿房回采时中深孔爆破的损伤与切割影响，岩体的稳固性大幅下降，矿柱回采条件极度恶化，长条状矿柱处于二侧充填体包围，采用自下而上的开采顺序，当矿柱底部揭露后，矿柱完全依赖二侧充填体粘结力、岩层自身拉应力和上下盘岩层悬臂梁的共同作用得以支承，当矿柱稳固性较差时，上部矿柱有可能整体下沉或大面积塌落，造成重大安全事故。另外，采用上向分层充填采矿法或进路法开采，其回采工艺复杂，工人施工劳动强度大，劳动组织复杂，采场生产能力小，开采成本高，且贫损率较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种安全性好、机械化程度高、回采工艺简单、劳动强度低、效率高、生产能力大的同在原岩中布置底部出矿结构的房柱式中深孔充填采矿法。为了解决上述技术问题，本发明提供的同在原岩中布置底部出矿结构的房柱式中深孔充填采矿法，其步骤如下①、将矿体沿走向划分为间隔布置的矿房和矿柱，6 10个房柱采场构成一个盘区，中段高40 120m,分段高8 15m,矿房宽8 12m,矿柱宽10 15m,顶柱高8 IOm ；②、采用脉外无轨采准系统，由阶段运输巷道、脉外分段平巷、斜坡道、出矿联络道、凿岩联络道和溜矿井构成，分段凿岩巷布置在房柱各分段底部中央；③、盘区房柱回米顺序是先米矿房，后米矿柱，盘区房柱米充结束后再米顶柱，房柱内各分段自上而下同时回采，上分段超前下分段2 3m ;④、矿房回采时预留第一分段不采，从第二分段开始用中深孔钻机或凿岩台车打目艮，用微差爆破方法从矿房上盘一端后退式逐排爆破至整个矿房；铲运机以位于同高度的矿柱凿岩巷作为出矿巷，通过出矿进路，将矿房崩落矿石铲出；矿房出矿后采空区先用I : 4 I : 6的水泥尾砂充填，充填高度8 15m，然后用I : 8 I : 15的水泥尾砂充填并接顶；⑤、矿柱回采时从第一分段开始用矿房回采相同的方法采完整个矿柱；铲运机以矿房预留的第一分段凿岩巷作为出矿巷，通过出矿进路，将矿柱崩落矿石铲出；矿柱出矿后采空区先用I : 4 I : 6的水泥尾砂充填8 10m，然后用素尾砂充填并接顶；⑥、房柱开采形成的交错连接的顶柱结构，由于有高配比水泥尾砂胶结充填层保护，待整个矿块回采结束后，再用进路法回收。所述的步骤①中所述的间隔布置的矿房和矿柱，以中段运输巷为起点，将阶段内房柱垂高上划分为分段；每分段垂直矿体走向布置分段凿岩巷，在房柱中靠矿体上盘位置分别布置切割天井，以切割天井为自由面，用中深孔凿岩机或凿岩台车打眼爆破形成切割槽，以切割槽为自由空间，从房柱上盘一端后退式自上而下分段回采，扇形中深孔分排逐次爆破并用电动或柴油铲运机铲出部分矿石，提供下次爆破自由空间，直至房柱回采结束。所述的步骤②中房柱底部出矿结构利用房柱内的分段凿岩巷，沿房柱分段凿岩巷每隔8 IOm以60°倾角布置出矿进路；受矿堑沟左右二翼的出矿进路交错布置；矿房出矿底部结构布置在矿柱中，以矿柱的第二分段凿岩巷为出矿巷；矿柱出矿底部结构通过矿房预留的第一分段凿岩巷作为出矿巷。所述的步骤④中矿房预留的第一分段在下一中段回采时采出；矿房矿柱最后一分段回采时减少炮孔长度，形成2 3m的顶柱，出矿完后用I : 4或I : 6水泥尾矿充填，充填体强度3 4MPa ;顶柱或V形堑沟用进路法回收。采用上述技术方案的同在原岩中布置底部出矿结构的房柱式中深孔充填采矿法，其有益效果是①安全性增高本发明针对厚大较稳固型金属矿床，通过实现人员在巷道内作业，避免人员暴露在空场内，大幅度提高了作业安全性，从而有效地保证了矿体开采安全。②采矿效率增大本发明可实现多个矿房或矿柱同步回采，可充分利用无轨设备作业，并实现多个采场凿岩、出矿、充填平行作业，生产相对集中，避免了单个房柱开采人员分散、设备利用率低、劳动组织烦琐等不足，矿块开采效率增高。③出矿结构简单本发明通过改变房柱回采高度，矿房矿柱底部出矿结构均布置在原岩中，即矿房出矿底部结构布置在矿柱中，矿柱出矿底部结构布置在矿房中，避免了房柱底部出矿结构不可能同在原岩中的矛盾，省去构造人工假巷等工序，出矿灵活、劳动强度低、出矿效率高。④资源回收率高形成交错连接的顶柱结构，采用高配比水泥尾砂胶结充填，待整个矿块回采结束后，用进路法进行回收，实现顶底柱回采；另外，因为采用分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿法，避免了用分层充填法开采一次采高低，矿石易混入充填体中，矿石贫化损失大等问题。其主要技术经济指标为①采场生产能力605t/d ；②采矿工效127. 3t/工班；③采矿损失率7· 0% ；④采矿贫化率6· 5% ；⑤采切比10. 99标准m/kt ；⑥采矿直接成本80· 29元/t。
图I为本发明采矿方法结构示意图。图2为图I的B-B剖面图。图3为图I的C-C剖面图。图4为图I的D-D剖面图。
具体实施例方式本发明提供的同在原岩中布置底部出矿结构的房柱式中深孔充填采矿法，其步骤如下①、将矿体沿走向划分为间隔布置的矿房和矿柱，6 10个房柱采场构成一个盘区，中段高40 120m,分段高8 15m,矿房宽8 12m,矿柱宽10 15m,顶柱高8 IOm ；②、采用下盘脉外无轨采准系统，其技术要点是平行矿体下盘边界布置分段平巷14，各分段平巷通过斜坡道20与阶段运输巷16相通，凿岩联络道13联接分段凿岩巷道12与分段平巷14，出矿联络道17联接受矿横巷19和阶段运输平巷16，从而构成盘区下盘脉外无轨采准系统；③、盘区房柱回米顺序是先米矿房，后米矿柱，盘区房柱米充结束后再米顶柱，房柱内各分段自上而下同时回采，上分段超前下分段2 3m ;④、矿房回采时预留第一分段不采，从第二分段开始用中深孔钻机或凿岩台车打目艮，用微差爆破方法从矿房上盘一端后退式逐排爆破至整个矿房；铲运机以位于同高度的矿柱凿岩巷作为出矿巷，通过出矿进路，将矿房崩落矿石铲出；矿房出矿后采空区先用I : 4 I : 6的水泥尾砂充填，充填高度8 15m，然后用I : 8 I : 15的水泥尾砂充填并接顶；⑤、矿柱回采时从第一分段开始用矿房回采相同的方法采完整个矿柱；铲运机以矿房预留的第一分段凿岩巷作为出矿巷，通过出矿进路，将矿柱崩落矿石铲出；矿柱出矿后采空区先用I : 4 I : 6的水泥尾砂充填8 10m，然后用素尾砂充填并接顶；⑥、房柱开采形成的交错连接的顶柱结构，由于有高配比水泥尾砂胶结充填层保护，待整个矿块回采结束后，再用进路法回收。步骤①中所述的间隔布置的矿房和矿柱，以中段运输巷为起点，将阶段内房柱垂高上划分为分段；每分段垂直矿体走向布置分段凿岩巷，在房柱中靠矿体上盘位置分别布置切割天井，以切割天井为自由面，用中深孔凿岩机或凿岩台车打眼爆破形成切割槽，以切割槽为自由空间，从房柱上盘一端后退式自上而下分段回采，扇形中深孔分排逐次爆破并用电动或柴油铲运机铲出部分矿石，提供下次爆破自由空间，直至房柱回采结束。步骤②中房柱底部出矿结构利用房柱内的分段凿岩巷，沿房柱分段凿岩巷每隔8 IOm以60°倾角布置出矿进路；受矿堑沟左右二翼的出矿进路交错布置；矿房出矿底 部结构布置在矿柱中，以矿柱的第二分段凿岩巷为出矿巷；矿柱出矿底部结构通过矿房预留的第一分段凿岩巷作为出矿巷。步骤④中矿房预留的第一分段在下一中段回采时采出；矿房矿柱最后一分段回采时减少炮孔长度，形成2 3m的顶柱，出矿完后用I : 4或I : 6水泥尾矿充填，充填体强度3 4MPa ;顶柱或V形堑沟用进路法回收。以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。山东黄金矿业(莱州)有限公司焦家金矿寺庄矿区主要回采7-2号矿体，矿岩较坚硬，f = 10 12，矿体倾角62。。-250m -190m中段矿体平均水平厚61m，走向长184m，金矿平均品位2. 36g/t。具体实施步骤是①、选择-250m _190m中段矿体采用同在原岩中布置底部出矿结构的房柱式中深孔充填采矿法，沿矿体走向划分间隔布置的矿房和矿柱，矿房宽10m，矿柱宽12. 5m，4个矿房4个矿柱构成一个盘区，盘区长90m，中段高60m，分段高10m。②、采用无轨采准方式，在矿体下盘布置中段运输巷道、脉外分段平巷，用中段斜坡道将各分段平巷联通，分段平巷一侧布置有出矿联络道和脉外集中出矿溜井，如图I、图
2、图3和图4所不，图中1_闻灰砂比水泥尾砂，2-素尾砂，3-矿房顶柱，4-低灰砂比水泥尾砂5-矿柱顶柱，6-矿体,7-矿石,8-扇形中深孔，9-矿房回米,10-回风联络道，Il-回风平巷，12-分段凿岩巷，13-凿岩联络道，14-分段平巷，15-溜矿井，16-阶段运输巷，17-出矿联络道，18-出矿进路，19-受矿横巷，20-斜坡道，21-泄水井，22-充填隔墙，23-切割回风天井，24-切割槽。③、从分段平巷中垂直矿体走向掘进凿岩联络道13和分段凿岩巷12。从矿柱第二分段凿岩巷每隔IOm向二侧矿房掘进出矿进路18。矿柱回采时，从矿房第一分段凿岩巷沿巷道每隔IOm向二侧矿柱掘进出矿进路19。④、盘区房柱回米顺序是先米矿房I，后米矿柱II，盘区房柱米充结束后再米顶柱。房柱内各分段同时回采，上分段超前下分段2 3m。矿房内第一分段不采，留在下一中段回米时再米。⑤、矿房矿柱在矿体上盘预先掘进切割上山，以切割上山为自由面，用中深孔拉切割槽。房柱回采时从分段凿岩巷内用凿岩台车或YGZ-90钻机凿扇形中深孔，用毫秒差非电导爆管微差爆破，崩落矿石由铲运机铲出。房柱采完后，采空区先用I : 4 I : 6的水泥尾砂胶结充填，充填高度10m，然后矿房用灰砂比1 : 8 1: 15的水泥尾砂胶结充填并接顶，矿柱用素尾砂充填并接顶。充填前作好充填准备，所有房柱与外隔相通的出入口构筑充填隔离墙，然后架设充填管。⑥、盘区采完后，其顶柱用进路法进行回收。为确保同在原岩中布置底部出矿结构的房柱式中深孔充填采矿法安全可靠，验证其高效性、低贫损性，在矿体上盘埋设了多种应力位移测试装置，对岩层进行了长期观测，并对盘区采场结构参数进行了必要的调整。
权利要求
1.一种同在原岩中布置底部出矿结构的房柱式中深孔充填采矿法，其特征在于步骤如下 ①、将矿体沿走向划分为间隔布置的矿房和矿柱，6 10个房柱采场构成一个盘区，中段高40 120m,分段高8 15m,矿房宽8 12m,矿柱宽10 15m,顶柱高8 IOm ； ②、采用脉外无轨采准系统，由阶段运输巷道、脉外分段平巷、斜坡道、出矿联络道、凿岩联络道和溜矿井构成，分段凿岩巷布置在房柱各分段底部中央； ③、盘区房柱回米顺序是先米矿房，后米矿柱，盘区房柱米充结束后再米顶柱，房柱内各分段自上而下同时回采，上分段超前下分段2 3m ; ④、矿房回采时预留第一分段不采，从第二分段开始用中深孔钻机或凿岩台车打眼，用微差爆破方法从矿房上盘一端后退式逐排爆破至整个矿房；铲运机以位于同高度的矿柱凿岩巷作为出矿巷，通过出矿进路，将矿房崩落矿石铲出；矿房出矿后采空区先用I : 4 I 6的水泥尾砂充填，充填高度8 15m，然后用I : 8 I : 15的水泥尾砂充填并接顶； ⑤、矿柱回采时从第一分段开始用矿房回采相同的方法采完整个矿柱；铲运机以矿房预留的第一分段凿岩巷作为出矿巷，通过出矿进路，将矿柱崩落矿石铲出；矿柱出矿后采空区先用I : 4 I : 6的水泥尾砂充填18 20m，然后用素尾砂充填并接顶； ⑥、房柱开采形成的交错连接的顶柱结构，待整个矿块回采结束后，用进路法回收。
2.根据权利要求I所述的同在原岩中布置底部出矿结构的房柱式中深孔充填采矿法，其特征在于所述的步骤①中所述的间隔布置的矿房和矿柱，以中段运输巷为起点，将阶段内房柱垂高上划分为分段；每分段垂直矿体走向布置分段凿岩巷，在房柱中靠矿体上盘位置分别布置切割天井，以切割天井为自由面，用中深孔凿岩机或凿岩台车打眼爆破形成切割槽，以切割槽为自由空间，从房柱上盘一端后退式自上而下分段回采，扇形中深孔分排逐次爆破并用电动或柴油铲运机铲出部分矿石，提供下次爆破自由空间，直至房柱回采结束。
3.根据权利要求I或2所述的同在原岩中布置底部出矿结构的房柱式中深孔充填采矿法，其特征在于所述的步骤②中房柱底部出矿结构利用房柱内的分段凿岩巷，沿房柱分段凿岩巷每隔8 IOm以60°倾角布直出矿进路；受矿暂沟左右_■翼的出矿进路交错布直；矿房出矿底部结构布置在矿柱中，以矿柱的第二分段凿岩巷为出矿巷；矿柱出矿底部结构通过矿房预留的第一分段凿岩巷作为出矿巷。
4.根据权利要求I或2所述的同在原岩中布置底部出矿结构的房柱式中深孔充填采矿法，其特征在于所述的步骤④中矿房预留的第一分段在下一中段回采时采出；矿房矿柱最后一分段回采时减少炮孔长度，形成2 3m的顶柱，出矿完后用I : 4或I : 6水泥尾矿充填，充填体强度3 4MPa ;顶柱或V形堑沟用进路法回收。
全文摘要
本发明公开了一种同在原岩中布置底部出矿结构的房柱式中深孔充填采矿法，将矿体沿走向划分为间隔布置的矿房和矿柱，多个房柱采场构成一个盘区；采用脉外无轨采准系统；盘区房柱回采顺序是先采矿房，后采矿柱；矿房回采时从第二分段开始后退式逐排回采；矿房出矿后采空区先用高灰砂比水泥尾砂充填一分段，然后用低灰砂比水泥尾砂充填并接顶；矿柱回采时从第一分段开始，用矿房回采相同方法回采矿柱；矿柱出矿后采空区用高灰砂比水泥尾砂充填一分段，然后用素尾砂充填并接顶；待整个矿块回采结束后，用进路法进行回收；本发明具有采场生产能力大、采矿工效高、回收率高、作业安全、生产成本低等显著优点。
文档编号E21C41/16GK102619513SQ201210082779
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月26日 优先权日2012年3月26日
发明者刘志祥, 李夕兵, 范作鹏, 董金奎, 赵国彦, 郭子源 申请人:中南大学