专利名称：双切巷双向分条两步预支护采矿法的制作方法
技术领域：
本发明 涉及金属矿山地下开采技术，尤其是一种充填采矿方法。
背景技术：
当前国内外地下金属矿床开采以充填采矿法为主，根据矿岩地质条件及开采技术水平现采用的充填采矿法主要有以下几种方法
第一、上向水平分层充填采矿法。根据矿岩地质条件及开采技术水平，上向水平分层充填采矿法又细分为以下几种方法①、中厚以下矿岩稳固矿体-上向水平分层充填采矿法。矿岩条件上盘及顶板稳固，矿体厚度< 8m ;采准方式上部回风井及下部顺路进风、泄水井；采出矿7655凿岩机，水平落矿，电耙或小型电铲通过顺路溜井出矿；充填方式底部尾砂+上部胶结层，充填作业简单、成本低；顶板支护锚杆支护为主，木支护为辅；综合评价优点采切工程量少、采充成本低、生产能力较高、损失贫化率较低；缺点人员、材料上下困难、劳动强度高，采场作业安全条件较差；应用前景随着开采深度的加深，适宜采场越来越少。②、厚大及矿岩稳固矿体一机械化上向水平分层点柱充填采矿法。矿岩条件上盘及顶板稳固，矿体厚度> 15m;采准方式中央采联+两翼回风天井，脉外溜矿井；采出矿台车凿岩，水平落矿为主，铲运机卡车联合出矿；充填方式底部尾砂+上部胶结层，充填作业简单、成本低；顶板支护矿柱支护+长锚索预支护，回采时锚杆台车锚杆跟进支护；综合评价优点采切工程量少、采充成本低、生产能力高、贫化率较低、劳动强度低；缺点矿石损失率高达20%以上，因采场空顶面积大，采场安全条件差；应用前景随着开采深度的加深，适宜采场越来越少。③、厚大及矿岩稳固矿体一矿房矿柱(盘区)充填采矿法。矿岩条件上盘及顶板稳固，矿体厚度> 20m ;米准方式垂直矿体间隔8-10m布置分条,一步采矿房，二步采矿柱，矿房矿柱回采分别布置采联及通风泄水井；采出矿台车凿岩，水平落矿为主，铲运机卡车联合出矿；充填方式一步采矿房胶结，二步采矿柱底部尾砂+上部胶结层；顶板支护长锚索预支护，回采时锚杆台车锚杆跟进支护；综合评价优点一步采矿房生产能力高、损失、贫化率低；缺点二步采矿柱回顶板难控制，采场安全条件差，二次贫化严重，最突出缺点是采准工程量极大；应用前景随着开采深度的加深，适宜采场越来越少。④、破碎矿体-上向水平分层进路式接顶充填采矿法。矿岩条件各类矿体；采准方式中央采联+两翼风井+矿体下盘切巷+垂直走向分条采出矿7655或台车凿岩，掘进采矿，铲运机卡车联合出矿；充填方式一步采进路胶结充填，二步采进路底部尾砂+上部胶结层；顶板支护回采时锚杆跟进支护，7655或台车凿岩；综合评价优点回采断面小，采场作业安全，损失、贫化率低；缺点凿岩作业量大、采矿效率低、成本高，二步采采场安全条件差，二次贫化严重，实际应用过程中，原间隔回采顺序改成后退式逐条回采，充填体全胶结，导致充填成本加大；应用前景现国内矿山破碎矿体回采的首选方法。第二、下向分层充填采矿法。矿岩条件极破碎高产值矿体；采准方式下盘风井、溜矿井、人行泄水井；采出矿7655或台车凿岩，掘进采矿，铲运机卡车联合出矿；充填方式高强度充填体；顶板支护钢筋吊挂编网注入高强度充填体；综合评价优点采场作业安全，损失贫化率最低；缺点钢筋胶结充填体假顶成本高，充填准备工作量大，凿岩作业量大、采矿效率低；应用前景推广应用范围极小。第三、中深孔采矿法。矿岩条件急倾斜且上盘稳固矿体；凿岩爆破扇形布孔，集中凿岩，凿岩爆破成本低；顶板支护矿体上盘长锚索支护+锚杆支护；充填方式嗣后一次充填，充填作业成本低；出矿设备遥控铲运机；综合评价；优点凿岩作业安全，采场生产能力高；缺点上盘维护难度大，损失、贫化率高；应用前景国外矿山多普遍采用该方法，但国内矿山受开拓工程、设备价格等因素影响，推广应用难度较大。
发明内容
本发明旨在提供一种双切巷双向分条两步预支护采矿法，所要解决的技术问题是一步采的同时借助采矿设备对二步采矿体(矿柱)进行下向锚索预支护，从而保证二步采作业的安全，以提高采矿作业效率和安全性。 本发明的技术方案如下
一种双切巷双向分条两步预支护采矿法，其特征在于按照以下步骤进行施工
第一步，施工采联垂直矿体走向开凿若干条互相平行且间隔分布的一步采采联和二步采采联，一步采采联和二步采采联均到达矿体下盘边界；
第二步，一步采沿一步采采联开凿进入矿体的一步采切巷，然后沿一步采切巷两帮开凿平行矿体走向的若干条一步采分条，位于同一条一步采切巷的左右两侧的一步采分条交错布置；一步采分条回采的终端作为二步采切巷的设计边界；
第三步，一步采后的预支护从第二分层开始，一步采分条回采结束后进行如下预支护作业采用若干根第一锚索对相邻两条一步采分条之间的矿体进行预支护作业；并采用若干组每组若干根第二锚索对二步采切巷所处位置的矿体进行预支护作业；
第四步，一步采充填作业第三步预支护作业结束后，对一步采分条进行如下充填作业在采联下口矿体下盘边界位置施工一道泄水挡墙，采用尾砂胶结充填，充填结束后，一步采分条上方留有Im I. 2m的爆破补偿空间，一步采切巷上方留有I. 5m I. 8m的人行空间；
第五步，二步采一步采第三分层充填作业结束后，同时进行二步采矿体的回采，但必须保证二步采施工始终落后于一步采施工至少两个分层；二步采的施工方法沿二步采采联开凿进入矿体的二步采切巷，沿二步采切巷左右两帮进行二步采分条回采；
第六步，二步采充填作业在二步采采联的下口矿体下盘边界位置施工充填泄水挡墙，先进行全尾砂充填和找平，后进行上部胶结面充填，胶结面厚度O. 3m O. 5m，胶结面充填结束后，二步采分条上方留有Im I. 2m的爆破补偿空间，二步采切巷上方留有I. 5m I. 8m的人行空间。第三步所述采用若干根第一锚索对相邻两条一步采分条之间的矿体进行预支护作业的预支护方法为采用下向锚索，第一锚索尾部搭接在一起并位于一步采分条空间内，第一锚索头部的支护位置在相邻两条一步采分条之间的矿体中。第三步所述采用若干组每组若干根第二锚索对二步采切巷所处位置的矿体进行预支护作业的预支护方法为采用下向锚索，每一组锚索尾部搭接并位于同一个一步采分条空间内，所述若干组第二锚索头部的支护位置均在二步采切巷所处位置的矿体内。预支护作业顺序为凿 岩，安装锚索，水泥灌浆，尾部搭接。 本发明的积极效果在于
本方法适宜于各种矿岩条件的矿体回采，对破碎矿体能够创造良好的安全作业环境，对厚大矿体，因采场工作面多，可实现集中凿岩、集中爆破、集中出矿，能够成倍提高采出矿效率。本方法二步采开采时，由于一步采分条回采时对二步采矿体(矿柱)预先进行下向锚索预支护，锚索尾部在一步采胶结充填体内搭接并生根，锚索对二步采矿体(矿柱)进行强力吊拉，保证了二步采顶板的无冒落隐患，也就保证了二步采作业的安全。本方法一步采、二步采分条在采场充填时，由于顶板得到有效控制，不需进行接顶充填，留出爆破补尙空间，水平布孔、水平落矿，与接顶充填采矿相比，凿岩爆破成本可降低60%以上。本方法中一步采及二步采采场充填均可实现施工一条封闭墙完成多条分条充填，减少封闭墙数量若干道，既提高了工作效率，又降低了充填成本；并且一步采胶结充填、二步采尾砂充填，与进路法逐条回采相比，充填成本降低40%以上，再者，因无需接顶充填，板墙封闭及充填作业难度降低。本方法可灵活的确定一步采及二步采断面，矿岩稳固时，可加大断面尺寸，采用大型采出矿设备，提高采场生产能力；矿岩稳固性差时，可缩小一步采断面，通过加强支护，适当加大二步采断面，在保证了采场作业安全的同时达到降低充填成本的效果。本方法预支护作业设备与采矿设备同型号，因而减少了设备投入；同时，一步采分条回采结束，可立即进行预支护作业，避免了因采矿、支护工艺转换造成的停产等不利因素。
图I为本发明的采场平面布置图。图中填充分条表示一步采采场回采结束并充填，空白分条为二步米米场回米范围。图2为本发明的采场纵投影图。反映了一步采采场采联、分条与二步采采场采联、分条的空间位置关系(回采顺序)。图3本发明的垂直走向剖面图。
具体实施例方式为进一步说明本发明，结合附图和具体实施方式
具体说明如下。如图1-3所示，第一步，施工采联垂直矿体走向开凿若干条互相平行且间隔分布的一步采采联11和二步采采联10，一步采采联11和二步采采联10均到达矿体下盘边界。一步采采联11与二步采采联10间距根据矿岩条件、中段规划及采场生产能力要求确定。第二步，一步采沿一步采采联11开凿进入矿体的一步采切巷1，然后沿一步采切巷I两帮开凿平行矿体走向的若干条一步采分条3，一步采作业时按常规作业要求进行普通锚杆跟进支护；位于同一条一步采切巷的左右两侧的一步采分条交错布置，同时进行回采或按序依次进行回采；所有一步采分条3断面为三心拱型，断面尺寸相同(上、下盘断面根据矿体边界可适当调整)，分条间距相同。注一步采的第一分层按掘进作业布孔。一步采分条3回采的终端作为二步采切巷6的设计边界。第三步，一步采后的预支护第一分层一步采回采结束，不需进行二步采矿体的预支护作业。从第二分层开始一步采分条3回采结束后，进行如下预支护作业。采用若干根第一锚索4对相邻两条一步采分条之间的矿体进行预支护作业预支护方法为采用下向锚索，第一锚索4尾部搭接在一起并位于一步采分条空间内，第一锚索4头部的支护位置在相邻两条一步采分条之间的矿体中(即二步采的回采轮廓中)。并采用若干组每组若干根第二锚索5对二步采切巷6所处位置的矿体进行预支护作业预支护方法为采用下向锚索，每一组锚索尾部搭接并位于同一个一步采分条空间内，所述若干组第二锚索5头部的支护位置均在二步采切巷6所处位置的矿体内。
锚索支护方向、长度、支护密度等根据揭露矿体情况确定；支护作业顺序为凿岩，安装锚索，水泥灌浆，尾部搭接。第四步，一步采充填作业第三步预支护作业结束后，对一步采分条3进行充填作业时只在采联下口矿体下盘边界位置施工一道泄水挡墙，采用尾砂胶结充填，充填体单轴抗压强度要求达到2 2. 5Mpa。充填结束后，一步采分条上方留有Im I. 2m的爆破补偿空间，一步采切巷上方留有I. 5m I. 8m的人行空间，便于充填面找平作业。第二、三、……分层一步采作业顺序为一步采采联11压顶，一步采切巷I压顶采矿，一步采分条3压顶采矿，出矿，下向短锚索预支护，采场充填。第五步，二步采一步采第三分层充填作业结束后，可同时进行二步采矿体的回采，但必须保证二步采施工始终落后于一步采施工至少两个分层
二步采的施工方法沿二步采采联10开凿进入矿体的二步采切巷6，沿二步采切巷6左右两帮进行二步采分条8回采，二步采分条8可同时进行回采或按序依次回采；二步采分条8的开采边界就是一步采的充填体。注二步采的第一分层按掘进布孔。第六步，二步采的浮石检撬因二步采矿体已进行预支护，回采时不需再进行常规顶板锚杆跟进支护，但必须进行浮石检撬。第七步，二步采充填作业在二步采采联的下口矿体下盘边界位置施工充填泄水挡墙，先进行全尾砂充填和找平，后进行上部胶结面充填，胶结面厚度O. 3m O. 5m,胶结面充填结束后，二步采分条上方留有Im I. 2m的爆破补偿空间，二步采切巷上方留有I. 5m I. 8m的人行空间，便于充填面找平作业。二步采第二、三、……分层作业内容及顺序为二步采采联10压顶，二步采切巷6压顶采矿，二步采分条8压顶采矿，顶板浮石检撬，出矿，采场充填。其它说明采场一步采通风泄水井2和二步采通风泄水井9均布置在矿体下盘，但当矿体上盘围岩稳固时，回风井布置在上盘效果更好。矿体特别厚大时，一、二步采场均可采用一次或分次充填；采场回风天井为采场第二安全出口。使用发明的采矿法在山东黄金集团三山岛金矿进行实验性开采，选择较破碎矿段进行试验，采用7655凿岩设备，一步采断面3*3. 5m2，回采高度2. 5m,水平进尺2. 5m,台班采矿效率100吨/班(原进路采矿法，回采断面3*3m2，水平进尺2. Om,台班采矿效率50吨/班)，台班效率提高100%，凿岩爆破成本降低50% ;二步采断面4*3. 5m2，回采高度2. 5m,水平进尺2. 5m,台班采矿效率140吨/班，台班效率提高180% ;凿岩爆破成本降低65% ;采场矿石损失率、贫化率 降低，尤其是尾砂混入造成的二次贫化几乎为零；采场充填成本降低40%以上。
权利要求
1.一种双切巷双向分条两步预支护采矿法，其特征在于按照以下步骤进行施工第一步，施工采联垂直矿体走向开凿若干条互相平行且间隔分布的一步采采联(11)和二步米米联(10), 一步米米联(11)和二步米米联(10)均到达矿体下盘边界；第二步，一步采沿一步采采联(11)开凿进入矿体的一步采切巷(I )，然后沿一步采切巷(I)两帮开凿平行矿体走向的若干条一步采分条(3)，位于同一条一步采切巷的左右两侧的一步采分条交错布置；一步采分条(3)回采的终端作为二步采切巷(6)的设计边界；第三步，一步采后的预支护从第二分层开始，一步采分条(3)回采结束后进行如下预支护作业采用若干根第一锚索(4)对相邻两条一步采分条之间的矿体进行预支护作业； 并采用若干组每组若干根第二锚索(5)对二步采切巷(6)所处位置的矿体进行预支护作业；第四步，一步采充填作业第三步预支护作业结束后，对一步采分条(3)进行如下充填作业在采联下口矿体下盘边界位置施工一道泄水挡墙，采用尾砂胶结充填，充填结束后， 一步采分条上方留有Im I. 2m的爆破补偿空间，一步采切巷上方留有I. 5m I. 8m的人行空间；第五步，二步采一步采第三分层充填作业结束后，同时进行二步采矿体的回采，但必须保证二步采施工始终落后于一步采施工至少两个分层；二步采的施工方法沿二步采采联(10)开凿进入矿体的二步采切巷(6)，沿二步采切巷(6)左右两帮进行二步采分条(8)回米;第六步，二步采充填作业在二步采采联的下口矿体下盘边界位置施工充填泄水挡墙， 先进行全尾砂充填和找平，后进行上部胶结面充填，胶结面厚度O. 3m O. 5m，胶结面充填结束后，二步采分条上方留有Im I. 2m的爆破补偿空间，二步采切巷上方留有I. 5m I.8m的人行空间。
2.如权利要求I所述的双切巷双向分条两步预支护采矿法，其特征在于第三步所述采用若干根第一锚索(4)对相邻两条一步采分条之间的矿体进行预支护作业的预支护方法为采用下向锚索，第一锚索(4)尾部搭接在一起并位于一步采分条空间内，第一锚索(4)头部的支护位置在相邻两条一步采分条之间的矿体中。
3.如权利要求I所述的双切巷双向分条两步预支护采矿法，其特征在于第三步所述采用若干组每组若干根第二锚索(5)对二步采切巷(6)所处位置的矿体进行预支护作业的预支护方法为采用下向锚索，每一组锚索尾部搭接并位于同一个一步采分条空间内，所述若干组第二锚索(5)头部的支护位置均在二步采切巷(6)所处位置的矿体内。
4.如权利要求2或3所述的双切巷双向分条两步预支护采矿法，其特征在于预支护作业顺序为凿岩，安装锚索，水泥灌浆，尾部搭接。
全文摘要
本发明是一种双切巷双向分条两步预支护采矿法，首先施工采联，然后进行一步采、一步采后的预支护和一步采充填作业，再进行二步采，最后进行二步采充填作业。本方法中一步采及二步采采场充填均可实现施工一条封闭墙完成多条分条充填，减少封闭墙数量若干道，既提高了工作效率，又降低了充填成本；并且一步采胶结充填、二步采尾砂充填，与进路法逐条回采相比，充填成本降低40%以上，再者，因无需接顶充填，板墙封闭及充填作业难度降低。
文档编号E21F15/00GK102926754SQ20121046327
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月17日 优先权日2012年11月17日
发明者修国林, 杨竹周, 马云庆, 王瑞星, 王善飞 申请人:山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿