矿柱预隔离分段条块充填采矿法及适用于该采矿法的矿体的制作方法
【专利摘要】一种矿柱预隔离分段条块充填采矿法及矿体，该采矿法包括以下步骤：1）将整个采区划分为若干个区域，每个区域划分为沿矿体走向依次排列的Ⅰ步条块矿房、Ⅲ步条块矿柱、Ⅱ步条块矿房及Ⅳ步条块矿柱，按照Ⅰ步条块矿房、Ⅱ步条块矿房、Ⅲ步条块矿柱、Ⅳ步条块矿柱的步骤依次回采，并且各区域的相同步骤条块采场同时施工。本发明矿柱预隔离分段条块充填采矿法，采矿成本低、生产效率高。
【专利说明】矿柱预隔离分段条块充填采矿法及适用于该采矿法的矿体
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种采矿方法及矿体，具体说涉及一种适用于开采矿体不稳固、地表不允许塌陷的缓倾斜、急倾斜厚大金属矿体的矿柱预隔离分段条块充填采矿法。
【背景技术】
[0002]开采极不稳固厚大低品位矿体时，一般采用崩落法进行开采，然而崩落法开采会导致地表塌陷影响可持续发展，特别是在农田下开采时，地表不允许塌陷，因此需采用充填采矿法开采,充填采矿法成本高、生产效率低。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种矿柱预隔离分段条块充填采矿法及矿体，该采矿方法采矿成本低、生产效率高。
[0004]为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为:一种矿柱预隔离分段条块充填采矿法，包括以下步骤:1)将整个采区划分为若干个区域，每个区域划分为沿矿体走向依次排列的I步条块矿房、III步条块矿柱、II步条块矿房及IV步条块矿柱，按照I步条块矿房、II步条块矿房、III步条块矿柱、IV步条块矿柱的步骤依次回采，并且各区域的相同步骤条块采场同时施工。
[0005]本发明矿柱预隔离分段条块充填采矿法，其中，在所述I步条块矿房回采过程中，将I步条块矿房划分为上、下两个分段，先施工下分段的充填进路、出矿进路，充填进路及出矿进路均进行喷锚网联合支护，并在充填进路内铺设充填管路，然后从出矿进路一端施工切割天井，再以切割天井为自由面布置中深孔炮孔进行爆破，落矿高度为一个分段，然后采用铲运机出矿，出矿结束后，在出矿进路施工密闭墙，利用充填管路对采空区进行分级尾砂胶结充填，待下分段的分级尾砂胶结充填体凝固后，进行上分段的回采，上分段回采时，先施工上分段的充填进路，下分段的充填进路作为上分段的出矿进路，然后开始与下分段步骤相同的回采工作。
[0006]本发明矿柱预隔离分段条块充填采矿法，其中，所述I步条块矿房的上分段的采空区进行分级尾砂胶结充填完成后进行II步条块矿房的回采，所述II步条块矿房的回采过程与I步条块矿房的回采过程相同。
[0007]本发明矿柱预隔离分段条块充填采矿法，其中，所述1、II步条块矿房的分级尾砂胶结充填体凝固并且强度达到要求后，进行所述III步条块矿柱的回采，回采时，将III步条块矿柱划分为上、下两个分段，先进行下分段的回采工作，施工下分段的充填进路及出矿进路，并对III步条块矿柱的充填进路、出矿进路进行编锚网支护，在III步条块矿柱的充填进路内铺设充填管路，在III步条块矿柱的出矿进路端部及里侧依次间隔施工若干个III步切割天井，各III步切割天井均贯穿III步条块矿柱的充填进路和出矿进路，然后将各III步切割天井爆破成砼柱大口井，在各砼柱大口井下口分别施工密闭墙后向砼柱大口井内充填高强度胶结充填体，形成若干个砼柱，每两个砼柱之间的矿体即为一个回采单元，在一个回采单元内，以III步切割天井为自由面布置中深孔炮孔进行爆破，落矿高度为一个分段，然后采用铲运机出矿，出矿完毕后，一个回采单元回采结束，利用充填管路对该回采充填单元进行一次性分级尾砂充填，分级尾砂充填体底部设有滤水管，待尾砂充填体滤水沉淀后，对下沉部分进行分级尾砂胶结充填，形成混凝土上浇面，接下来进行下一个回采单元的回采充填工作，直至下分段的回采充填工作结束；下分段回采结束并且下分段的混凝土上浇面强度达到要求后，进行上分段的回采，上分段回采时，先施工III步条块矿柱的上分段的充填进路，III步条块矿柱下分段的充填进路作为上分段的出矿进路，然后进行与下分段完全相同的回采工作。
[0008]本发明矿柱预隔离分段条块充填采矿法，其中，所述III步条块矿柱的回采完成后，采用与III步条块矿柱相同的步骤回采IV步条块矿柱，所述各铲运车均为遥控铲运车。
[0009]一种采用上述采矿方法的矿体，所述矿体分为若干个区域，每个区域均分为沿矿体走向依次排列的I步条块矿房、III步条块矿柱、II步条块矿房及IV步条块矿柱，所述I步条块矿房与II步条块矿房结构相同，其中所述I步条块矿房划分为上、下两个分段，下分段设有充填进路、出矿进路，充填进路、出矿进路均设有喷锚网联合支护，充填进路内铺设充填管路，出矿进路一端设有切割天井、另一端设有密闭墙，上分段设有充填进路，上分段的充填进路进行喷锚网联合支护，并铺设充填管路。
[0010]本发明矿体，其中，所述III步条块矿柱、IV步条块矿柱结构相同，其中，所述III步条块矿柱划分为上、下两个分段，III步条块矿柱的下分段设有充填进路及出矿进路，III步条块矿柱的充填进路及出矿进路均设有编锚网支护，在III步条块矿柱的充填进路内铺设充填管路，在III步条块矿柱的出矿进路端部及里侧依次间隔设置若干个砼柱。
[0011]采用上述方案后，由于本发明矿柱预隔离分段条块充填采矿法将整个采区划分为若干个区域，每个区域均划分为沿矿体走向依次排列的四个步骤条块，四个步骤条块依次回采，并且各区域的相同步骤条块同时施工，因此采场生产效率大大提高，成本降低。
[0012]另外，在施工过程中采用中深孔炮孔进行爆破，采场崩落的矿量大，加上出矿通道多，进一步提闻生广效率闻。
[0013]充填进路、出矿进路都进行支护，并且回采完后立即充填直至整个矿房回采完形成高强度充填体，III步条块矿柱、IV步条块矿柱的出矿进路上设置砼柱间隔尾砂充填体，使作业过程更安全。
[0014]矿体开采过程中不留盘区间柱和点柱，从而避免了因采场地压管理需要设计大量矿柱而造成的大量资源损失，因此矿石损失贫化率低。采用尾砂及尾砂胶结充填体充填，不但解决了开采废料的堆放问题、降低充填成本，还可防止井下大面积地压活动带来的安全危害，阻止地表因开采导致的变形与下沉，实现矿山无废开采。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明矿柱预隔离分段条块充填采矿法中矿体部分的主视图；
[0016]图2是图1的C-C向剖视图；
[0017]图3是本发明矿柱预隔离分段条块充填采矿法中I步条块矿房回采过程的结构示意图；
[0018]图4是图1的B-B向剖视图。【具体实施方式】
[0019]以山东盛大矿业有限公司大浞河铁矿区的采矿方法为例具体说明本发明矿柱预隔尚分段条块充填米矿法:
[0020]山东盛大矿业有限公司大浞河铁矿区位于莱州市土山镇大浞河村西约1km，属烟台市和青岛市的交界地。矿体走向长2100m，倾角0°?20°，厚度变化大，最大厚度77.74m,最小厚度2.98m, 一般厚度10?30m。大浞河铁矿保有铁矿资源储量4493.90万t，平均品位TFe28.97%，采用矿柱预隔离分段条块充填采矿法开采，【具体实施方式】如下:
[0021](I)将整个采区划分为多个区域，如图1、4所示，每个区域划分为沿矿体走向依次排列的I步条块矿房11、111步条块矿柱13、II步条块矿房12及IV步条块矿柱14 ；
[0022](2)每个分段在矿体一侧的下盘围岩21中施工垂直矿体走向的中段运输平巷22，并在中段运输平巷22中施工盘区内的溜井23，通过斜坡道施工分段平巷24 ；
[0023](3)回采I步条块矿房11，将I步条块矿房11划分为上、下两个分段，每个分段高度均为12.5m，如图3所示，先施工I步条块矿房11下分段的充填进路112、出矿进路，上述两进路断面规格均为3X4m (宽X高)，充填进路111先进行较高规格的喷锚网联合支护，然后铺设充填管路，出矿进路进行等级较低的喷锚网联合支护，确保完成出矿作业，然后从出矿进路远离中段运输平巷22的一端施工断面规格为1.5X1.5m的切割天井，再以切割天井为自由面布置中深孔炮孔进行爆破，落矿高度为一个分段，采用遥控铲运机出矿，出矿结束后，在出矿进路施工密闭墙，利用充填管路对采空区进行分级尾砂胶结充填，待下分段的分级尾砂胶结充填体凝固后，进行上分段的回采，上分段回采时，先施工上分段的充填进路111，下分段的充填进路112作为上分段的出矿进路，上分段的充填进路111进行较高规格的喷锚网联合支护，并铺设充填管路，然后开始与下分段步骤相同的回采工作；
[0024](4) I步条块矿房11的上分段的采空区进行分级尾砂胶结充填完成后，采用与上述步骤(3)相同的步骤回采II步条块矿房12 ；
[0025](5) 1、II步条块矿房11、12的分级尾砂胶结充填体凝固并且强度达到要求后，进行III步条块矿柱13的回采，如图4所示，将III步条块矿柱13划分为上、下两个分段，每个分段高度均为12.5m，先进行III步条块矿柱13下分段的回采工作，施工下分段的充填进路132及出矿进路，并对充填进路132进行较高等级的编锚网支护、出矿进路进行较低等级的编锚网支护，在充填进路内铺设充填管路，在出矿进路端部及每隔20?30m的位置，施工多个切割天井，各切割天井贯穿充填进路和出矿进路，然后将各切割天井爆破成断面规格为4 X 4m的砼柱大口井，在各砼柱大口井下口分别施工密闭墙134后向砼柱大口井内充填高强度胶结充填体，形成多个砼柱135，每两个砼柱135之间的矿体即为一个回采单元，在一个回采单元内，以切割天井为自由面布置中深孔炮孔进行爆破，落矿高度为一个分段，然后采用遥控铲运机出矿，出矿完毕后，一个回采单元回采结束，利用充填管路对该回采充填单元进行一次性分级尾砂充填，分级尾砂充填体底部设有滤水管137，待尾砂充填体滤水沉淀后，对下沉部分进行分级尾砂胶结充填，形成厚度约0.5米的混凝土上浇面136，接下来进行下一个回采单元的回采充填工作，直至下分段的回采充填工作结束；下分段回采结束并且下分段的混凝土上浇面强度达到要求后，进行上分段的回采，上分段回采时，先施工上分段的充填进路131，下分段的充填进路132作为上分段的出矿进路，然后进行与下分段完全相同的回采工作；
[0026](6) III步条块矿柱13的回采完成后，采用与上述步骤(5)相同的步骤回采IV步条块矿柱14。
[0027]在上述回采过程中，各区域的相同步骤条块同时施工。
[0028]适用于上述采矿法的矿体，矿体分为多个区域，如图1、2所示，每个区域均分为沿矿体走向依次排列的I步条块矿房11、111步条块矿柱13、II步条块矿房12及IV步条块矿柱14，I步条块矿房11与II步条块矿房12结构相同，其中I步条块矿房11划分为上、下两个分段，如图3所示，下分段设有充填进路112、出矿进路，充填进路112、出矿进路均设有喷锚网联合支护，充填进路112内铺设充填管路，出矿进路一端设有切割天井、另一端设有密闭墙，上分段设有充填进路111，上分段的充填进路111进行喷锚网联合支护，并铺设充填管路JII步条块矿柱13、IV步条块矿柱14结构相同，其中，III步条块矿柱13划分为上、下两个分段，如图4所示，III步条块矿柱的下分段设有充填进路132及出矿进路，III步条块矿柱的充填进路132及出矿进路均设有编锚网支护，在III步条块矿柱的充填进路内铺设充填管路，在III步条块矿柱的出矿进路端部及里侧依次间隔设置若干个砼柱135。
[0029]以上所述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种矿柱预隔离分段条块充填采矿法，其特征在于该方法包括以下步骤:1)将整个采区划分为若干个区域，每个区域划分为沿矿体走向依次排列的I步条块矿房(Il)JII步条块矿柱(13)、II步条块矿房(12)及IV步条块矿柱(14)，按照I步条块矿房(11 )、II步条块矿房(12)、111步条块矿柱(13)、1￥步条块矿柱(14)的步骤依次回采，并且各区域的相同步骤条块采场同时施工。
2.如权利要求1所述的矿柱预隔离分段条块充填采矿法，其特征在于:在所述I步条块矿房(11)回采过程中，将I步条块矿房(11)划分为上、下两个分段，先施工下分段的充填进路(112)、出矿进路，充填进路(111)及出矿进路均进行喷锚网联合支护，并在充填进路内铺设充填管路，然后从出矿进路一端施工切割天井，再以切割天井为自由面布置中深孔炮孔进行爆破，落矿高度为一个分段，然后采用铲运机出矿，出矿结束后，在出矿进路施工密闭墙，利用充填管路对采空区进行分级尾砂胶结充填，待下分段的分级尾砂胶结充填体凝固后，进行上分段的回采，上分段回采时，先施工上分段的充填进路(111)，下分段的充填进路(112)作为上分段的出矿进路，然后开始与下分段步骤相同的回采工作。
3.如权利要求2所述的矿柱预隔离分段条块充填采矿法，其特征在于:所述I步条块矿房(11)的上分段的采空区进行分级尾砂胶结充填完成后进行II步条块矿房(12)的回采，所述II步条块矿房(12)的回采过程与I步条块矿房(11)的回采过程相同。
4.如权利要求3所述的矿柱预隔离分段条块充填采矿法，其特征在于:所述1、II步条块矿房(11、12)的分级尾砂胶结充填体凝固并且强度达到要求后，进行所述III步条块矿柱(13)的回采，回采时，将III步条块矿柱(13)划分为上、下两个分段，先进行下分段的回采工作，施工下分段的充填进路(132)及出矿进路，并对III步条块矿柱的充填进路(132)、出矿进路进行编锚网支护，在III步条块矿柱的充填进路内铺设充填管路，在III步条块矿柱的出矿进路端部及里侧依次间隔施工若干个III步切割天井，各III步切割天井均贯穿III步条块矿柱的充填进路和出矿进路，然后将各III步切割天井爆破成砼柱大口井，在各砼柱大口井下口分别施工 密闭墙(134)后向砼柱大口井内充填高强度胶结充填体，形成若干个砼柱(135)，每两个砼柱(135)之间的矿体即为一个回采单元，在一个回采单元内，以III步切割天井为自由面布置中深孔炮孔进行爆破，落矿高度为一个分段，然后采用铲运机出矿，出矿完毕后，一个回采单元回采结束，利用充填管路对该回采充填单元进行一次性分级尾砂充填，分级尾砂充填体底部设有滤水管(137)，待尾砂充填体滤水沉淀后，对下沉部分进行分级尾砂胶结充填，形成混凝土上浇面(136)，接下来进行下一个回采单元的回采充填工作，直至下分段的回采充填工作结束；下分段回采结束并且下分段的混凝土上浇面强度达到要求后，进行上分段的回采，上分段回采时，先施工III步条块矿柱(13)的上分段的充填进路(131), III步条块矿柱下分段的充填进路(132)作为上分段的出矿进路，然后进行与下分段完全相同的回采工作。
5.如权利要求4所述的矿柱预隔离分段条块充填采矿法，其特征在于:所述III步条块矿柱(13)的回米完成后，米用与III步条块矿柱(13)相同的步骤回米IV步条块矿柱(14),所述各铲运车均为遥控铲运车。
6.适用于上述权利要求1-5任一所述米矿法的矿体,其特征在于:所述矿体分为若干个区域，每个区域均分为沿矿体走向依次排列的I步条块矿房(Il)JII步条块矿柱(13)、II步条块矿房(12)及IV步条块矿柱(14)，所述I步条块矿房(11)与II步条块矿房(12)结构相同，其中所述I步条块矿房(11)划分为上、下两个分段，下分段设有充填进路(112)、出矿进路，充填进路(112)、出矿进路均设有喷锚网联合支护，充填进路(112)内铺设充填管路，出矿进路一端设有切割天井、另一端设有密闭墙，上分段设有充填进路(111)，上分段的充填进路(111)进行喷锚网联合支护，并铺设充填管路。
7.如权利要求6所述的矿体，其特征在于:所述III步条块矿柱(13)、IV步条块矿柱(14)结构相同，其中，所述III步条块矿柱(13)划分为上、下两个分段，III步条块矿柱的下分段设有充填进路(132)及出矿进路，III步条块矿柱的充填进路(132)及出矿进路均设有编锚网支护，在III步条块矿柱的充填进路内铺设充填管路，在III步条块矿柱的出矿进路端部及里侧依次间隔设 置若干个砼柱(135)。
【文档编号】E21C41/16GK103590832SQ201310635332
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月27日 优先权日:2013年11月27日
【发明者】张玉华, 潘尔斌, 吕建全, 王进佺, 侯俊, 谷元勋, 李典兵, 曲炳强, 栾东朋, 鲍军涛, 刘志祥, 彭康 申请人:山东盛大矿业有限公司