垂直孔与水平孔协同回采的机械化分段充填采矿法
【专利摘要】本发明公开了一种垂直孔与水平孔协同回采的机械化分段充填采矿法，矿体分段开采，在分段回采单元内协同进行垂直孔回采和水平孔压采；垂直孔分为预裂孔和落矿孔，垂直落矿孔回采单元内的大部分矿体，单元顶板由水平孔压采形成，单元两帮轮廓由垂直预裂孔控制，压采护顶后，普通铲运机和遥控铲运机协同出矿，单元采空区一次充填，并为上采下一分段留下凿岩空间。如此循环，直至整个一步采场回采完毕。本发明既发挥了分段采矿的高强度、高效率、低成本的特点，又利用预裂爆破控制了分段回采单元两帮的轮廓，同时通过水平孔压采控制了回采单元顶板的轮廓。本发明具有安全高效、工艺简单，损失贫化小和机械化程度高的优点。
【专利说明】垂直孔与水平孔协同回采的机械化分段充填采矿法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种采矿法，特别是涉及一种垂直孔与水平孔协同回采的机械化分段充填采矿法，适用于矿岩中等稳固以上、倾斜或缓倾斜厚大矿体、急倾斜中厚矿体的安全、高效开采。
【背景技术】
[0002]随着采矿技术与机械设备的不断改进与发展，分层充填法在开采厚大矿体时生产效率低、开采成本高、两率指标高等缺点逐渐暴露，充填法日益演变出分段充填法及阶段充填法，而阶段充填法对矿体赋存条件的要求较为严格，于是分段充填法更多的被矿山所采纳。
[0003]对于分段充填法在回采过程中存在顶板安全性的问题，传统的分段充填法通常采用预控顶的方式，而该方法工艺复杂，成本较高，且爆破震动容易对支护造成破坏。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种在保证作业安全的前提下，实现厚大矿体的安全高效低成本开采的垂直孔与水平孔协同回采的机械化分段充填采矿法。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提供的垂直孔与水平孔协同回采的机械化分段充填采矿法，矿体在高度方向划分为中段，中段内再划分为分段，根据矿岩稳固性确定合理的矿房长度和宽度，以此作为一个回采单元；采用脉外无轨采准，通过采场联络巷、分段平巷、分段联巷将矿体与阶段运输平巷或斜坡道联通；在第一分段底部形成拉底空间并构筑人工假底，为本分段开采提供垂直孔的凿岩空间；将回采单元划分为垂直孔与水平孔两个回采区域，垂直落矿孔回采单元内的大部分矿体，单元顶板由水平孔压采形成，单元两帮轮廓由垂直预裂孔控制；压采结束后进行护顶作业，随后采用普通铲运机与遥控铲运机协同出矿，单元采空区一次充填，并为上采下一分段留下凿岩空间，如此循环，直至整个一步采场回采完毕。
[0006]进一步地，垂直孔与水平孔两个回采区域的两帮轮廓由垂直预裂孔一次爆破控制，同时垂直孔、预裂孔与垂直落矿孔同次起爆。
[0007]采用上述技术方案的垂直孔与水平孔协同回采的机械化分段充填采矿法，针对分段充填法在开采过程中存在的上述问题，创造性地提出垂直孔与水平孔协同回采的机械化分段充填采矿法，在保证作业安全的前提下，实现厚大矿体的安全高效低成本开采。
[0008]采用本发明，有益效果在于:
[0009]①开采安全性高
[0010]将回采单元划分为垂直孔与水平孔两个回采区域，垂直孔区域完成本分段的大部分落矿工作，并通过预裂爆破控制回采单元两帮轮廓，水平孔回采区域在垂直孔留矿堆上进行压采作业，并通过控制爆破控制顶板轮廓。
[0011]②回采效率高、生产能力大[0012]分段开采，极大地提高了采场的回采效率及生产能力，
[0013]③机械化程度高、劳动强度低
[0014]无轨采准，凿岩台车、遥控铲运机、电动卡车、锚杆台车、喷浆台车等先进无轨采掘设备的使用，极大地提高了生产的机械化程度，极大地降低了工人的劳动强度。
[0015]④采成本低，资源损失少
[0016]分段采准切割，分段回采，分段充填，工艺简单，成本低；可连续化开采，资源损失少。
[0017]本发明既发挥了分段采矿的高强度、高效率、低成本的特点，又利用预裂爆破控制了分段回采单元两帮的轮廓，同时通过水平孔压采控制了回采单元顶板的轮廓。本发明具有安全高效、工艺简单，损失贫化小和机械化程度高的优点。
[0018]综上所述，本发明是一种在保证作业安全的前提下，实现厚大矿体的安全高效低成本开采的垂直孔与水平孔协同回采的机械化分段充填采矿法。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本发明的采矿方法结构投影图。
[0020]图2为附图1的II — II剖面。
[0021 ] 图3为附图1的III — III剖面。
[0022]图4为附图1的IV — IV剖面。
[0023]图中:I一阶段运输平巷；2—溜井；3—溜井联络道；4一分段平巷；5—胶结充填体；6—人工假底；7—顶柱；8—拉底空间；9一垂直落矿孔；10—垂直预裂孔；11 一崩落矿石；12—垂直孔回采区域；13—水平孔回采区域。
【具体实施方式】
[0024]本发明提供的垂直孔与水平孔协同回采的机械化分段充填采矿法，技术方案如下:
[0025]⑴、将矿体沿高度方向划分为中段，中段内再划分为分段，将矿体沿走向或垂直走向布置矿房，根据矿岩稳固性确定合理的矿房长度和宽度，以此作为一个回采单元；
[0026]⑵、平行矿体边界布置分段巷道，各分段巷道分别通过分段联络道与斜坡道贯通，采场通过采场联络巷与分段巷道相通，阶段运输平巷通过溜井与分段平巷联通，从而构成脉外无轨采准系统；
[0027]⑶、在第一分段底部掘进拉底巷道，再扩帮形成拉底空间，并构筑人工假底，而拉底空间则为本分段回采提供凿岩空间及补偿空间；
[0028]⑷、将回采单元划分为垂直孔与水平孔两个回采区域，采准切割后，向上钻凿垂直孔，垂直落矿孔完成该区域的落矿作业，垂直预裂孔控制回采单元的两帮轮廓；水平孔回采区域的回采，从上分段的采场联络巷进入采场并于矿堆上采用水平浅孔压采，通过控制爆破控制顶板轮廓；
[0029](5)、爆破通风后，进行护顶作业，随后采用普通铲运机与遥控铲运机协同大量出矿；
[0030](6)、本分段出矿后立即进行一次充填，并为上分段垂直孔回采预留一定高度的凿岩空间，如此循环直至整个一步采场回采完毕并进行充填接顶。
[0031]以下将结合图和具体实例对本发明作进一步详细说明:
[0032]本发明的实施例:以某金矿-580m?_620m中段为例。
[0033]具体实施步骤如下:
[0034]⑴、垂直矿体走向划分矿房矿柱，矿房宽8m，矿柱宽7m，8?10个矿房矿柱作为一个盘区。盘区内分两步回采，先采矿房，再采矿柱，二步回采时采场两帮均为胶结充填体。沿高度方向划分中段，中段内再划分为分段，中段高度为50m，分段高度为10.5m，分段内均自下而上回采。
[0035]⑵、平行矿体下盘边界布置分段巷道，各分段巷道分别通过联络道与主斜坡道贯通，采场通过采场联络巷与分段巷道相通，阶段运输平巷通过溜矿井与分段平巷联通，从而构成脉外无轨采准系统；如附图1、附图2、附图3和附图4所示，图中:1 一阶段运输平巷；2—溜井；3—溜井联络道；4一分段平巷；5—胶结充填体；6—人工假底；7—顶柱；8—拉底空间；9—垂直落矿孔；10—垂直预裂孔；11—崩落矿石；12—垂直孔回米区域；13—7jC平孔回采区域。
[0036]⑶、在第一分段底部掘进3.5mX 3.5m切割巷，再将切割巷扩帮至8.8m，并向上回采1.5m厚矿体，使得控顶高度为5m。在矿房底部浇筑人工假底，从而形成拉底空间，以此作为本分段垂直孔区域的凿岩空间。
[0037]⑷、采场内形成拉底空间后，向上钻凿垂直孔，一次将7m高矿石崩落，并采用预裂爆破的方式控制整个回采单元的两帮轮廓。然后从上分段进入采场并于矿堆上采用水平浅孔压采3.5m高矿体，控制爆破使得顶板形成1/4三心拱。其中，垂直孔爆破时落矿孔的孔深为7m，预裂孔的孔深为10m，从而实现垂直孔超前预裂以控制水平孔压采两帮轮廓。
[0038](5)、爆破通风后，在矿堆上采用锚杆进行护顶，局部破碎地段采用锚杆+金属网+喷浆联合支护。
[0039](6)、采用普通铲运机与遥控铲运机协同大量出矿。
[0040](7)、分段出矿后立即进行一次胶结充填，并为上分段垂直孔回采预留一定高度的凿岩空间，如此循环，直至整个一步采场回采完毕。
【权利要求】
1.一种垂直孔与水平孔协同回采的机械化分段充填采矿法，其特征在于:矿体在高度方向划分为中段，中段内再划分为分段，根据矿岩稳固性确定合理的矿房长度和宽度，以此作为一个回采单元；采用脉外无轨采准，通过采场联络巷、分段平巷、分段联巷将矿体与阶段运输平巷或斜坡道联通；在第一分段底部形成拉底空间并构筑人工假底，为本分段开采提供垂直孔的凿岩空间；将回采单元划分为垂直孔与水平孔两个回采区域，垂直落矿孔回采单元内的大部分矿体，单元顶板由水平孔压采形成，单元两帮轮廓由垂直预裂孔控制；压采结束后进行护顶作业，随后采用普通铲运机与遥控铲运机协同出矿，单元采空区一次充填，并为上采下一分段留下凿岩空间，如此循环，直至整个一步采场回采完毕。
2.根据权利要求1所述的垂直孔与水平孔协同回采的机械化分段充填采矿法，其特征在于:垂直孔与水平孔两个回采区域的两帮轮廓由垂直预裂孔一次爆破控制，同时垂直预裂孔与垂直落矿孔同次起爆。
【文档编号】E21C41/16GK103982185SQ201410257493
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年6月11日 优先权日:2014年6月11日
【发明者】李启月, 王卫华, 尹土兵, 张瑞华 申请人:中南大学