一种应用于缓倾斜矿体胶结充填条带回采的施工方法与流程

1.本发明涉及一种回采的施工方法，具体是一种应用于缓倾斜矿体胶结充填条带回采的施工方法，属于矿体回采技术领域。


背景技术：

2.充填采矿法是指伴随落矿、运搬及其他作业的同时，用充填料充填采空区的采矿方法。充填的目的是支护采空区两帮岩石，并为继续进行上面分层回采造成立足的底板。它适用于矿石和围岩不稳固，不允许有较大暴露面的矿床；地表需要保护的矿床；稀有贵金属或高品位的矿床；有自燃性的硫化矿床；赋存条件复杂的矿床等。现有的开采施工过程中存在的问题是：地下开采在面对缓倾斜，薄矿体矿层一般在开采过程中都需留设顶、底柱。且在回采过程中顶板暴露面积大，易受地压变化影响，存在较大顶帮安全及爆破风险，且回采率较低，回采周期长。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种应用于缓倾斜矿体胶结充填条带回采的施工方法，以解决上述背景中提出的现有的地下开采施工中在面对缓倾斜，薄矿体矿层一般在开采过程中都需留设顶、底柱。且在回采过程中顶板暴露面积大，易受地压变化影响，存在较大顶帮安全及爆破风险，且回采率较低，回采周期长的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下方案：一种应用于缓倾斜矿体胶结充填条带回采的施工方法，包括如下步骤：（1）对矿区构造进行施工安全条件分析，拟定施工方案和工艺流程；（2）对矿区进行分区并确定巷道和条带排布，位于同矿区的条带等间距的布置在巷道之间，且同矿区内相邻的条带互相平行，进行胶结充填并做好支护处理；（3）待胶结充填结束到达凝固期后，沿回采顺序的方向将多个等间距分布的条带等分为多组条带组，所述条带组包括至少一个条带单元，所述条带单元包括两条相邻的条带，对同一所述条带组的所述条带单元同时进行施工，每一个所述条带单元中两条相邻的条带在不同的巷道内开口，且相邻的条带的开口处相反，相邻的条带从开口处朝向各自的中间位置进行对向掘进；（4）当所述条带单元中两条相邻的条带沿各自的方向掘进至各自的中间位置后，停止掘进；（5）调整掘进方向，所述条带组中的所述条带单元中的每一个条带在与初次开口位置相反方向的巷道中重新开口，并沿与初次掘进方向相反的方向朝向中间位置对向掘进；（6）调整掘进方向后的所述条带单元中的每一个条带沿调整后的方向掘进至条带顺利贯穿为止，条带贯穿后，对条带充填体上附着，未回采干净的矿石进行集中回收；
（7）对下一所述条带组的所述条带单元同时施工，依次进行步骤三至步骤六的重复操作，直至该矿区所有条带组中的条带单元回采结束。
5.其中，所述步骤一中的安全条件分析包括岩性稳定性分析、岩爆可能性分析和水文地质条件分析。
6.其中，所述步骤三中的所述条带组通常包含2
‑
4个所述条带单元。
7.进一步的，所述步骤三中的所述条带单元中的其中一个条带以在一侧巷道内的开口为起点沿矿层顶板掘进，所述条带单元中的另一个条带以在相反一侧的巷道内的开口为起点沿矿层顶板掘进。
8.其中，所述步骤五中的所述条带组的所述条带单元以各自的开口为起点沿矿层顶板掘进。
9.进一步的，所述步骤五中的所述条带组的所述条带单元同时进行施工。
10.其中，所述步骤三和步骤五中的条带等宽，且掘进的中心线偏差控制在巷道宽度的10%以内，无伞檐、无冒顶、无卧底现象。
11.与现有技术相比，本发明的突出有益效果为以下五点：（1）降低顶帮安全风险。采用形似“插齿”的条带对向回采，作业工人左右两边都有充填体作为支撑。顶板暴露面积仅为条带掘进过程中顶板暴露的面积，极大地降低了顶板暴露面积，及作业工人在裸露顶板下的工作时间。降低顶板冒落风险。两帮都为揭露后的胶结充填体，片帮风险大大降低。从而保证了作业人员的安全。
12.（2）规避爆破安全风险。采用形似“插齿”的条带对向回采，由于作业面均错开掘进，单向掘进，无对向掘进。中间又有充填体隔离，从而规避了爆破安全风险。
13.（3）提高回采率。采用形似“插齿”的条带对向回采，若无遇到大的断层及其他构造，因左右都有充填体支撑，回采率甚至可以达到100%，遇到断层及其他构造因是双向掘进。可灵活的在结构较差的位置留设矿柱，剩余矿体可一次性回采完成。
14.（4）提高回采效率，缩短回采周期。传统采矿方法回采时，更多的是单向掘进回采，回采效率较低。采用形似“插齿”的条带对向回采，双向掘进，掘进至一半后，更换掘进方向重新掘进，以条带组为同时施工的单位，对同一组内所有的条带单元的条带同时施工。极大地提升了回采效率，缩短了回采时间周期。
15.（5）降低对顶板的扰动，减小地压变化造成回采中及回采结束后的安全风险。
附图说明
16.图1为本发明的步骤三掘进方向示意图。
17.图2为本发明的步骤五掘进方向示意图。
18.图3为本发明实施例平面示意图。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.一种应用于缓倾斜矿体胶结充填条带回采的施工方法，包括如下步骤：（1）对矿区构造进行施工安全条件分析，拟定施工方案和工艺流程；（2）对矿区进行分区并确定巷道和条带排布，位于同矿区的条带等间距的布置在巷道之间，且同矿区内相邻的条带互相平行，进行胶结充填并做好支护处理，做好回采前的准备；（3）待胶结充填结束到达凝固期后，沿回采顺序的方向将多个等间距分布的条带等分为多组条带组，所述条带组包括至少一个条带单元，所述条带单元包括两条相邻的条带，对同一所述条带组的所述条带单元同时进行施工，每一个所述条带单元中两条相邻的条带在不同的巷道内开口，且相邻的条带的开口处相反，相邻的条带从开口处朝向各自的中间位置进行对向掘进；（4）当所述条带单元中两条相邻的条带沿各自的方向掘进至各自的中间位置后，停止掘进；（5）调整掘进方向，所述条带组中的所述条带单元中的每一个条带在与初次开口位置相反方向的巷道中重新开口，并沿与初次掘进方向相反的方向朝向中间位置对向掘进；（6）调整掘进方向后的所述条带单元中的每一个条带沿调整后的方向掘进至条带顺利贯穿为止，条带贯穿后，对条带充填体上附着，未回采干净的矿石进行集中回收；（7）对下一所述条带组的所述条带单元同时施工，依次进行步骤三至步骤六的重复操作，直至该矿区所有条带组中的条带单元回采结束。
21.其中，所述步骤一中的安全条件分析包括岩性稳定性分析、岩爆可能性分析和水文地质条件分析，保证施工的安全和效率，也方便应急突发状况。
22.其中，所述步骤三中的所述条带组通常包含2
‑
4个所述条带单元，方便实施，也不会造成人力物力过高。
23.进一步的，所述步骤三中的所述条带单元中的其中一个条带以在一侧巷道内的开口为起点沿矿层顶板掘进，所述条带单元中的另一个条带以在相反一侧的巷道内的开口为起点沿矿层顶板掘进。
24.其中，所述步骤五中的所述条带组的所述条带单元以各自的开口为起点沿矿层顶板掘进，保证掘进的规范性。
25.进一步的，所述步骤五中的所述条带组的所述条带单元同时进行施工，保证掘进的效率。
26.其中，所述步骤三和步骤五中的条带等宽，且掘进的中心线偏差控制在巷道宽度的10%以内，无伞檐、无冒顶、无卧底现象，保证掘进的安全和规范性。
27.实施例1如图1和图2所示，一种应用于缓倾斜矿体胶结充填条带回采的施工方法，包括如下步骤：步骤一：对矿区构造进行施工安全条件分析，拟定施工方案和工艺流程；安全条件分析包括岩性稳定性分析、岩爆可能性分析和水文地质条件分析，方便设置方案，最重要保障施工过程中的安全，确定顶板的安全监控，保证胶结充填期间顶板无漏水，区域内无地质水害情况的发生。
28.步骤二：对矿区进行分区并确定巷道和条带排布，位于同矿区的条带等间隔的布
置在巷道之间，且同矿区内相邻的条带互相平行，进行胶结充填并做好支护处理；支护根据顶板岩体基本质量特性进行区分，设置多级支护机构。
29.步骤三：待胶结充填结束到达凝固期后，沿回采顺序的方向将多个等间距分布的条带等分为多组条带组，所述条带组包括两个条带单元，所述条带单元包括两条相邻的条带，对同一所述条带组的所述条带单元同时进行施工，每一个所述条带单元中两条相邻的条带在不同的巷道内开口，且相邻的条带的开口处相反，相邻的条带从开口处朝向各自的中间位置进行对向掘进，同组的四个条带同时进行对向掘进，形似“插齿”结构，第一条带沿a方向进行掘进，第二条带沿b方向进行掘进，第三条带沿c方向进行掘进，第四条带沿d方向进行掘进，a方向与c方向同向，b方向与d方向同向，且b方向与a方向相反；a方向以第一条带在一侧巷道内的开口为起点沿矿层顶板掘进，b方向以第二条带在与a方向开口一侧相反的巷道内的开口为起点沿矿层顶板掘进。
30.步骤四：当四个条带沿各自的方向掘进至各自的中间位置后，停止掘进，撤离装置，准备调向操作。
31.步骤五：调整掘进方向，将第一条带调整为a方向，第二条带调整为b方向，第三条带调整为c方向，第四条带调整为d方向，四个条带在方向调整后同时进行对向掘进，形似“插齿”结构，a方向与c方向同向，b方向与d方向同向，且b方向与a方向相反；a、b、c、d四个方向分别与步骤三a、b、c、d四个方向一一对应，所述步骤五中的a方向以第一条带的另一个开口为起点沿矿层顶板与a方向相对，b方向以第二条带的另一个开口为起点沿矿层顶板与b方向相对，c方向以第三条带的另一个开口为起点沿矿层顶板与c方向相对，d方向以第四条带的另一个开口为起点沿矿层顶板与d方向相对。
32.相当于从相反方向的开口重新开始掘进，掘进的方向形成了“插齿”结构，降低顶帮安全风险。
33.（6）调整掘进方向后的四个条带沿调整后的方向掘进至条带顺利贯穿为止，条带贯穿后，对条带充填体上附着，未回采干净的矿石进行集中回收；（7）对下一组同组的四个条带进行步骤三至步骤六的重复操作，直至该矿区所有条带回采结束。
34.实施例2如图3所示，其中东南西北的方位描述与图中的上下左右一一对应，上对应北，左对应西，其中：巷道底板标高：＋888～＋902米；上覆地层地表高程＋1158～＋1164米；上覆地层厚度最低270米，质构造简单，为单斜构造，倾向北北东，倾角4～7
°
，局部受断层及裂隙影响，顶板结构较稳固，局部有岩爆现象。
35.1、巷道掘进断面要求矩形断面，掘进宽度6米，高度以矿层厚度为准，全层掘进控制高度3.5米，富矿厚度不足3.5米的进行分层掘进。
36.2、巷道掘进施工步骤及工程质量要求1）巷道布置从西向东脉内（a5作业点向a12作业点）布置，先依次a5至a8开口，a5、a7在条带北端开口，掘进方位角180，自北向南掘进；a6、a8在条带南端开口，掘进方位角0
°
，自南向北掘进。巷道掘进中沿矿层顶板掘进，中心线偏差控制在巷道宽度的10%以内，无伞檐、无冒顶、无卧底现象。
37.2）当a5、a6、a7、a8分别掘进45米，至条带总长度一半时，停止掘进。
38.3）调整掘进方向，a5、a7调整至条带南端开口，掘进方位角0，自南向北掘进；a6、a8调整至条带北端开口，掘进方位角180
°
，自北向南掘进。巷道掘进中沿矿层顶板掘进，中心线偏差控制在巷道宽度的10%以内，无伞檐、无冒顶、无卧底现象。
39.4）a5至a8按3步骤方向掘进至条带顺利贯穿为止。条带贯穿后，对条带充填体上附着，未回采干净的矿石进行集中回收。
40.5）a5至a8回采结束后，依照以上施工步骤，依次回采a9至a12条带，直至该区域整体回采结束。
41.3、支护方式支护采用锚杆预控顶，局部采用锚网支护，过断层、破碎带等结构较差区域及时调整支护方案，具体以现场技术员技术交底为主。
42.4、辅助设施施工区域内巷道卫生，照明、通风条件良好，风、水、管、线及时延伸到工作面，确保施工过程中的安全。
43.5、已掘进结束巷道的管理及时对掘进结束的采准巷道进行矸石充填，充填完成后，拉警戒线，严禁作业人员进入。
44.采用形似“插齿”的条带对向回采，作业工人左右两边都有充填体作为支撑。顶板暴露面积仅为条带掘进过程中顶板暴露的面积，极大地降低了顶板暴露面积，及作业工人在裸露顶板下的工作时间。降低顶板冒落风险。两帮都为揭露后的胶结充填体，片帮风险大大降低。从而保证了作业人员的安全。由于作业面均错开掘进，单向掘进，无对向掘进。中间又有充填体隔离，从而规避了爆破安全风险；采用形似“插齿”的条带对向回采，若无遇到大的断层及其他构造，因左右都有充填体支撑，回采率甚至可以达到100%，遇到断层及其他构造因是双向掘进。可灵活的在结构较差的位置留设矿柱，剩余矿体可一次性回采完成；传统采矿方法回采时，更多的是单向掘进回采，回采效率较低。采用形似“插齿”的条带对向回采，双向掘进，掘进至一半后，更换掘进条带，条带施工结束后相当于四个条带完成施工。极大地提升了回采效率，缩短了回采时间周期；减小地压变化造成回采中及回采结束后的安全风险。
45.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。