专利名称：采矿环境再造分层分条中深孔落矿采矿法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属矿床地下开采的采矿方法，主要适用于回采矿体不稳固、围岩不稳固至稳固、矿石价值较高(品位高)的急倾斜中厚以上矿体。
背景技术：
矿体不稳固、价值较高的急倾斜中厚以上金属矿床，通常采用分层充填采矿法、上 向进路充填采矿法进行回采。传统的分层充填法可分为“上向分层充填采矿法”和“下向分层充填采矿法”两种， 其分层高度约为2. 5-4. 0m，它们分布以上向和下向的方式逐层进行矿房回采。“上向分层充 填采矿法”的特点是自下而上一层一层地往上回采，每采完一个分层，随机用充填材料充 填分层空区，然后再回采上一分层；充填体作用于上、下盘围岩，并作为上一分层回采作业 的工作平台。采用这种方法回采时，人员、设备在空顶高达5-7m的顶板暴露面下工作，生产 安全性差。“下向分层充填采矿法”与上述采矿法的回采方向正相反，它是自上而下一层一 层地往下回采，每采完一个分层就用混凝土进行分层胶结充填，充填体作为下一分层回采 的人工顶板；用混凝土作充填料时，需要布设钢筋，工艺复杂，充填成本很高，采矿效率低。传统的分层充填采矿法的作业循环包括凿岩爆破、出矿、充填和护顶，完成一个 作业循环后，转入另一分层的回采。因此，这种采矿方法的回采工艺十分复杂、安全条件不 好、工作面劳动生产率较低、作业成本高、矿块生产能力也受到很大限制，为了完成产量，同 时回采的矿块数多，井下工作线长，生产组织管理复杂。上向进路充填采矿法是一种由下而上，以巷道进路方式回采并充填的采矿方法， 主要适用于矿岩均不稳固，但矿体基本能保证回采进路稳定的高价值金属矿床。其特点是 进路顶板暴露面积与采场比较相对较小，能保证回采作业的安全；进路断面较大，凿岩、出 矿、支护、充填等工艺可实现机械化作业，为不破坏矿石原有稳定性和保证接顶的质量，进 路回采采用光面爆破。上向进路充填采矿法凿岩、出矿、支护、充填等工艺机械化程度低于其它方法，单 个进路生产能力较低，断面较大时虽然能提高部分生产能力，但对于比较破碎矿体存在生 产安全隐患，如采取顶板支护措施，将使得生产成本大幅度提高，且支护结构的装拆工艺复 杂，无法保障生产效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种开采环境安全可靠，矿石回收率和生产率 高，损失贫化得到有效控制，特别适用于急倾斜中厚以上、品位较高、矿石不稳固的金属矿 床回采的采矿环境再造分层分条中深孔落矿采矿法。为了解决上述技术问题，本发明提供的采矿环境再造分层分条中深孔落矿采矿 法，先将急倾斜中厚以上不稳固富矿体划分阶段，阶段内划分数个小分层，分层内划分若干 条形矿柱，以条形矿柱为回采单元，分两个循环进行开采；在第一循环各条形矿柱内开凿凿岩道，条形矿柱末端设置通风天井，将通风天井扩展形成切割槽，在凿岩道内钻凿上向扇形 中深炮孔，以切割槽为初始自由面，采取后退式侧向崩矿的方式回采矿石，通风完毕后，采 用遥控铲运机装矿运至阶段矿石溜井，矿石经溜井下放至阶段运输平巷后由无轨设备运至 地表选厂；充填时，高标号充填料充填至各条形采空区，形成高强度人工矿柱；分层内条形 矿柱采取隔一采一的协调有序回采方式；第二循环内各条形矿柱回采工艺与第一循环相 同，不同的是在充填工艺时，先在各条形采空区底部充填一定厚度的高标号充填料，剩余空 间采取低标号充填料充填。先将急倾斜中厚以上不稳固富矿体划分阶段，阶段内划分3个10m厚的分层，分层 内划分若干条形矿柱，所述的条形矿柱宽6m，高10m，长度据矿体客观实际而定，以所述的 条形矿柱为基本回采单元，分两个循环进行开采；在第一循环条形矿柱内采用气腿式凿岩 机机开凿凿岩道，所述的条形矿柱末端设置通风天井，将所述的通风天井扩展形成切割槽， 在所述的凿岩道内钻凿上向扇形中深炮孔，所述的炮孔直径为110mm，排距1. 8m,以所述的 切割槽为初始自由面，每次爆破1 3排所述的炮孔，依次采取后退式侧向崩矿的方式回采 矿石，通风完毕后，崩落矿石采用1. 5m3小型遥控铲运机装矿经凿岩道、出矿进路和分层运 输道运至矿石溜井，所述的崩落矿石经所述的矿石溜井下放至阶段运输平巷，由无轨设备 运至地表选厂，分层内所述的条形矿柱采取隔一采一的协调有序回采方式；充填时，高标号 充填料经回风充填井、通风充填联络道、通风充填道充填至各条形采空区，形成高强度人工 矿柱；第二循环内各所述的条形矿柱回采工艺与第一循环相同，不同的是在充填时，先在各 条形采空区充填3m厚度的所述的高标号充填料，剩余7m高度的空间采取低标号充填料充 填；经第一循环和第二循环后，高标号充填体形成了新的开采环境结构，低标号充填体强化 了人工矿柱的承载能力。第一循环高配比胶结充填料与第二循环各个采空区底部高配比胶结充填料一起 形成了包含人工矿柱和下一分层人工顶板的人工采场结构，实现安全开采新环境的再造。 第二循环中部分充填采用了低配比的水泥砂浆充填料，不但降低了充填成本，而且将人工 矿柱二向受力状态转变为三向受力状态，改善了人工矿柱受力条件，强化了采场结构的承 载能力。应用该采矿方法使得开采环境更加安全可靠，降低了开采成本，并使矿石回收率和 生产率大幅提高，贫化损失得到了有效控制。采用遥控铲运机出矿，避免了工作人员直接暴露在隐患环境中，提高了出矿能力， 促进安全生产。如上盘围岩不稳固时，可在矿体内预先用浅孔落矿法回采一个小分层，用混凝土 充填，形成阶段人工顶板，然后在人工顶板下进行分层、条形矿柱划分与回采工艺，后续工 艺过程同前所述。其具体的步骤如下1、将矿体划分为阶段，阶段内划分分层，分层内划分若干条形矿柱，分两个循环进 行回采；2、第一循环条形矿柱内开凿凿岩道、切割通风天井，形成切割槽；3、将第一循环各个条形矿柱进行隔一采一，崩落矿石由遥控铲运机装运至阶段溜 井；4、对第一循环采空区进行较高配比的水泥砂浆胶结充填，形成高强度人工矿柱；
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5、将第二循环条形矿柱进行隔一采一地回采，崩落矿石由遥控铲运机装运至阶段 溜井；6、在第二循环形成的采空区底部先进行小部分高配比胶结充填，形成下一分层人 工顶板；7、对第二循环剩余采空区空间进行低配比的水泥砂浆充填，强化人工矿柱的承载 能力； 8、回采工作转至下一分层。
采用本发明，将阶段分成数个小分层，分层内划分若干条形矿柱，实行两个循环回 采，第一循环隔一采一后形成高强度充填体，第二循环隔一采一后在采空区底部形成一定 厚度的高强度充填体，两个回采循环后的高强度充填体构成了一个安全开采环境，提高了 矿石的回收率，降低了矿石贫化率。部分采空区进行低强度充填，降低了开采成本。
图1是本发明第一循环开采工艺流程示意图；图2是沿图1中A-A线剖面图；图3是沿图1中B-B线剖面图；图4是本发明第二循环开采工艺流程示意图；图5是沿图1中D-D线剖面图；图6是沿图1中E-E线剖面图。图中1-矿石溜井，2-分层运输道，3-出矿进路，4-凿岩道，5-切割通风天井，6_切割 槽，7-通风充填道，8-通风充填联络道，9-回风充填井，10-条形矿柱，11-矿块边界，12-高 标号充填料，13-低高标号充填料，14-炮孔，15-崩落矿石。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明。参见图1、图2、图3、图4、图5和图6，先将急倾斜中厚以上不稳固富矿体划分阶 段，阶段内划分3个小分层，分层内划分若干条形矿柱10，条形矿柱10宽6m，高10m，长度 据矿体客观实际而定，以条形矿柱10为回采单元，分两个循环进行开采；在第一循环各条 形矿柱10内采用气腿式凿岩机机开凿规格为2. 5mX 2. 5m的凿岩道4，条形矿柱10的末端 设置规格为2. OmX 2. Om的通风天井5，将通风天井5扩展形成6. OmX 10. OmX 2. Om的切割 槽6，在凿岩道4内采用CS-100高气压环形潜孔凿岩钻机钻凿上向扇形中深炮孔14，炮孔 14直径为110mm，排距1. 8m,以切割槽6为初始自由面，每次爆破1 3排炮孔14，依次采 取后退式侧向崩矿的方式回采矿石，通风完毕后，崩落矿石15采用1.5m3小型遥控铲运机 装矿经凿岩道4、出矿进路3和分层运输道2运至阶段矿石溜井1，矿石经溜井1下放至阶 段运输平巷，由无轨设备运至地表选厂。分层内条形矿柱10采取隔一采一的协调有序回 采方式。充填时，高标号充填料12经回风充填井9、通风充填联络道8、通风充填道7充填 至各条形采空区，形成高强度人工矿柱；第二循环内各条形矿柱10回采工艺与第一循环相 同，不同的是在充填时，先在各条形采空区充填3m厚度的高标号充填料12，剩余7m高度的空间采取低标号充填料13充填。经第一循环和第二循环后，高标号充填体形成了新的开采 环境结构，低标号充填体强化了人工矿柱的承载能力。回风充填井9、通风充填联络道8、通风充填道7底板高于本分层底板标高10m，断 面规格为2. OmX 2. 0m，为提高接顶质量，充填至最后环节时采取加压注浆、膨胀济等技术措 施强化接顶。爆破后的矿石，通过平底结构受矿，利用遥控铲运机装矿，运至阶段溜井。避 免了工人直接暴露在破碎矿体下，作业安全，采场生产能力和劳动生产率高。本发明在国内一个地下矿山得到了实际应用，该矿山为急倾斜厚大矿体，围岩稳 固，矿体不稳固、节理裂隙极度发育，属于碎裂结构资源，应用本专利方法，构建了安全性高 的开采环境结构，提高了劳动生产率和资源回收率，降低矿石贫化率，收到了很好的经济效益。
权利要求
一种采矿环境再造分层分条中深孔落矿采矿法，其特征是先将急倾斜中厚以上不稳固富矿体划分阶段，阶段内划分数个小分层，分层内划分若干条形矿柱，以条形矿柱为回采单元，分两个循环进行开采；在第一循环各条形矿柱内开凿凿岩道，条形矿柱末端设置通风天井，将通风天井扩展形成切割槽，在凿岩道内钻凿上向扇形中深炮孔，以切割槽为初始自由面，采取后退式侧向崩矿的方式回采矿石，通风完毕后，采用遥控铲运机装矿运至阶段矿石溜井，矿石经溜井下放至阶段运输平巷后由无轨设备运至地表选厂；充填时，高标号充填料充填至各条形采空区，形成高强度人工矿柱；分层内条形矿柱采取隔一采一的协调有序回采方式；第二循环内各条形矿柱回采工艺与第一循环相同，不同的是在充填工艺时，先在各条形采空区底部充填一定厚度的高标号充填料，剩余空间采取低标号充填料充填。
2.根据权利要求1所述的采矿环境再造分层分条中深孔落矿采矿法，其特征是先将 急倾斜中厚以上不稳固富矿体划分阶段，阶段内划分3个10m厚的分层，分层内划分若干条 形矿柱(10)，所述的条形矿柱(10)宽6m，高10m，长度据矿体客观实际而定，以所述的条形 矿柱(10)为基本回采单元，分两个循环进行开采；在第一循环条形矿柱(10)内采用气腿 式凿岩机机开凿凿岩道(4)，所述的条形矿柱(10)末端设置通风天井(5)，将所述的通风天 井(5)扩展形成切割槽(6)，在所述的凿岩道⑷内钻凿上向扇形中深炮孔(14)，所述的炮 孔(14)直径为110mm，排距1. 8m,以所述的切割槽(6)为初始自由面，每次爆破1 3排所 述的炮孔(14)，依次采取后退式侧向崩矿的方式回采矿石，通风完毕后，崩落矿石(15)采 用1. 5m3小型遥控铲运机装矿经凿岩道(4)、出矿进路(3)和分层运输道(2)运至矿石溜井 (1)，所述的崩落矿石(15)经所述的矿石溜井(1)下放至阶段运输平巷，由无轨设备运至地 表选厂，分层内所述的条形矿柱(10)采取隔一采一的协调有序回采方式；充填时，高标号 充填料(12)经回风充填井(9)、通风充填联络道(8)、通风充填道(7)充填至各条形采空 区，形成高强度人工矿柱；第二循环内各所述的条形矿柱(10)回采工艺与第一循环相同， 不同的是在充填时，先在各条形采空区充填3m厚度的所述的高标号充填料(12)，剩余7m高 度的空间采取低标号充填料(13)充填；经第一循环和第二循环后，高标号充填体形成了新 的开采环境结构，低标号充填体强化了人工矿柱的承载能力。
全文摘要
本发明公开了一种采矿环境再造分层分条中深孔落矿采矿法，首先将急倾斜中厚以上不稳固富矿体划分阶段，阶段内划分数个小分层，分层内划分若干条形矿柱，以条形矿柱为回采单元，分两个循环进行开采；在第一循环各条形矿柱内开凿凿岩道，条形矿柱末端设置通风天井，将通风天井扩展形成切割槽，中深孔凿岩，侧向崩矿，后退式回采，装矿运至阶段矿石溜井，矿石运至地表选厂，高标号充填料充填至各条形采空区；分层内条形矿柱采取隔一采一的协调有序回采方式；第二循环内在充填工艺时，先在各条形采空区底部充填一定厚度的高标号充填料，剩余空间采取低标号充填料充填。本发明具有开采环境安全可靠，矿石回收率和生产率高，贫化损失低等特点。
文档编号E21C41/22GK101871347SQ20101022154
公开日2010年10月27日 申请日期2010年7月8日 优先权日2010年7月8日
发明者周科平 申请人:中南大学