近地表厚大、较倾斜矿体开采用浅孔留矿法的矿房结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型的近地表厚大、较倾斜矿体开采用浅孔留矿法的矿房结构，包括沿矿体走向相互间隔排列的一期矿房和二期矿房，矿房垂直矿体走向布置，矿体一侧为上盘，另一侧为下盘，一期矿房底部的中间设有拉底平巷，二期矿房底部的中间设有用于一期矿房出矿的铲运机巷，拉低平巷与铲运机巷之间连接有出矿巷，矿房的顶部和底部分别设有沿矿体走向布置的上盘运输巷和下盘运输巷，铲运机巷和拉底平巷的两端连接底部的上盘运输巷和下盘运输巷。本实用新型的有益效果是，矿石回收率高，安全性较好，减少了国家资源的浪费。而且矿房结构及生产工艺简单，管理方便，可利用矿石自重放矿。
【专利说明】近地表厚大、较倾斜矿体开采用浅孔留矿法的矿房结构
【技术领域】
[0001]本发明属于矿山地下采矿领域，涉及一种近地表厚大、较倾斜矿体开采用浅孔留矿法的矿房结构。
【背景技术】
[0002]留矿采矿法也属于空场采矿法。它的特点是工人直接在矿房暴露面下的留矿堆上面作业，自下而上分层回采，每次采下的矿石靠自重放出三分之一左右(有时达35%-40%)，其余暂留在矿房中作为继续上采的工作台。矿房全部回采完毕后，暂留在矿房中的矿石再行大量放出，叫最终放矿或大量放矿。
[0003]在回采矿房过程暂留的矿石经常移动，不能作为地压管理的主要手段。当围岩不稳固时，留矿不能防止围岩片落，特别是在大量放矿时，围岩的暴露面逐渐增加，往往引起围岩大量片落而增大矿石贫化。崩落的大块岩石，常常堵塞漏斗造成放矿困难，增加矿石损失。
[0004]根据以上待点，留矿法适用于开采矿石和围岩稳固，矿石无自燃性，破碎后不易再行结块的急倾斜矿床。在薄和中厚以下的脉状矿床中，使用很广泛。所谓深孔留矿法，在矿块结构与回采工艺上，与阶段矿房法基本相同。在回采矿房时，由于工人不在采场中作业，对放矿量无严格要求，可完全放空也可在矿房中暂留一部分，这要根据出矿的要求来确定。在使用深孔落矿的条件下，利用矿房中暂留的矿石来支撑两帮围岩，是根本不可能的。因此，在矿山生产实践中，深孔留矿法实质上已归属于阶段矿房法。
[0005]以下就浅孔留矿法加以论述。
[0006]1、结构和参数
[0007]矿块结构如图1所示，其主要参数包括阶段高度、矿块长度和宽度、矿柱尺寸及底部结构等。
[0008]阶段高度应根据矿床的勘察程度、围岩稳固情况、矿体倾角等因素来确定。总结我国应用留矿法的经验，开采薄矿脉或中厚矿体并属于第四勘探类型的矿床，段高宜采用30_50mo
[0009]矿体的长度主要考虑矿石和围岩的稳固性，一般为40_60m。
[0010]开采薄矿体时，间柱宽2-6m，顶柱厚2-3m，底柱高4_6m ;中厚以上矿体间柱宽8_12m,顶柱厚3_6m,底柱高8_10m。
[0011]2、采准工作
[0012]采准工作主要是掘进阶段运输巷道、人行通风天井(作为行人、通风之用)、联络道、拉底巷道和漏斗颈等。如图15-8所示，人行通风天井布置在间柱中，在垂直方向上每隔4-5m掘联络道与两侧矿房贯通。
[0013]在矿房中每隔5_7m,设一个漏斗。为了减少平场工作量,漏斗应尽量靠近下盘。由于采用浅孔落矿，一般不设二次破碎水平，少量大块直接在采场工作面进行破碎。
[0014]3、切割工作[0015]切割工作比较简单，以拉底巷道为自由面，形成拉底空间和辟漏，它的作用是为回采工作开辟自由面，并为爆破创造有利条件。
[0016]拉底髙度一般为2-2.5m,拉底宽度等于矿体厚度；在薄和极薄矿脉中，为保证放矿顺利，其宽度不应小于1.2m。
[0017]4、回采工作
[0018]留矿法的回采工作包括:凿岩、爆破、通风、局部放矿、撬顶平场、大量放矿等。
[0019]回采工作自下而上分层进行，分层髙度一般为2-3m。在开采极薄矿脉时，为了作业便和取得较好的经济效果，采场的最小工作宽度为0.9-lm。
[0020](I)、凿岩当矿石较稳固时,采用上向炮孔；矿石稳固性较差时,可采用水平炮孔。打上向炮孔时，可采用梯段工作面或不分梯段的整层一次打完。梯段工作面长度为10-15m。长梯段或不分梯段的工作面，可减少撬顶和平场的时间，并便于回采工作组织，目前使用比较广泛。打水平炮孔时，梯段工作面长度为2-4m，髙度为1.5-2m，炮孔间距0.8_lm。
[0021](2)、爆破一般采用铵油炸药或硝铵炸药爆破，用导火线点燃火雷管起爆，而电雷管应用的不普遍。但近年来推广非电导爆管系统，效果良好。
[0022](3)、通风由于我国常用留矿法开采充填型或矽卡岩型矿床，凿岩一扭作业产生的粉尘中游离二氧化硅粒子含量很髙，对工人的健康危害很大。因此，工作面通风的风量应保证满足排尘和排除炮烟的需要。在采掘工作面中，空气的含氧量不得少于20%，风速不得低于矿房的通风系统，一般是从上风流方向的天井进人新鲜空气，通过矿房工作面后，由下风流方面的天井排到上部回风巷道。电耙巷道的通风，应形成独立的系统，防止污风串入矿房或运输巷道中。
[0023](4)、局部放矿一般采用重力放矿。在局部放矿时，放矿工应与平场工密切联系，按规定的漏斗放出所要求的矿量，以减少平场工作量和防止在留矿堆中形成空硐。如果发现已形成空硐，应及时采取措施处理。
[0024](5)、平场、撬顶和二次破碎为了便于工人在留矿堆上进行凿岩爆破作业，局部放矿后应将留矿堆表面整平，这叫平场。平场时，应将顶板和两帮已松动而未落下的矿石或岩石撬落，以保证后续作业的安全，这叫撬顶。崩矿和撬顶时落下的大块，应在平场时破碎，以免卡塞漏斗，这叫二次破碎。
[0025](6)、最终放矿及矿房残留矿石的回收矿房采完后应及时组织最终放矿，也叫大量放矿，即放出留存在矿房内的全部矿石。
[0026]5、评价
[0027](I).适用条件
[0028]①围岩和矿石均稳固，即围岩无大的断层破碎带，在放矿过程中，围岩不会自行崩落。围岩不稳固或有断层破碎带，在回采和放矿过程中必然会发生片帮，这不但造成矿石贫化，而且片落的大块常造成矿房或漏口堵塞，使放矿发生困难。顶板矿石必须足够稳固，在回采过程中不会自然冒落，才能确保人身安全和顺利地进行上采。
[0029]②矿体厚度以薄和极薄矿脉为宜。中厚以上的矿体，若采用留矿法，因顶板暴露面积大，回采安全性较差，撬顶、平场及二次破碎等工作量显著增大，因而技术经济效果不好。
[0030]③矿脉倾角以急倾斜为宜。用留矿法开采极薄矿脉，矿脉倾角应在65°以上，倾角60-65°的矿脉，采髙超过25-30m时，即发生放矿困难。倾角小于60°的矿脉，一般应釆取辅助放矿措施。如近年来国内某些矿山在矿房底部安装振动放矿机进行放矿:改善了矿石的流动性。试验证明，当矿脉倾角为60-65°时，采下的矿石可全部放出。当倾角为55-45°时，国内有的矿山用电耙在采场内耙运出矿，收到了良好的效果。
[0031]④矿石无结块和自燃性。矿石中不应含有胶结性强的泥质，含磷量也不要太高，以防止矿石结块和自燃。
[0032](2)、优缺点留矿法具有结构及生产工艺简单，管理方便，可利用矿石自重放矿，采准工程量小等优点。若用留矿法开采中厚以上矿体，矿柱矿量损失贫化大；工人在较大暴露面下作业，安全性差；平场工作繁重，难于实现机械化；积压大量矿石，影响资金周转，因此在中厚以上矿体中，现今多不采用留矿法。
[0033]由于我矿开采矿石离地表近，中深孔、深孔爆破对地表建筑物震动较大，所以应采用对地地表震动影响较小的浅孔采矿法对矿体进行开采，然而传统的浅孔留矿法存在一些不足，因此需要提供一种新型浅孔留矿法来开采。
【发明内容】
[0034]本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种矿房结构简单、开采工艺地表震动小、安全性好、工艺简单的近地表厚大、较倾斜矿体开采用浅孔留矿法的矿房结构。
[0035]本发明是通过如下技术方案实现的:
[0036]本发明的近地表厚大、较倾斜矿体开采用浅孔留矿法的矿房结构，其特征在于:包括沿矿体走向相互间隔排列的一期矿房和二期矿房，矿房垂直矿体走向布置，矿体一侧为上盘，另一侧为下盘，一期矿房底部的中间设有拉底平巷，二期矿房底部的中间设有用于一期矿房出矿的铲运机巷，拉低平巷与铲运机巷之间连接有出矿巷，矿房的顶部和底部分别设有沿矿体走向布置的上盘运输巷和下盘运输巷，铲运机巷和拉底平巷的两端连接底部的上盘运输巷和下盘运输巷；两侧一期矿房回采、充填稳固后，一期矿房的铲运机巷作为中间二期矿房的拉底平巷。
[0037]上、下盘距离矿体4-5米掘进上下方向的人行通风井通往上面的水平回风巷道，人行通风井位于相邻一期矿房与二期矿房的边界，同时在人行通风井内垂高每隔4-5米掘进通往矿房可供人行的联络巷。
[0038]一期矿房和二期矿房的宽度为12米。
[0039]本发明的近地表厚大、较倾斜矿体开采用浅孔留矿法，包括如下步骤:采用留矿采矿法，沿矿体走向间隔划分一期矿房和二期矿房，不留间柱；先采一期矿房，一期矿房的矿石依次经拉底平巷、出矿巷、铲运机巷进入上盘运输巷或下盘运输巷，然后经溜井放矿至主运输平巷，最后提升运出至地面；两侧一期矿房开采完毕后，采空区充填稳固后，利用两侧的充填体支撑围岩地压，再回采二期矿房；一期矿房的铲运机巷作为中间二期矿房的拉底平巷，二期矿房的矿石经拉底平巷进入上盘运输巷或下盘运输巷，然后经溜井放矿至主运输平巷，最后提升运出至地面，形成一期矿房两侧出矿，二期矿房一侧出矿的采准布置形式；相邻两个一期、二期矿房共用一组人行通风井。
[0040]切割时，以拉底巷道为自由面，形成拉底空间和落矿漏斗；一期矿房开采按照拉底平巷左右倾斜60度(矿石自然安息角为60度)向上挑矿，挑矿至矿房边界后垂向上挑矿，拉底髙度为2-2.5m。[0041]每隔8-12米设置出矿巷。
[0042]本发明的有益效果是，本发明解决了近地表厚大、较倾斜矿体，在地表不允许较大爆破震动的条件下的采矿方法，此方法矿石回收率高，安全性较好，减少了国家资源的浪费。而且矿房结构及生产工艺简单，管理方便，可利用矿石自重放矿。
[0043]该浅孔留矿法，既不留矿柱，也不留顶底柱。矿体分为一期矿房与二期矿房，先采一期矿房，嗣后充填，再采二期矿房。本次采矿工艺成功地解决了近地表厚大、较倾斜矿体回采落矿时的爆破震动及采矿工艺与全尾砂胶结充填配套问题，使采矿工艺与全尾砂胶结充填相适应，解决了留矿采矿法在开采中厚以上矿体矿柱矿量损失贫化大的问题，提高回采率，使国家资源得到充分利用，延长矿山的服务年限。
【专利附图】
【附图说明】
[0044]图1、2为传统留矿采矿法的主视图、左视图示意图。图3、4、5分别为本发明的留矿米矿法的A_A、B_B、C_C剂视图不意图。图6为本发明的留矿米矿法的实际应用底部水平俯视图意图。
[0045]图3-5中，I拉底平巷，2出矿巷，3上盘运输巷，4下盘运输巷，5封堵墙，6人行通风井，7联络巷，8锚杆，9铲运机巷，10水平回风巷道。
[0046]图1-2中，6人行通风井,7联络巷，10水平回风巷道，12未采矿石，13留存矿石，14顶柱，15间柱，16底柱，17漏斗，18阶段运输巷道。
【具体实施方式】
[0047]附图为本发明的一种具体实施例。
[0048]本发明的近地表厚大、较倾斜矿体开采用浅孔留矿法的矿房结构，包括沿矿体走向相互间隔排列的一期矿房和二期矿房，矿房垂直矿体走向布置，矿体一侧为上盘，另一侧为下盘，一期矿房底部的中间设有拉底平巷1，二期矿房底部的中间设有用于一期矿房出矿的铲运机巷9，拉低平巷与铲运机巷之间连接有出矿巷2，矿房的顶部和底部分别设有沿矿体走向布置的上盘运输巷3和下盘运输巷4,伊运机巷和拉底平巷的两端连接底部的上盘运输巷和下盘运输巷；两侧一期矿房回采、充填稳固后，一期矿房的铲运机巷作为中间二期矿房的拉底平巷。一期矿房和二期矿房底部设有若干个通向拉底平巷的落矿漏斗。
[0049]上、下盘距离矿体4-5米掘进上下方向的人行通风井6通往上面的水平回风巷道10，人行通风井位于相邻一期矿房与二期矿房的边界，同时在人行通风井内垂高每隔4-5米掘进通往矿房可供人行的联络巷7。
[0050]一期矿房和二期矿房的宽度为12米。
[0051]本发明的近地表厚大、较倾斜矿体开采用浅孔留矿法，包括如下步骤:采用留矿采矿法，沿矿体走向间隔划分一期矿房和二期矿房，不留间柱；先采一期矿房，一期矿房的矿石依次经拉底平巷、出矿巷、铲运机巷进入上盘运输巷或下盘运输巷，然后经溜井放矿至主运输平巷，最后提升运出至地面；两侧一期矿房开采完毕后，采空区充填稳固后，利用两侧的充填体支撑围岩地压，再回采二期矿房；一期矿房的铲运机巷作为中间二期矿房的拉底平巷，二期矿房的矿石经拉底平巷进入上盘运输巷或下盘运输巷，然后经溜井放矿至主运输平巷，最后提升运出至地面，形成一期矿房两侧出矿，二期矿房一侧出矿的采准布置形式；相邻两个一期、二期矿房共用人行通风井。
[0052]1、开采技术条件
[0053]矿体分布于4至-1勘探线之间闪长岩与灰岩接触带内，矿体呈透镜状，长460米，倾斜延伸100-230米，赋存标高-40--320米(地面标高+30米)，厚度20~44米，平均24.70米；走向ΝΕ4，倾向NW，倾角40-60°，上缓下陡，本次设计开采的为标高为_80-_196米的矿体；由于矿山地处市郊，占地狭小地表附近为新建居民区要求矿石回采时爆破震动尽可能低，且地表不允许塌陷。
[0054]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0055]采用留矿采矿法，沿矿体走向按合理的回采顺序，划分为一期矿房和二期矿房，不留间柱；先回采一期矿房，采空区全尾胶结充填后，利用两侧的胶结充填体支撑围岩地压，再回采二期矿房，相邻两个一期、二期矿房共用一条人行通风井。矿房垂直矿体走向布置，矿房高40米，矿房长度为矿体厚度，按岩石条件及暴露面积设置矿房宽度为12米。矿房底部设置底部结构，出矿巷道每隔9米设置一条如图4。浅孔落矿，每隔5米设置一条可供人行的联络道，每分层采完，保持矿房顶板可供作业的高度，待人行道无法进入时转入上一分层联络道进入采场。
[0056]此方法应严格控制底部结构各工程参数，合理调配一期、二期矿房的开采，同时采矿过程中掌握准确矿房的边界。
[0057]主要采切工程包括拉底平巷、出矿巷、人行通风井、分层联络道、上下盘阶段运输平巷以及底部堑沟等。
[0058]2、采准工程:
[0059]如图3-5三视图 B- B图左侧在回采二期矿房，右侧回采一期矿房，一期矿房左侧边界向右偏移8米作为拉底平巷中线掘进拉底平巷I，拉底平巷中线往左偏移15米、向右偏移9米掘进铲运机巷9，作为一期矿房出矿用，在拉底平巷内，每隔8-9米连通铲运机巷设置出矿巷2 ;上、下盘距离矿体4-5米掘进人行通风井6通往上水平，每相邻一期矿房与二期矿房共用一条上盘通风井与下盘通风井，同时在通风井内垂高每隔4-5米掘井通往矿房的联络巷7。
[0060]待两侧一期矿房回采、充填稳固后，一期矿房的铲运机巷同时作为二期矿房的拉底平巷。在二期矿房底部拉底平巷右侧15米区域内距二期矿房拉底平巷9米掘进铲运机巷，每隔8-12米设置出矿巷。
[0061]这样就形成了一期矿房两侧出矿，二期矿房一侧出矿的采准布置形式。同时，上下盘通往矿房的拉底平巷也可作为矿房的出矿巷用。
[0062]3、切割工作
[0063]切割工作比较简单，以拉底巷道为自由面，形成拉底空间和落矿漏斗；因矿石安息角大约为60度，一期矿房回采应严格按照拉底平巷左右倾斜60度向上挑矿，挑矿至矿房边界后垂向上挑矿，拉底髙度一般为2-2.5m。
[0064]4、回采工艺:
[0065]将矿房在全长上分成几个水平的上向梯段工作面，梯段的长度在使用水平及微倾斜的炮眼的情况3-5米，凿岩机采用7655型气腿式，钻凿直径Φ38~42πιπι。爆破后将储存的矿石放也一部分，碎矿面距矿房顶板的距离不得超过2.5米。局部放矿后，立即检查顶板，并处理浮石，如遇矿岩不稳定可进行锚杆8支护。然后再进行凿岩。大块量不大时，二次破碎在矿房中进行。
[0066]5、采场通风:
[0067]新鲜风流从运输平巷进来，进入下盘运输巷4、拉底平巷I进入底部结构，通过人行通风井6及碴石间的间隙清洗工作面后，经联络巷7进入人行通风井，再进入上一阶段水平回风巷道10。通风条件差时，采用局扇辅助通风。
[0068]6、采空区充填:
[0069]侍回采完矿房，对人行道及出矿巷道进行封堵，如图4设置封堵墙5。从上盘阶段运输巷进入空区顶部直接充填或通过钻机钻眼充填进入采空区。如矿房从下往上采，矿房转为上水平采采时，充填体强度达不到铲运机行走的强度，可在矿房充填至剩3-5米时采用水泥泥浆充填，相当于制作假底，铲运行于假底上对上水平矿房进行采矿。待两边一期矿房充填完毕达到充填体强度可进行二期矿房的回收。
[0070]7、评价
[0071](I).适用条件
[0072]①围岩和矿石均稳固，即围岩无大的断层破碎带，在放矿过程中，围岩不会自行崩落。围岩不稳固或有断层破碎带，在回采和放矿过程中必然会发生片帮，这不但造成矿石贫化，而且片落的大块常造成矿房或漏口堵塞，使放矿发生困难。顶板矿石必须足够稳固，在回采过程中不会自然冒落，才能确保人身安全和顺利地进行上采。
[0073]②矿体厚度为中厚以上的矿体,不考虑中深孔、深孔落矿。
[0074]③矿脉倾角应在55°以上。倾角小于60°的矿脉，一般应釆取辅助放矿措施。当倾角为55-45°时，国内有的矿山用电耙在采场内耙运出矿，收到了良好的效果。
[0075]④矿石无结块和自燃性。矿石中不应含有胶结性强的泥质，含磷量也不要太高，以防止矿石结块和自燃。
[0076](2)、优缺点此留矿法具有结构及生产工艺简单，管理方便，可利用矿石自重放矿，矿石回收率较高等优点。缺点在于工人在较大暴露面下作业，对矿岩的稳定性要求高；平场工作繁重，难于实现机械化；一期矿房回采完成后，封堵作业多而繁琐；积压大量矿石，影响资金周转。
[0077]8、在实际中应用
[0078]图6为-120m水平，为-120 m水平至_80m水平矿房开采的底部结构。图中II 1206矿房、II 1214矿房与II 1212矿房正在回采，都为一期矿房，待II 1214矿房与II 1212矿房回采完后，直至充填体达到最大强度，可进行二期矿房II 1213的开采。在II 1214矿房与II 1213矿房拉底平巷间掘进铲运机巷与出矿巷，在人行天井中掘进通往矿房的联络道，矿房即可进入回采阶段。
【权利要求】
1.一种近地表厚大、较倾斜矿体开采用浅孔留矿法的矿房结构，其特征在于:包括沿矿体走向相互间隔排列的一期矿房和二期矿房，矿房垂直矿体走向布置，矿体一侧为上盘，另一侧为下盘，一期矿房底部的中间设有拉底平巷，二期矿房底部的中间设有用于一期矿房出矿的铲运机巷，拉低平巷与铲运机巷之间连接有出矿巷，矿房的顶部和底部分别设有沿矿体走向布置的上盘运输巷和下盘运输巷，伊运机巷和拉底平巷的两端连接底部的上盘运输巷和下盘运输巷；两侧一期矿房回采、充填稳固后，一期矿房的铲运机巷作为中间二期矿房的拉底平巷。
2.根据权利要求1所述的矿房结构，其特征在于:上、下盘距离矿体4-5米掘进上下方向的人行通风井通往上面的水平回风巷道，人行通风井位于相邻一期矿房与二期矿房的边界，同时在人行通风井内垂高每隔4-5米掘进通往矿房可供人行的联络巷。
3.根据权利要求1或2所述的矿房结构，其特征在于:一期矿房和二期矿房的宽度为12米。
【文档编号】E21C41/16GK203452793SQ201320408694
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年7月10日 优先权日:2013年7月10日
【发明者】陈旺, 王孝虎 申请人:济南钢城矿业有限公司