一种上向分层壁式袋装充填采矿法
【专利摘要】本发明公开了一种上向分层壁式袋装充填采矿法，在采场内，侧向推进回采工作面，出完矿后，在距离回采工作面一定距离处，沿工作面全长进行围挡，将采空区分隔成靠近回采工作面的预留空区和远离回采工作面的隔离空区，在隔离空区进行袋装充填并接顶，待充填体凝固后，再进行下一循环的采矿；下一循环采矿时以预留空区为爆破自由面进行爆破，再按上述步骤回采充填。本发明方法采用袋装充填处理采空区，控制地压，为回采创造工作面，实现安全回采；在较小的暴露空间下作业，采矿作业连续，效率高；不需留矿柱，资源回收率高，损失贫化小；能有效控制采场顶板，避免地表塌陷，采场上部不产生导水裂隙，保护地下水资源和生态环境。
【专利说明】一种上向分层壁式袋装充填采矿法
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种矿山采矿方法，具体涉及一种上向分层壁式袋装充填采矿法。
【背景技术】
[0003]对于矿岩稳固性较差的水平、缓倾斜矿体，广泛采用壁式崩落法，缓倾斜急倾斜矿采用分层崩落法和上向分层充填采矿法，破碎矿体采用上向进路充填采矿法。壁式崩落法和分层崩落法难以掌握控制，效率低，木材消耗大，安全条件差。而上向分层充填采矿法采矿作业在较大的暴露面下进行，安全条件差，需留大量矿柱，矿石损失较大，采场充填后需养护一定时间才能进行回采，作业不连续，效率低，采矿成本高。上向进路充填采矿法需要在相邻进路充填体达到一定强度后，才能回采，而且是采用巷道掘进式回采，凿岩爆破成本高，效率低，通风条件差。房柱法需要留大量的矿柱，矿柱难以回收。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种上向分层壁式袋装充填采矿法，能够实现安全回采，采矿作业连续，效率更高。
[0005]本发明的技术方案为:一种上向分层壁式袋装充填采矿法，在采场内，侧向推进回采工作面，出完矿后，在距离回采工作面一定距离处，沿工作面全长进行围挡，将采空区分隔成靠近回采工作面的预留空区和远离回采工作面的隔离空区，在隔离空区进行袋装充填并接顶，待充填体凝固后，再进行下一循环的采矿；下一循环采矿时以预留空区为爆破自由面进行爆破，再按上述步骤回采充填。
[0006]所述距离回采工作面一定距离，是指根据矿岩稳固情况，围挡器具离即将回采工作面的距离为0.1?5.0mo围挡器具可以循环使用，即充填前，将上一循环的围挡器具拆除并重新进行安装。
[0007]一个优选的围挡方法为:在距离回采工作面0.1?5m处，沿工作面全长支撑支柱，支柱安装规格为0.2?2m/根，在支柱内侧固定网片，支柱为单体支柱、液压支柱、丝杠或木支柱，网片为钢筋网、钢丝网、竹片或木板，确保充填袋在充填过程中不外鼓。围挡好空区后，沿工作面全长铺设充填袋。
[0008]充填前，采场顶板跨度最大，此时，充填体与工作面的距离即采场暴露跨度要小于顶板允许暴露跨度。在充填采矿的每个阶段，采场暴露跨度小于顶板允许暴露跨度，否则，立即进行围挡并袋装充填。
[0009]切割巷沿走向或倾向布置，相应的回采工作面沿倾向或走向推进。可以在采场分层内布置I条切割巷，以切割巷为起点单侧或双侧推进，回采充填。也可以在采场分层内布置多条切割巷，以切割巷为起点回采充填。
[0010]作为一个优选的方式，采场内划分进路，分一二期进路回采，一二期进路间隔布置，一期进路回采后，将其空区分隔成隔离空区和一个预留空区，或者分隔成位于中间的隔离空区和其两侧的两个预留空区，在隔离空区内进行袋装充填并接顶，二期进路扩帮爆破，回采出矿后全部充填。
[0011]根据矿体厚度，可以矿体全厚单层一次回采，也可以分层多次回采。
[0012]本发明方法适用于矿岩稳固性较差的任何倾角的矿体的充填采矿，克服了壁式崩落法、分层崩落法、上向分层充填采矿法、上向进路充填采矿法存在的问题，具体来说:
(1)采用袋装充填处理采空区，控制地压，为回采创造工作面，实现安全回采；
(2)该法在较小的暴露空间下作业，采矿作业连续，效率高；
(3)不消耗木材，能有效处理尾砂等工业废物；
(4)克服了房柱采矿法中留大量矿柱的问题，不需留矿柱，资源回收率高，损失贫化小；
(5)能有效控制采场顶板，避免地表塌陷，采场上部不产生导水裂隙，保护地下水资源和生态环境。
[0013](6)可实现连续回采充填，即充填后依靠初凝的充填体和支柱支撑顶板，可立即进行下一步骤采矿。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0015]图1是本发明上向分层壁式袋装充填采矿法示意图，1-1是正视图，I1-1I是平面图。
[0016]图2是本发明方法的一个【具体实施方式】示意图，1-1是正视图，I1-1I是平面图，II1-1II是侧视图，A放大是1-1图中的A处放大图。
[0017]图3是本发明方法的另一个【具体实施方式】示意图，采用两步骤回采，1-1是正视图，II _ II是平面图，III _ III是侧视图，B放大是1-1图中的B处放大图。
[0018]图4是本发明方法应用于薄矿体时的米矿不意图，1-1是平面图(按矿体倾角)，
I1-1I是侧视图，II1-1II是正视图。
[0019]图中:1、分层沿脉巷；2、分段平巷；3、分层联络巷；4、沿脉充填回风平巷；5、原切割巷位置；6、回风上山或充填回风井；7、溜矿井；8、充填体；9、矿体；10、待采进路；11、回采工作面；12、充填袋；13、支柱；14、钢筋网；15、预留空区和爆破自由面；16、隔离空区；17、一步骤回采进路；18、二步骤回采进路；19、崩落矿石；20、炮孔。
【具体实施方式】
[0020]实施例1:
某铜矿，矿岩稳固性较差，矿体厚约30m，走向长约1000m，倾角70°。采用上向分层壁式袋装充填采矿法开采，采场垂直矿体走向布置，采场宽30m，长为矿体厚度，中段高60m，分段高10m，分层高3.3m。如图2所示。在采场分层内从一侧到另一侧逐条回采，每条进路回采结束后，离即将要回采的进路一定间距支撑丝杠立柱(支柱的密度为Im/根)，使丝杠具有水平侧压力，将采空区分隔成预留空区和隔离空区，再在丝杠立柱内全高全长拉钢丝网，丝杠立柱和充填体之间即隔离空区铺设充填袋，进行充填并接顶，充填体凝固后，开始下一条进路的回采，该进路回采时以立柱侧外露面为爆破自由面，侧向爆破，出完矿后，将丝杠立柱拆除并重新安装至采场另一侧，再进行充填。
[0021]采准工程包括脉外分段平巷2、分层沿脉巷1、分层联络巷3、溜矿井7、充填回风井6等。
[0022]凿岩爆破:采用浅孔钻机钻凿水平孔，孔深2.2m，孔距1.0m?1.2m，最小抵抗线0.8?1.2m。以侧面未充填空间为自由面爆破。每条进路每个循环凿炮孔16个，炮孔数为传统上向进路充填采矿法的35%?60%。炸药消耗为传统上向进路充填采矿法的50%?70%。
[0023]顶板支护:落矿后，进行安全处理，视顶板稳固情况，进行支护，随时控制采场跨度，当采场跨度大于矿岩允许暴露跨度时，进行充填。
[0024]采场通风:新鲜风流从脉外分段平巷进入分层沿脉巷，进入采空区或预留空区，清洗工作面。
[0025]出矿:铲取矿石后直接卸往脉内或脉外溜矿井，经电机车运至主溜井。
[0026]充填:出完矿石后，将上一条进路充填用的丝杠立柱移至离即将开采的进路约0.3m处重新支好，在支柱以及顶底板上固定钢丝网；再进行充填袋的铺设，进行充填。充填体凝固时间约I天，即可进行下一进路的回采。
[0027]实施例2:
某铜矿，矿岩稳固性较差，矿体厚约30m，走向长约1000m，倾角70°。采用上向分层壁式袋装充填采矿法开采，采场垂直矿体走向布置，采场宽30m，长为矿体厚度，中段高60m，分段高10m，分层高3.3m。如图3所示。在采场分层内划分回采进路，进路宽度为3m，长度为矿体厚度，进路采用间隔回采，一期进路回采完成后，将其空区分隔成中间的隔离空区和两侧的预留空区，中间袋装充填，充填体凝固后再回采二期进路。
[0028]实施例3:
一种铝土矿，矿体厚约3m，倾角8。，矿岩中等稳固，经过岩石力学计算，采场允许暴露的跨度为4m。
[0029]当矿体采用上向分层壁式袋装充填采矿法，盘区垂直矿体走向布置，盘区内划分采场，采场垂直矿体走向布置，采场走向长60m，倾向斜长50m。如图4所示。
[0030]采切工程有:分段平巷2、沿脉充填回风平巷4、沿脉回风平巷、回风上山6、切割巷等。
[0031]回采充填:在采场端部沿矿体倾向开凿切割巷，规格为4mX3m (宽X高)，在离工作面Im处支撑支柱，将采空区分隔成预留空区和隔离空区，支柱内侧全高挂设钢丝网或竹片，支柱间距为Im/根，竹片内沿切割巷全长铺设充填袋，进行充填，将充填袋控制在竹片以内，支撑巷道顶板。充填体凝固后，以充填后留下的侧向暴露空间为自由面，沿矿体倾向回采3m宽矿体，采完出空后，将采场固定袋装充填体的支柱和竹片移至工作面前lm，支撑支柱，固定竹片，安装充填袋，并进行充填，带充填体凝固后再进行下一循环的采矿。采场经袋装充填后，由充填体支撑顶板，采场上部不产生导水裂隙，保护周围水体和地表。
[0032]凿岩爆破出矿:采用YT-28凿岩机沿倾向钻凿2m深炮孔，2#岩石乳化炸药爆破，爆破后采用Im3铲运机进入工作面出矿。
[0033]采场通风:新鲜风流通过分段平巷进入工作面，清洗工作面后，经沿脉充填回风平巷回至主回风平巷。
【权利要求】
1.一种上向分层壁式袋装充填采矿法，其特征在于: 在采场内，侧向推进回采工作面，出完矿后，在距离回采工作面一定距离处，沿工作面全长进行围挡，将采空区分隔成靠近回采工作面的预留空区和远离回采工作面的隔离空区，在隔离空区进行袋装充填并接顶，待充填体凝固后，再进行下一循环的采矿；下一循环采矿时以预留空区为爆破自由面进行爆破，再按上述步骤回采充填。
2.根据权利要求1所述的上向分层壁式袋装充填采矿法，其特征在于围挡器具离即将回采工作面的距离为0.1?5.0m。
3.根据权利要求1所述的上向分层壁式袋装充填采矿法，其特征在于在充填采矿的每个阶段，充填体与工作面的距离即采场暴露跨度小于顶板允许暴露跨度。
4.根据权利要求1?3之一所述的上向分层壁式袋装充填采矿法，其特征在于切割巷沿走向或倾向布置，相应的回采工作面沿倾向或走向推进。
5.根据权利要求1?3之一所述的上向分层壁式袋装充填采矿法，其特征在于采场分层内布置I条切割巷，以切割巷为起点单侧或双侧推进，回采充填。
6.根据权利要求1?3之一所述的上向分层壁式袋装充填采矿法，其特征在于采场分层内布置多条切割巷，以切割巷为起点回采充填。
7.根据权利要求1?3之一所述的上向分层壁式袋装充填采矿法，其特征在于采场内划分进路，分一二期进路回采，一二期进路间隔布置，一期进路回采后，将其空区分隔成隔离空区和一个预留空区，或者分隔成位于中间的隔离空区和其两侧的两个预留空区，在隔离空区内进行袋装充填并接顶，二期进路扩帮爆破，回采出矿后全部充填。
8.根据权利要求1?3之一所述的上向分层壁式袋装充填采矿法，其特征在于矿体全厚单层一次回采或分层多次回采。
【文档编号】E21F15/00GK104453996SQ201410808533
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月24日 优先权日:2014年12月24日
【发明者】宋嘉栋, 柳小胜, 周爱民, 甯瑜琳, 欧任泽, 王长军 申请人:长沙矿山研究院有限责任公司