深部矿床大矿段多采区作业链协同连续采矿方法与流程

本发明涉及一种采矿方法，尤其是涉及一种深部矿床大矿段多采区作业链协同连续采矿方法。

背景技术：

深部矿床受到矿山高地应力的赋存条件限制，传统深部矿床三级矿量调控下的分散采场开采，主要存在着矿床开采的作业点多、采场的作业量大、生产分布广，需要准备大量的备采、采准和开拓矿量，开拓工程存在时间长；采掘设备在多个采场区域间调度运行，采掘设备生产效率低；深部开采的区域内受采动次生应力扰动显著，进一步增加了矿山地压的显现程度，降低了矿山开采的安全作业环境，采场难以实现集约化、智能化协同化开采。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种深部高应力矿床的集约化、智能化和协同化的开采，提高采区内的智能采掘设备水平和生产效率高，改善矿区的安全作业环境的深部矿床大矿段多采区作业链协同连续采矿方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的深部矿床大矿段多采区作业链协同连续采矿方法，采场沿矿体的垂直走向布置，以多个采区组成的大矿段为回采单元，在大矿段的有限范围内，各采区采用深孔落矿嗣后充填连续采矿法，把采切、凿岩、出矿和充填采矿工序，依次分别安排在大矿段中的各个采区，采用采掘装运设备，各工序在不同的相邻采区、平行连续进行；采矿工序在不同采区间构成作业链，并协同连续推进，实现一步骤后退式回采。

具体地，在深部高应力矿床中，以多个采区组成的大矿段为回采单元，依次顺序排列充填采区、出矿采区、凿岩采区、采切采区和准备采区，以平行的作业工艺模式对深部矿山生产矿量进行时空调控，集约配置生产和装备矿量，实现地下矿山矿量为生产和准备二级矿量配置模式。

具体地，大矿段多采区的回采单元内，充填、爆破、出矿、凿岩和采切生产工序，在不同的采区间平行连续进行，形成地下采矿的作业链，对作业链的各工序开展定量、定时和定点的协同管控，协同回采单元各工序的作业量、作业时间和作业空间。

具体地，出矿采区、采准副产矿量和超前隔离体回采矿石的生产能力满足矿山产量需求，回采单元的采区结构参数按照矿山生产能力的要求设计，利用现有胶结充填采矿或注浆支护方法在深部矿床的大矿段回采单元内构筑超隔离体，超前隔离体的结构尺寸参数满足采区安全稳定性和支撑强度要求，充填采区的充填体实施低强度的膏体胶结充填。

具体地，实现回采单元内的充填采区、出矿采区、凿岩采区、采切采区和准备采区的生产作业链的协同，各采区采用智能化的采掘运输装备，在大矿段回采单元的有限范围内实现智能管控，提高采掘设备的利用效率，实现高强度集约化的深部矿产资源开采。

采用上述技术方案的深部矿床大矿段多采区作业链协同连续采矿方法，技术要点如下：

(1)以大矿段多采区为深部矿床开采的回采单元，按照矿山生产能力的需要，沿矿体的垂直走向布置，采区的长度和宽度尺寸参数按照生产能力的需要进行设计，采矿效率高、产量大，可以实现深部矿床的高强度开采；

(2)以超前隔离体为采区的支撑和隔离结构，实现采区生产矿量和准备矿量的划分，采取不留间柱的后退式一步骤连续回采；

(3)连续后退式一步骤回采，在有限的作业空间范围内，出矿采区是矿山最大的暴露空间，其采区稳定性依靠充填采区的充填体、凿岩采区的矿体和超前隔离体作为支撑，减少了矿山开采的单一充填体的支撑，有利于控制深部采动应力的扰动；

(4)在有限的空间内布置充填、出矿、凿岩、采切和准备采区，集约化的一步骤后退式生产作业模式，缓解深部资源开采的通风和降温难题，改善了采区的作业安全环境；

(5)采用智能采掘装运设备和智能管控平台，集中在大矿段内生产作业，提高了设备的利用率和运行效率，减少了作业人员数量，降低矿山生产成本，提升矿山本质安全度；

(6)回采单元的集约化多采区连续回采，深部矿床矿量按照生产矿量和准备矿量二元划分，解决了矿山原有“三级矿量”平衡和时空准备的难题,大大减少超前采掘工程；

(7)集约化开采过程由计算机管理，将减少井下生产人数,采矿过程控制更加精细化，高效智能化采矿成为可能。

本发明的有益效果是，采区集中在大矿段的回采基本单元内，生产作业空间集中有限，降低了深部矿床回采的采动次生应力，改善矿山的通风与降温效果，采区内利用智能采掘运输装备，并在有限的作业空间范围内，提高了采区的作业效率，采区与矿段内实现一步骤的后退式连续回采，充分利用矿体和超前间隔的支撑作业，降低充填体的强度要求，后退式回采降低了矿石的损失率，有利于提高资源的回收率。

综上所述，本发明是一种深部高应力矿床的集约化、智能化和协同化的开采，提高采区内的智能采掘设备水平和生产效率高，改善矿区的安全作业环境的深部矿床大矿段多采区作业链协同连续采矿方法。

附图说明

图1是本发明的主视图。

图2是沿图1中的Ⅰ-Ⅰ线剖示图。

图3是沿图1中的Ⅱ-Ⅱ线剖示图。

图4是沿图1中的Ⅲ-Ⅲ线剖示图。

图中：1-回采单元，2-已充采区，3-充填采区，4-出矿采区，5-凿岩采区，6-采切采区，7-准备采区，8-超前隔离体，9-充填通风天井，10-深孔凿岩巷道，11-炮孔，12-溜井，13-拉底凿岩平巷，14-出矿平巷，15-出矿巷道，16-切割天井。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参见图1、图2、图3和图4，采场沿矿体的垂直走向布置，采场结构参数根据矿山生产能力的需要确定，矿段的高度一般为阶段高度，利用充填采区3、出矿采区4、凿岩采区5、采切采区6和准备采区7等多个采区合并为一个回采单元1，采场的结构参数按照深部矿产开采的生产能力和安全稳定性性综合确定，生产工艺组织在时间和空间上实现协同管控。在生产组织上简化采区的作业工序管理，实现单一采区的单一化作业工序，在大矿段内，实现不同回采工序的作业链空间平行分布，各采区后退式一步骤回采。图1中回采单元1的后方为已充采区2。

深部矿段的回采按照生产矿量和准备矿量二元化组织，满足矿山的生产能力要求，以超前隔离体8为采区及其不同矿量的划分结构，超前隔离体8利用局部VCR法或者分层进路回采矿体，并采用嗣后高强度胶结充填工艺，或者直接注浆支护构筑超前隔离体8，并按照矿山生产组织时空要求，准备不同采区工程，如图1中的准备采区7与采切采区6。

回采工艺上，回采单元为一个连续动态的多采区组合体，按照生产顺序的组织分别布置充填采区3、出矿采区4、凿岩采区5、采切采区6和准备采区7等5个采区，每个采区相应的进行充填、爆破出矿、凿岩、采切和准备等采矿工序，协同各采矿工序的生产作业量、作业时间与作业空间关系，优化配置采区的智能采掘出矿设备，合理组织作业链上的人员和装备，保证各种工序的协调一致。在爆破落矿采区，其生产工艺与传统采矿工艺一致，按照矿山生产模式正常组织，结构布置见图3。

出矿、凿岩和采切采区的采掘装备，按照智能远程控制的模块要求，建立深部地下有限空间的生产调度，设备集约化运行的管控平台，提高生产效率。出矿采区4中设有充填通风天井9、深孔凿岩巷道10、炮孔11、溜井12、拉底凿岩平巷13、出矿平巷14、出矿巷道15和切割天井16。

充填采区3按照膏体充填模式进行，减少充填体的沁水率，提高充填体在采空区内的自立和稳定性，由于采空区的支撑主要有超前隔离体8和出矿采区4的矿体联合支撑，采空区可以实现低强度或者非胶结的高浓度充填。

空间上，回采单元1内集中布置充填采区3、出矿采区4、凿岩采区5、采切采区6和准备采区7，集中各种工序独立在单个采区开展，减少了工序间的交叉干扰，在有限空间内集中设备人员运行，改变了生产组织与调度的复杂性，提高了工效；在生产能力上，运用协同的理论开展不同采区的生产能力与时空的协同，减少了传统采切等矿量的超前储备，提高了资金的利用效率。