强地压环境下极厚大矿体阶段空场嗣后充填采矿方法与流程

本发明涉及一种矿物的开采方法领域，具体是一种强地压环境下极厚大矿体阶段空场嗣后充填采矿方法。

背景技术：

随着国内矿产资源的不断开发，浅层矿床及储量不断被消耗，迫使越来越多的矿山转入深部矿体开采。深部矿体开采时，井巷建设费用增加、矿岩提升费用增加，矿山采矿成本上涨。为了降低采矿成本，获取经济效益，矿山通常以规模化开采降低生产成本。增加矿山规模，加大采场参数，使采场适应大型化生产设备。采场传统布置方式为长方形，采场长轴方向侧帮暴露面积大，在强地压（有岩暴倾向性的地压）的环境下，采场侧帮容易失稳、垮塌，威胁井下生产安全。因此，迫切需要一种适用于强地压环境下极厚大矿体开采的充填采矿方法，实现深井矿山极厚大矿体安全高效开采。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种强地压环境下极厚大矿体阶段空场嗣后充填采矿方法，以解决现有技术存在的安全隐患问题，保证回采的安全性、高效性。

本发明的目的是这样实现的。

本发明的一种强地压环境下极厚大矿体阶段空场嗣后充填采矿方法，其特征在于采场水平面采用方形布置控制采场侧帮暴露面积，包括下列步骤：

1）盘区布置

沿矿体走向划分盘区，每个盘区由多个采场构成，垂直于矿体走向方向盘区两侧留有矿柱，一个矿柱内设有回风巷，一个矿柱内设有进风巷及矿石溜井，沿矿体走向方向盘区间不设隔离矿柱；

2）采准切割

在每个开采阶段，自上而下分别设有充填水平、凿岩水平和出矿水平，三个水平工程互相利用，所述的出矿水平是在采场两侧布置出矿联络巷，采场中间布置堑沟拉底巷，出矿联络巷与堑沟拉底巷之间通过出矿横巷连通；所述的凿岩水平，是将出矿水平的堑沟拉底巷作为凿岩巷；所述的充填水平，是将出矿水平的堑沟拉底巷也作为充填巷，即充填巷道利用上二个采矿阶段的堑沟拉底巷，凿岩巷道利用上一采矿阶段的堑沟拉底巷，沿矿体走向方向并列的两个盘区为一个分区通风系统，两个盘区采用两侧进风，中间回风的通风方式，在采场中间布置切割天井8；

3）回采

盘区内采场连续回采，各采场自下向上逐个开采，采用间隔开采的方式，分条带由盘区一侧向另一侧的顺序回采，一个采场回采、三个采场采准切割，回采结束后即进行充填作业，回采凿岩是在凿岩水平的凿岩巷中即出矿水平堑沟拉底巷采用潜孔凿岩机凿下向扇形深孔，采用顶锤式液压凿岩机凿上向中深孔，爆破采用分段微差爆破，爆破下来的矿石，由铲运机通过出矿横巷、出矿联络巷运至矿石溜井，再经矿石溜井运至阶段运输巷；

4）采场充填

在采场内的一个采场完成出矿后，对采场空场嗣后充填；

5）矿柱回收

矿山盘区间所留矿柱，待后期矿山开采结束前采用上向分层充填法集中回收。

所述的每个盘区长215m、宽150m、高50m；每个盘区由25个采场构成，每个采场长30m、宽30m、高50m；所述的盘区两侧留有矿柱，一侧为30m矿柱，另一侧为35m矿柱。

顶锤式液压凿岩机采用simba1354顶锤式采矿凿岩台车，孔径φ76mm，所述的潜孔凿岩机采用simbam6-ith潜孔凿岩台车，孔径φ114mm。

当采出矿石大于900mm的大块，在采场内采用井下液压碎石台车配移动式破碎锤进行二次破碎。

所述的采场充填是从上二个采矿阶段的堑沟拉底巷吊挂外包滤布的塑料波纹泄水管，在出矿横巷中构筑充填泄水挡墙封闭采空区，在出矿横巷的每个挡墙前再砌筑500mm～600mm高的沉淀池；充填料浆由上二个采矿阶段的堑沟拉底巷、切割天井送入本采矿阶段的采场，充填4~6次，其中接顶充填1~3次。

所述的采场充填是采空区垂向充填料分布为：底部5m~7m厚和顶部1m~2m厚两层需要充填凝固强度为6mpa~10mpa配比的高强度胶结充填料，剩余中间41m~44m厚部位充填凝固强度为2mpa~4mpa配比的低强度胶结充填料或尾砂。

本发明的优点：

1）由于本发明各采场自下向上逐个开采，采用间隔开采的方式，一个采场回采、三个采场采准切割；采切比低、采场侧帮暴露面积小、生产能力大；能够有效地维护采场侧帮及顶板，减少侧帮及顶板的移动和防止大量冒落；保护地表建构筑物，有效地控制了地表塌陷；

2）生产安全，有良好的作业条件和环境，生产效率高，盘区能力大；

3）本发明方法简单、采准工程量小，回采时间短，灵活性大，在回采采场过程中，大量矿石暂留在采场中，后期集中出矿，暂留在采场中的矿石对围岩是起到部分支撑作用，有利于地压管理；

4）生产能力大，效率高，采矿成本低。

附图说明

图1为本发明的一种强地压环境下极厚大矿体阶段空场嗣后充填采矿方法的盘区布置示意图。

图2为本发明图1的a-a剖视图。

图3为本发明图1的b-b剖视图。

图4为本发明的开采顺序示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1-图3所示，本发明的一种强地压环境下极厚大矿体阶段空场嗣后充填采矿方法，其特征在于采场水平面采用方形布置控制采场侧帮暴露面积，包括下列步骤：

1）盘区布置

沿矿体走向划分盘区，每个盘区由多个采场13构成，每个盘区长215m、宽150m、高50m；每个盘区由25个采场构成，每个采场13长30m、宽30m、高50m；垂直于矿体走向方向，盘区两侧留有矿柱14，一个留有30m矿柱14，在30m矿柱14内设有回风巷4；另一个留有35m矿柱14，在35m矿柱14内设有进风巷3及矿石溜井1，沿矿体走向方向盘区间不设隔离矿柱。

2）采准切割

在每个开采阶段，自上而下分别设有充填水平、凿岩水平和出矿水平，三个水平工程互相利用，所述的出矿水平是在采场13两侧布置出矿联络巷6，采场中间布置堑沟拉底巷7，出矿联络巷6与堑沟拉底巷之间通过出矿横巷5连通；所述的凿岩水平，是将出矿水平的堑沟拉底巷7作为凿岩巷；所述的充填水平，是将出矿水平的堑沟拉底巷7也作为充填巷，即充填巷道利用上二个采矿阶段的堑沟拉底巷7，凿岩巷道利用上一采矿阶段的堑沟拉底巷7，沿矿体走向方向并列的两个盘区为一个采场通风系统，两个盘区采用两侧进风，中间回风的通风方式，在采场中间布置切割天井8。

3）回采出矿

盘区内采场13连续回采，各采场13自下向上逐个开采，采用间隔开采的方式，分条带由盘区一侧向另一侧的顺序回采，一个采场13回采、三个采场13采准切割，回采结束后即进行充填作业，这样能使盘区内作业的采场四周为稳定的原岩或充填体，

回采凿岩是在凿岩水平的凿岩巷中即出矿水平堑沟拉底巷7采用潜孔凿岩机凿下向扇形深孔，所述的潜孔凿岩机采用simbam6-ith潜孔凿岩台车，孔径φ114mm；采用顶锤式液压凿岩机凿上向中深孔，顶锤式液压凿岩机采用simba1354顶锤式采矿凿岩台车，孔径φ76mm，爆破采用分段微差爆破，爆破下来的矿石，由sandviklh625e铲运机通过出矿横巷5、出矿联络巷6运至矿石溜井1；图中9为炮孔，上部是下向扇形深孔、下部是上向中深孔；

爆破采用分段微差爆破，爆破下来的矿石12，由铲运机通过出矿横巷5、出矿联络巷6运至矿石溜井1，再经矿石溜井1运至阶段运输巷2。

4）采场充填

在采场内的一个采场完成出矿后，对采区空场进行嗣后充填作业，尽快为相邻采场采准作业提供保证。

所述的空场嗣后充填是从上二个采矿阶段的堑沟拉底巷7吊挂外包滤布的塑料波纹泄水管，在出矿横巷5中构筑充填泄水挡墙封闭采空区，在出矿横巷5的每个挡墙前再砌筑500mm～600mm高的沉淀池；充填料浆由上二个采矿阶段的堑沟拉底巷7、切割天井8送入本采矿阶段的采场，充填4~6次，其中接顶充填1~3次。

采场充填分为两种充填方式。

充填方式一：充填料浆由上二个采矿阶段的堑沟拉底巷7、切割天井8进入本采矿阶段的采场，底部5m~7m厚和顶部1m~2m厚两层，需要充填凝固强度为6mpa~10mpa配比的高强度胶结充填料10，剩余中间41m~44m厚部位充填凝固强度为2mpa~4mpa配比的低强度充填料11。

充填方式二的采空区垂向充填料分布为：底部5m~7m厚和顶部1m~2m厚两层需要充填凝固强度为6mpa~10mpa配比的高强度胶结充填料10，剩余中间41m~44m厚部位充填尾砂12。

5）矿柱回收

矿山盘区间所留矿柱15，待后期矿山开采结束前采用上向分层充填法集中回收。

当采出矿石13大于900mm的大块，在采场内采用井下液压碎石台车配移动式破碎锤进行二次破碎。

图4给出了本发明开采顺序示意图。从图4中可以看出相邻盘区间回采不相互影响，盘区回采至相邻盘区采场时，相邻盘区的相邻采场已经充填养护结束，沿矿体走向方向盘区间不设隔离矿柱；盘区内作业的采场四周为稳定的原岩或充填体；能够有效地维护采场侧帮及顶板，减少侧帮及顶板的移动和防止大量冒落；保护地表建构筑物，有效地控制了地表塌陷。