一种矿岩极破碎的急倾斜矿体的下向或上向胶结充填机械化采矿方法与流程

本发明属于采矿技术领域，特别涉及一种矿岩极破碎的急倾斜矿体的下向或上向胶结充填机械化采矿方法，适用于开采矿石与围岩不稳固或仅矿石不稳固的急倾斜高品位矿体。

背景技术

洛阳嵩县前河金矿，矿体及离矿体约5～8m内的近矿围岩f系数不足4，矿岩极其破碎。利用上向胶结充填采矿法回采时，顶板和两帮都极易垮塌，不仅造成损失和贫化，而且危及采矿安全，几乎需要支架紧邻支架地密集布置门字形木支架护顶和帮，并需要超前支护确保顶板矿石不垮塌，充填过程中支架还无法回收，采矿成本高达300元/t，采场(进路)日采矿石量不足20t。改用下向胶结充填采矿法，在胶结的人工顶板下回采，尽管顶板矿石冒落可控，但仍然需要支架紧邻支架地密集布置木支架护帮而防止帮墙垮塌，充填过程中木支架也无法回收，采矿成本也高达约300元/t，采场(进路)日采矿石量也不足20t。而且上向或下向胶结充填，矿体内或近矿围岩内都要极高成本地施工和维护溜矿井，但损失和贫化好严格控制。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种矿岩极破碎的急倾斜矿体的下向或上向胶结充填机械化采矿方法，在离矿体8m以外的下盘稳定围岩中布置充填井或溜矿井、螺旋式斜坡道，借助分层联络道和斜坡道，悬臂式掘进机至上而下或自下而上进入分层进路，前进式回采矿石，后退式充填并回撤单体液压支柱及π型梁，应用悬臂式掘进机替代爆破落矿，回采成本不足80元/t，采场(进路)日采矿石可达220t，从而大幅度提高采场(进路)日采矿能力，降低采矿成本。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种矿岩极破碎的急倾斜矿体的下向或上向胶结充填机械化采矿方法，自上而下或自下而上分层进路回采；在掘进分层联络道后，沿分层联络道进入矿体，应用悬臂式掘进机替代爆破落矿，每一分层沿矿体走向或垂直走向全高布置进路，间隔或顺序进路落矿并铲车出矿，整个分层单步骤或两步骤回采并充填结束后再转入下一分层，在充填体顶板下下向回采或在充填体底板上上向回采。

利用悬臂式掘进机从斜坡道及分层联络道进入采场，对矿体实施自上而下或自下而上如下逐分层回采：

对薄脉矿体，在分层内沿走向前进式开采，后退式回柱、充填，实现单步骤回采；

对厚大矿体，在分层内垂直走向布置进路(采场)，在分层内实施间隔或顺序的两步骤回采，回采中沿进路采纳前进式开采至矿体上盘边界，然后后退式回柱、充填，再间隔或顺序进路开采，等第一步骤开采完毕后，实施第二步骤的间隔或顺序回采留下的进路。

开采过程中，工作面均采用悬臂式掘进机落矿，铲车运矿，单体液压支柱+π型梁+塑料网并局部锚杆进行支护。

本发明采用如下方法充填及回撤支柱：

下向胶结充填采矿，在悬臂式掘进机采完一侧而移至另侧进路时，在已经回采完毕的这侧进路内铺设充填管路并连接主充填系统，分两次进行进路充填，第一次为打底充填，第二次为进路上部普通充填。其中第一次打底充填时采用钢筋砼假底，即在进路打底充填层铺设钢筋网，支柱每次回撤2-4m，并架设柔性挡墙，进行第一次充填并防止跑浆，循环作业直至进路充填完毕；

上向胶结充填采矿，每次回撤2～4m支柱后，进路充填一次性完成，不必在底层铺设钢筋网。

本发明采用如下防护方法以防范支柱回撤及采矿过程中侧帮岩体或顶板矿体垮塌落入充填体中：

下向分层进路充填，在架设单体液压支柱前，先铺设塑料网并局部锚杆护帮，且单体液压支柱尽量挤压紧侧帮，从而防止支柱回撤及开采过程中侧帮围岩垮落；

上向分层进路充填，在架设单体液压支柱前，先铺设塑料网并局部锚杆护帮、顶，且单体液压支柱尽量挤压紧侧帮和顶板，从而防止支柱回撤及采矿过程中侧帮围岩垮落，同时防止顶板矿石冒落。

与现有技术相比，本发明因机械落矿而减小了对围岩的爆破损伤，另外采矿时单体液压支柱+π型梁+铺设的塑料网护顶和帮，充填时回柱，高效安全、矿石损失和贫化率低，采场布置灵活，易于实现探采结合。

附图说明

图1是本发明采矿方法示意图。

图中：1-上中段回风巷道；2-上中段穿脉；3-充填通风井；4-待采矿体；5-充填体；6-溜井；7-充填挡墙；8-沿脉主运输大巷；9-掘进机；10-单体支柱；11-分层联络巷道；12-分层运输巷道；13-采准斜坡道。

图2是进路支护方式示意图。

图3是下向或上向胶结充填机械化采矿方法立体示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

参考图1，本采矿方法适用于开采矿石与围岩不稳固或仅矿石不稳固的急倾斜高品位矿体。其方法是：自上而下分层进路回采，或至下而上分层进路回采；在掘进分层联络道后，沿分层联络道进入矿体，应用悬臂式掘进机替代爆破落矿，每一分层沿走向(薄矿体)或垂直走向(厚大矿体)全高布置进路，间隔或顺序进路落矿并铲车出矿，整个分层单步骤或两步骤回采并充填结束后再转入下一分层，并在充填体顶板下下向回采，或在充填体底板上上向回采。这是下向或上向胶结充填采矿法与综掘机(悬臂式掘进机)落矿的集成创新。该方法因机械落矿而减小了对围岩的损伤，另外采矿时单体液压支柱+π型梁+铺设的塑料网护顶和帮，充填时回柱，高效安全、矿石损失和贫化率低，采场布置灵活，易于实现探采结合。

具体地：

1)机械在各分层间的运移方式

悬臂式掘进机9从斜坡道13及分层联络道11进入采场(进路)，对薄脉矿体实施自上(下)而下(上)逐分层进路回采，在进路内沿走向前进式开采待采矿体4，后退式回柱10、管道输送充填体5并逐步后退充填已回采完的进路及分层联络道11，实现单步骤回采；对厚大矿体，类似上述分层，并垂直走向布置进路，在进路内实施间隔或顺序的两步骤回采待采矿体4，回采中也沿进路采纳前进式开采待采矿体4至矿体上盘边界，然后后退式回柱10、管道输送充填体5并逐步后退充填已回采完的进路或分层联络道11，再间隔或顺序进路类似开采待采矿体4，等第一步骤开采完毕后，类似充填并实施第二步骤的间隔或顺序回采留下的进路中的待采矿体4。全部开采并充填完毕后，再类似开采下(上)一分层的待采矿体4。

2)综掘机9运移方式、出矿方式与支护方式及支护侧压、顶压施加依据与方式

参考图2和图3，工作面均采用悬臂式掘进机9落矿，铲车出矿，单体液压支柱10+π型梁14进行支护。铲车机紧跟悬臂式掘进机9装矿后，沿分层联络道11及分层运输巷道12运至溜井6卸矿，矿车在溜井6底部放矿后，再沿沿脉运输大巷8运至罐笼竖井并提升至地面矿仓。

3)充填及回撤支柱10方式

参考图2和图3，下向胶结充填采矿，在悬臂式掘进机9采完一侧而移至另侧进路时，在已经回采完毕的这侧进路内铺设充填管路连接主充填系统，分两次进行进路充填，第一次为打底充填，第二次为进路上部普通充填。为提高下分层开采的人工假顶的整体性，第一次打底充填时采用钢筋砼假底，即在进路打底充填层铺设钢筋网，支柱每次回撤二～四米，并架设柔性挡墙7，进行第一次充填并防止跑浆，如此循环作业直至进路充填完毕。上向胶结充填采矿，每次回撤二～四米支柱10，并架设柔性挡墙7后，进路充填可以一次性完成，不必在底层铺设钢筋网。

4)支柱10回撤时防范侧帮岩体垮塌落入充填体5中的防护方式

参考图2和图3，下向分层进路充填，为防止支柱10回撤时侧帮围岩垮落，在架设单体液压支柱10前，先铺设塑料网并局部锚杆护帮，且单体液压支柱10尽量挤压紧侧帮。上向分层进路充填，不仅要防止支柱10回撤时侧帮围岩垮落，还要防顶板矿石冒落，因此，在架设单体液压支柱10前，先铺设塑料网并局部锚杆护帮、顶，且单体液压支柱10尽量挤压紧侧帮和顶板。

5)采场(进路)的通风方式

实施自上(下)而下(上)逐分层进路开采，新鲜风流沿下中段沿脉运输巷道8及斜坡道13的进入分层进路(采场)，在进路用抽出式风机及风筒，将悬臂式掘进机9切割矿体及铲运机装矿产生的粉尘排至充填通风井3，经上中段穿脉2及上中段回风巷道1排出地表。正在使用的分层联络道11及分层主运输巷道以上的溜矿井6可以用作充填、通风天井3，从此上排污风、下放充填管道；正在使用的分层联络道11及分层主运输巷道以下的溜矿井6，用作下放矿石的溜矿井6。