一种适用于深部厚大矿床的三步骤回采方法与流程

本发明属于矿山开采工程技术领域，尤其涉及一种适用于深部厚大矿床的三步骤回采方法。

背景技术：

随着浅部矿产资源的日益耗竭，深部开采已成必然趋势。深部开采面临高温、高地压和高井深的特殊环境，回采工艺、回采安全与回采效率等都面临严峻挑战，传统的方法已较难适应深部特殊的开采环境，需开拓创新，形成新的一系列适应深部特殊环境的采矿方法。专利201310674053.7公开了一种采矿充填方法，该方法通过用含胶结料的充填料浆充填第二步骤采场的采空区与矿体的第三步骤采场相邻的充填区域，且用不含胶结料的充填料浆充填第二步骤采场的采空区的其他区域，使得本发明可以保证采空区合理的充填强度分布，减少第二步骤采场的胶结充填比例，充填成本低，同时可以最大程度的开采矿石，提高资源利用率，提高经济效益。但是该专利侧重于填充，对盘区布置、采矿方法以及回采作业等无涉及，而且仍然存在开采工序复杂的问题。专利201310605791.6公开了一种多层缓倾斜薄-中厚矿床充填采矿方法，盘区采用三步骤回采，一步骤回采矿房，二步骤回采矿柱，三步骤回采上山矿柱；矿房或矿柱回采完成后，由上分层的上山经与采场连通的充填通风孔向下充填采空区，最后以盘区为单位沿上山由下至上三步骤回采上山矿柱，充填后回采下一盘区的上山矿柱，具有开采强度高、矿石回收率高、贫化率低和采矿成本低的特点。但是上述专利适用于多层缓倾斜薄-中厚矿床的开采，本领域技术人员均知道，不同矿体的开采，采准切割工艺相差很大，因此上述专利不能适应于深部厚大矿床的开采。

技术实现要素：

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的之一在于提供一种适用于深部厚大矿床的三步骤回采方法，该方法能有效控制区域地压，保障回采整体安全，提高资源综合回收率，实现深部安全高效大规模开采。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种适用于深部厚大矿床的三步骤回采方法，包括如下步骤：

沿矿体走向布置盘区，盘区间暂留隔离矿柱，盘区内垂直矿体走向划分矿房与矿柱；

一步骤回采矿房，嗣后全尾砂胶结充填；

二步骤回采矿柱，嗣后全尾砂弱胶结充填；

三步骤回采盘区隔离矿柱，嗣后全尾砂充填。

进一步的，包括如下具体步骤：

(1)盘区布置

盘区沿矿体走向布置，盘区长度为矿体的水平厚度，宽度由矿岩稳定性决定，盘区间暂留隔离矿柱，隔离矿柱视作单独的特殊盘区，在设立时即考虑回采；暂留的隔离矿柱一可有效控制地压，二可使盘区及采场生产变得灵活机动，三是隔离矿柱内布置的穿脉巷道与联络道在三个步骤的回采过程中均可发挥作用；

(2)回采顺序

盘区的回采顺序是沿矿体走向推进，盘区内各采场的回采顺序是由中央厚大部位向两翼推进。在安全的前提下，为保证产量及组织生产，可安排2～3个盘区同时生产。三步骤回采的隔离矿柱在相邻两盘区采场回采充填结束后再回采，其回采顺序也是从矿体厚大部分向较薄的两翼推进；

(3)采矿方法

采矿方法采用大直径深孔阶段空场嗣后充填法，一步骤、二步骤及三步骤采场均按标准化划分，采矿方法相同，凿岩及出矿设备相同，回采作业环节相同；标准化作业有助于提高生产效率，实现大规模安全回采；

(4)采准切割工程

包括凿岩联络道、凿岩硐室、充填回风巷道、出矿巷道、放矿进路、堑沟巷道、溜井、凿岩水平穿脉与出矿水平穿脉工程，其中，凿岩水平穿脉与出矿水平穿脉布置在隔离矿柱内的作为回采通道；

(5)回采作业

落矿：当矿体厚度大于30m时，采用大直径垂直深孔落矿；当矿体厚度小于30m时，采用扇形中深孔落矿；

出矿：一步骤、二步骤采场采用堑沟底部结构出矿，三步骤隔离矿柱采场采用大直径漏斗出矿，爆破的矿石用电动铲运机装载卸入盘区溜井；

采场通风：新鲜风流从回采中段进风巷道、斜坡联络道进入出矿巷道，冲洗出矿巷道后经回风巷道排出地表；

充填：出矿结束后进行封闭，嗣后采用高浓度全尾砂胶结、弱胶结或非胶充填。

进一步的，一步骤采场即矿房采场采用高浓度全尾砂胶结充填，二步骤采场即矿柱采场采用弱胶结充填，三步骤采场即隔离矿柱采场可采用弱胶结或非胶充填。

进一步的，回采作业落矿的具体过程如下：当矿体厚度大于30m时，采用大直径垂直深孔落矿；当矿体厚度小于30m时，采用扇形中深孔落矿，深孔爆破采用t-150或simba261潜孔钻机在凿岩巷道进行下向深孔凿岩，炮孔直径为165mm，通过vcr法形成切割槽，以切割槽为自由面侧向崩矿，中深孔凿岩采用simbah1354凿岩台车钻凿上向扇形中深孔，炮孔直径φ76mm，以采场端部切割天井为自由面，采用上向中深孔凿岩爆破形成切割槽，以切割槽为自由面侧向崩矿。

进一步的，回采作业落矿包括如下步骤：

凿岩：当矿体厚度大于30m时，采用大直径垂直深孔落矿；当矿体厚度小于30m时，采用扇形中深孔落矿，大直径深孔凿岩采用simba261高风压潜孔钻机钻凿下向垂直深孔，炮孔直径φ165mm，矿房的布孔确定为中部炮孔取3.0m(排距)×3.3m(孔间距)，边排孔实行光面爆破，孔网参数取2.5m(排距)×2.4m(孔间距)，矿柱采场中间孔采用3.0m(排距)×3.5m(孔间距)的孔网参数，边排孔按加强松动爆破原理，孔网参数采用2.0m(排距)×2.0m(孔间距)，边排孔距充填体边界1.8m，中深孔凿岩采用simbah1354电动液压凿岩台车钻凿上向扇形中深孔，炮孔直径φ76mm，孔底距2.5～3.0m，排间距为1.6m～1.8m，凿岩机一次钻凿完一个采场的全部炮孔，采场边界数据由cms空区扫描系统获取；

爆破：深孔凿岩硐室沿矿体走向布置，回采顺序由一侧或两侧向切槽爆破；拉槽采用小断面vcr法拉槽，拉槽范围5.6m×6m，拉槽孔装药结构采用下部堵塞1.5m-2.0m，单层药包54kg，上部堵塞2.5m-3.0m炮泥，每次爆高为5.0m，拉两次进行一次扩槽，以此类推，直到破顶高度6.5-7.5m进行一次性破顶，或者在采场中部或端部由vcr法爆破成井形成切割天井，以切割天井和拉底层为自由面倒梯段侧向崩矿形成切割槽，切割槽形成后，一次爆破2-3排炮孔，侧向崩矿孔采用全孔深一次爆破，以切割槽和拉底层为自由面倒梯段侧向崩矿；

上向扇形中深孔采用分次装药爆破，以采场端部切割天井为自由面，采用上向中深孔凿岩爆破形成切割槽，以切割槽为自由面侧向崩矿，多层硐室爆破时，上分层应超前下分层不小于2-5排孔；起爆方法采用孔内双非电导爆管雷管微差起爆系统，双导爆索网络联结。

进一步的，深孔凿岩和爆破通风通过上中段水平的通风、回风巷道进行通风；中深孔采场上分段凿岩和爆破通风，新鲜风流由回采中段水平进行巷道进风，通过切割井、充填钻孔后，污风进入上中段回风巷道。

进一步的，一步骤是在两侧原生矿岩支撑条件下回采，二步骤是在两侧胶结充填体条件下回采，三步骤是在三面充填体条件下回采。本发明充分利用应力缓释与动态平衡原理。

与现有技术相比，本发明的优点如下：(1)改善了盘区采场回采的安全条件，有利于区域地压控制；(2)可以多盘区同时回采，生产能力大；(3)采场回采方式灵活，有利于维持生产稳定；(4)各类型采场标准化，可有效提高设备利用率，降低采切工程量；(5)简化回采工艺过程，减少采场间作业交叉影响，便于大规模生产组织管理；(6)隔离矿柱在设立时即已考虑回收，采用的是相同的采矿方法，并可充分利用原有工程；(7)通过对采矿方法、回采顺序及结构参数等的优化，使得该方法资源综合回收率可达到85％，充分利用了宝贵的矿产资源。

附图说明

图1为本发明的盘区布置图；

图2为本发明的凿岩水平；

图3为本发明的出矿水平；

图4为图2和3中a-a向剖面图；

图5为图2和3中b-b向剖面图。

其中：1-矿房采场；2-矿柱采场；3-隔离矿柱采场；4-凿岩水平穿脉；5-凿岩联络道；6-凿岩硐室；7-充填巷道；8-出矿水平穿脉；9-出矿巷道；10-出矿进路；11-堑沟巷道；12-溜井；13-胶结充填体；14-大直径深孔；15-扇形中深孔；16-充填钻孔；17-隔离矿柱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1～图5，本发明所述的适用于深部厚大矿床的三步骤回采方法，包括以下步骤：

(1)盘区布置：盘区沿矿体走向布置，盘区长度为矿体的水平厚度，约300～400m，盘区宽度为100m，盘区间暂留18m隔离矿柱17。盘区内划分若干长82m、宽18m的矿房采场1与若干长78m、宽18m的矿柱采场2。隔离矿柱采场3长度按矿量均衡原则确定，单个采场矿量约10万t，相应高大采场取小，低矮采场则取大，回采宽度为14m，两侧留有2～4m矿壁。隔离矿柱视作单独的特殊盘区，在两相邻盘区回采与充填全部结束后进行回采。暂留的隔离矿柱起到控制地压、保障回采安全的作用，隔离矿柱内的凿岩水平穿脉4与出矿水平穿脉8作为回采通道，在盘区回采过程中均发挥作用。

(2)回采顺序：盘区的回采顺序是沿矿体走向推进，盘区内各采场的回采顺序是由中央厚大部位向两翼推进。在安全的前提下，为保证产量及组织生产，可安排2～3个盘区同时生产。三步骤回采的隔离矿柱在相邻两盘区采场回采充填结束后再回采，其回采顺序也是从矿体厚大部分向较薄的两翼推进。

(3)采矿方法：采矿方法采用大直径深孔阶段空场嗣后充填法，一步骤、二步骤及三步骤采场均按标准化划分，采矿方法相同，凿岩及出矿设备相同，回采作业环节基本相同，标准化作业有助于提高生产效率，实现大规模安全回采。

(4)采准切割工程：主要包括凿岩联络道5、凿岩硐室6、充填回风巷道7、出矿巷道9、放矿进路10、堑沟巷道11、溜井12等工程。

(5)回采作业

落矿：当矿体厚度大于30m时，采用大直径垂直深孔落矿；当矿体厚度小于30m时，采用扇形中深孔落矿。深孔爆破，采用t-150或simba261潜孔钻机在凿岩巷道进行下向深孔凿岩，炮孔直径为165mm，通过vcr法形成切割槽，以切割槽为自由面侧向崩矿。中深孔凿岩采用simbah1354凿岩台车钻凿上向扇形中深孔，炮孔直径φ76mm，以采场端部切割天井为自由面，采用上向中深孔凿岩爆破形成切割槽，以切割槽为自由面侧向崩矿。

具体的，在实际生产中落矿分为：

凿岩：当矿体厚度大于30m时，采用大直径垂直深孔14落矿；当矿体厚度小于30m时，采用扇形中深孔15落矿。大直径深孔凿岩采用simba261高风压潜孔钻机钻凿下向垂直深孔，炮孔直径φ165mm。矿房的布孔确定为中部炮孔取3.0m(排距)×3.3m(孔间距)。为了有效地控制采场边界，边排孔实行光面爆破，孔网参数取2.5m(排距)×2.4m(孔间距)。矿柱采场两侧是胶结充填体13，应尽量减小爆破规模，防止充填体垮落。矿柱采场中间孔采用3.0m(排距)×3.5m(孔间距)的孔网参数，边排孔按加强松动爆破原理，孔网参数采用2.0m(排距)×2.0m(孔间距)，边排孔距充填体边界1.8m。中深孔凿岩采用simbah1354电动液压凿岩台车钻凿上向扇形中深孔，炮孔直径φ76mm，孔底距2.5～3.0m，排间距为1.6m～1.8m。凿岩机一次钻凿完一个采场的全部炮孔。采场边界数据由cms空区扫描系统获取。

爆破：

深孔凿岩硐室沿矿体走向布置，回采顺序由一侧或两侧向切槽爆破；拉槽采用小断面vcr法拉槽，拉槽范围5.6m×6m，拉槽孔装药结构采用下部堵塞1.5m～2.0m，单层药包54kg，上部堵塞2.5m～3.0m炮泥。每次爆高为5.0m，拉两次进行一次扩槽，以此类推，直到破顶高度6.5～7.5m进行一次性破顶。也可在采场中部或端部由vcr法爆破成井形成切割天井，以切割天井和拉底层为自由面倒梯段侧向崩矿形成切割槽。切割槽形成后，一次爆破2～3排炮孔，侧向崩矿孔采用全孔深一次爆破，以切割槽和拉底层为自由面倒梯段侧向崩矿。

上向扇形中深孔采用分次装药爆破，以采场端部切割天井为自由面，采用上向中深孔凿岩爆破形成切割槽。以切割槽为自由面侧向崩矿。多层硐室爆破时，上分层应超前下分层不小于2～5排孔；起爆方法采用孔内双非电导爆管雷管微差起爆系统，双导爆索网络联结。

出矿：一步骤、二步骤采场采用堑沟底部结构出矿，三步骤隔离矿柱采场采用大直径漏斗出矿，爆破的矿石用电动铲运机装载卸入盘区溜井。

采场通风：新鲜风流从回采中段进风巷道、斜坡联络道进入出矿巷道，冲洗出矿巷道后经回风巷道排出地表。

可以想到的是，深孔凿岩和爆破通风通过上中段水平的通风、回风巷道进行通风。中孔采场上分段凿岩和爆破通风，新鲜风流由回采中段水平进行巷道进风，通过切割井、充填钻孔后，污风进入上中段回风巷道。

充填：出矿结束后进行封闭，嗣后通过由充填巷道7通过充填钻孔16采用高浓度全尾砂胶结、弱胶结或非胶充填。

需要说明的是，在实际应用中，一步骤采场即矿房采场可以采用高浓度全尾砂胶结充填，二步骤采场即矿柱采场可以采用弱胶结充填，三步骤采场即隔离矿柱采场可采用弱胶结或非胶充填。

本发明通过对采矿方法、结构参数(凿岩、爆破等参数)、回采顺序等的优化选取，使得该方法资源综合回收率可达到85％，充分利用了宝贵的矿产资源。

上述实施例仅仅是清楚地说明本发明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。