联合充填采矿方法与流程

本发明涉及矿上采矿技术领域，尤其是涉及一种联合充填采矿方法。

背景技术：

对于矿岩均不稳固条件下的水平、缓倾斜、中厚矿体是地下矿山的难采矿体，针对以上矿体现有技术中常用的两类方法：

(1)上向进路充填采矿法，这类采矿方法是一种自下而上，以巷道进路方式回采并充填的采矿方法，采用浅孔凿岩，人员、设备在进路内作业，在矿石不稳固的条件下，顶板需要进行大量支护以保证安全，支护量较大，生产效率低，采矿成本高；

(2)下向分层充填采矿方法，这类采矿方法是一种自上而下顺序分层回采、分层充填，以巷道进路方式在分层的人工假顶保护下进行作业的回采方法，采用浅孔凿岩，人员在人工假顶保护下作业，安全性较好，但生产效率低，环节多，人工假顶要求强度高，生产成本高。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种联合充填采矿方法。

该联合充填采矿方法具有能提高矿区产能、节省大量支护、降低采矿成本以及提高回采安全性的优点。

为实现本发明的目的采用如下的技术方案：

第一技术方案的发明为一种联合充填采矿方法，设定矿区的矿脉走向为长度方向x，设定所述矿区的水平厚度方向为宽度方向y，设定所述矿区的竖直厚度方向为高度方向z；

所述联合充填采矿方法包括：

矿区分块步骤，在矿区中选择盘区，将所述盘区沿所述高度方向z分为多个分段，并将每个所述分段沿长度方向x分为多个矿块；

矿块分层步骤，将每个所述矿块沿所述高度方向z分为四个矿层，所述四个矿层包括沿所述高度方向z自下而上依次层叠的第四矿层、第三矿层、第二矿层和第一矿层，且所述第一矿层由进路开采区构成，所述第二矿层由沿所述宽度方向y依次相邻的单层开采区、双层开采区的上层以及分段开采区的上层构成，所述第三矿层由沿所述宽度方向y依次相邻的所述分段开采区的中层和所述双层开采区的下层构成，所述第四矿层由所述分段开采区的下层构成；

以及矿层开采步骤，依次对所述进路开采区、所述单层开采区、由所述双层开采区的上层和所述双层开采区的下层构成的所述双层开采区、以及由所述分段开采区的上层、所述分段开采区的中层以及所述分段开采区的下层构成的所述分段开采区进行开采。

另外，第二技术方案的联合充填采矿方法，在第一技术方案的联合充填采矿方法基础上，在所述矿区分块步骤中，将所述盘区沿所述高度方向z分为三个分段，并将每个所述分段沿所述长度方向x分为三个矿块。

另外，第三技术方案的联合充填采矿方法，在第一技术方案的联合充填采矿方法基础上，对所述进路开采区进行开采包括：

第一矿层顶板建造步骤，在所述第一矿层的顶部划分出顶板建造区，并将所述顶板建造区划分成多条沿所述长度方向x排列且沿所述宽度方向y延伸的沿脉进路，挖凿并充填多条所述沿脉进路，使多条充填后的所述沿脉进路构造成第一矿层顶板；

第一矿层间柱构建步骤，在所述第一矿层顶板的底部的所述长度方向x上的两端分别划分出第一间柱建造区，并将各个所述第一间柱建造区分别划分成多条沿所述高度方向z排列且沿所述宽度方向y延伸的第一穿脉进路，挖凿并充填多条所述第一穿脉进路，使多条充填后的所述第一穿脉进路构造成第一矿层间柱；

以及进路开采区开采步骤，对所述第一矿层中的所述进路开采区采用下向分层胶结充填法进行开采。

另外，第四技术方案的联合充填采矿方法，在第三技术方案的联合充填采矿方法基础上，对所述单层开采区进行开采包括：

第二矿层间柱构建步骤，在所述第二矿层的与所述第一矿层间柱对应的位置处划分出第二间柱建造区，并将所述第二间柱建造区划分成多条沿所述高度方向z排列且沿所述盘区的宽度方向y延伸的第二穿脉进路，挖凿并充填多条所述第二穿脉进路，使多条充填后的所述第二穿脉进路构造成第二矿层间柱；

以及单层开采区开采步骤，对所述第二矿层中的所述单层开采区采用下向进路充填回采法进行开采。

另外，第五技术方案的联合充填采矿方法，在第四技术方案的联合充填采矿方法基础上，对由所述双层开采区的上层和所述双层开采区的下层构成的所述双层开采区进行开采包括：

第三矿层间柱构建步骤，在所述第三矿层的与所述第二矿层间柱对应的位置处划分出第三间柱建造区，并将所述第三间柱建造区划分成多条沿所述高度方向z排列且沿所述宽度方向y延伸的第三穿脉进路，挖凿并充填多条所述第三穿脉进路，使多条充填后的所述第三穿脉进路构造成第三矿层间柱；

以及双层开采区开采步骤，对所述第三矿层和所述第二矿层中的所述双层开采区采用分层充填回采法进行开采。

另外，第六技术方案的联合充填采矿方法，在第五技术方案的联合充填采矿方法基础上，

对由所述分段开采区的上层、所述分段开采区的中层以及所述分段开采区的下层构成的所述分段开采区进行开采包括：

第四矿层间柱构建步骤，在所述第四矿层的与所述第三矿层间柱对应的位置处划分出第四间柱建造区，并将所述第四间柱建造区划分成多条沿所述高度方向z排列且沿所述宽度方向y延伸的第四穿脉进路，挖凿并充填多条所述第四穿脉进路，使多条充填后的所述第四穿脉进路构造成第四矿层间柱；

第四矿层预控顶构建步骤，在所述第四矿层内沿所述宽度方向y挖凿一条凿岩巷道，并倾斜向上施工切割天井至所述第一矿层的顶板，然后以所述切割天井的自由面向两侧扩帮至所述第一矿层间柱处；

以及分段开采区开采步骤，对所述第四矿层、第三矿层和所述第二矿层中的所述分段开采区采用分段凿岩分段出矿采矿方法进行开采。

另外，第七技术方案的联合充填采矿方法，在第六技术方案的联合充填采矿方法基础上，所述第一矿层顶板、所述第一间柱、所述第二间柱、所述第三间柱和所述第四间柱分别包括各自的钢筋网骨架，在所述钢筋网骨架内部填充有分级尾砂浇筑充填料。

另外，第八技术方案的联合充填采矿方法，在第三技术方案的联合充填采矿方法基础上，

在第一矿层顶板建造步骤中，采用每间隔三条挖凿一条的方式对多条所述沿脉进路进行回采。

另外，第九技术方案的联合充填采矿方法，在第一技术方案的联合充填采矿方法基础上，

在每个所述矿层分别设置一条沿所述长度方向x延伸的分层沿脉巷道，且在每个所述分段设置一条采场联络巷，所述采场联络巷将所述分层沿脉巷道与分段沿脉巷道连通。

另外，第十技术方案的联合充填采矿方法，在第九技术方案的联合充填采矿方法基础上，

在所述第三矿层的与所述第四矿层的分层沿脉巷道对应的底面上铺设分级尾砂浇筑充填料钢筋加强层。

结合以上技术方案，本发明带来的有益效果分析如下：

一种联合充填采矿方法，设定矿区的矿脉走向为长度方向x，设定矿区的水平厚度方向为宽度方向y，设定矿区的竖直厚度方向为高度方向z；

联合充填采矿方法包括：

矿区分块步骤，在矿区中选择盘区，将盘区沿高度方向z分为多个分段，并将每个分段沿长度方向x分为多个矿块；

矿块分层步骤，将每个矿块沿高度方向z分为四个矿层，四个矿层包括沿高度方向z自下而上依次层叠的第四矿层、第三矿层、第二矿层和第一矿层，且第一矿层由进路开采区构成，第二矿层由沿宽度方向y依次相邻的单层开采区、双层开采区的上层以及分段开采区的上层构成，第三矿层由沿宽度方向y依次相邻的分段开采区的中层和双层开采区的下层构成，第四矿层由分段开采区的下层构成；

以及矿层开采步骤，依次对进路开采区、单层开采区、由双层开采区的上层和双层开采区的下层构成的双层开采区、以及由分段开采区的上层、分段开采区的中层以及分段开采区的下层构成的分段开采区进行开采。

上述的联合充填采矿方法尤其适用于矿岩均不稳固条件下的较难开采的水平、缓倾斜及中厚的地下矿体，通过将矿区划分成多个矿块，将矿块划分成多个矿层，并对每个矿层的不同开采区进行依次开采，与现有技术中的对矿区整体采用上向进路充填采矿法或对矿区整体采用下向分层充填采矿方法相比，本发明提供的联合充填采矿方法能显著提高矿区产能。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的流程图；

图2为本发明提供的盘区分块及方向设定的示意图；

图3为本发明提供的矿块分层沿yz平面的剖视图；

图4为本发明提供的第一矿层沿xz平面的剖意图。

图标：100-进路开采区；110-沿脉进路；120-第一穿脉进路；200-单层开采区；300-双层开采区；400-分段开采区；s1-矿区分块步骤；s2-矿块分层步骤；s3-矿层开采步骤；s31-进路开采区进行开采；s32-单层开采区进行开采；s33-双层开采区进行开采；s34-分段开采区进行开采。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面根据本发明提供的联合充填采矿方法，对其具体实施例进行说明。

图1为本发明的流程图；图2为本发明提供的盘区分块及方向设定的示意图；图3为本发明提供的矿块分层沿yz平面的剖视图；图4为本发明提供的第一矿层沿xz平面的剖意图。

如图1至图4所示，本实施例提供了一种联合充填采矿方法，设定矿区的矿脉走向为长度方向x，设定矿区的水平厚度方向为宽度方向y，设定矿区的竖直厚度方向为高度方向z；

联合充填采矿方法包括：

矿区分块步骤s1，在矿区中选择盘区，将盘区沿高度方向z分为多个分段，并将每个分段沿长度方向x分为多个矿块；

矿块分层步骤s2，将每个矿块沿高度方向z分为四个矿层，四个矿层包括沿高度方向z自下而上依次层叠的第四矿层、第三矿层、第二矿层和第一矿层，且第一矿层由进路开采区100构成，第二矿层由沿宽度方向y依次相邻的单层开采区200、双层开采区300的上层以及分段开采区400的上层构成，第三矿层由沿宽度方向y依次相邻的分段开采区400的中层和双层开采区300的下层构成，第四矿层由分段开采区400的下层构成；

以及矿层开采步骤s3，依次对进路开采区100、单层开采区200、由双层开采区300的上层和双层开采区300的下层构成的双层开采区300、以及由分段开采区400的上层、分段开采区400的中层以及分段开采区400的下层构成的分段开采区400进行开采。

上述的联合充填采矿方法尤其适用于矿岩均不稳固条件下的较难开采的水平、缓倾斜及中厚的地下矿体，通过将矿区划分成多个矿块，将矿块划分成多个矿层，并对每个矿层的不同开采区进行依次开采，与现有技术中的对矿区整体采用上向进路充填采矿法或对矿区整体采用下向分层充填采矿方法相比，本发明提供的联合充填采矿方法能显著提高矿区产能。

另外，本实施例的可选方案中较为优选的：

在矿区分块步骤s1中，将盘区沿高度方向z分为三个分段，并将每个分段沿长度方向x分为三个矿块。

盘区在实际选划时，根据实际生产作业经验，盘区可设置但不限于长度方向x的长为60m，高度方向z的高为50m，宽度方向y的宽根据矿脉的实际水平厚度变化设置，上述的三个分段划分时优选的设置为长度相等，上述的三个矿块划分时优选的设置为高度相等，这样有利于后期的机械设备在开采作业时，进度一致。

另外，本实施例的可选方案中较为优选的：

对进路开采区进行开采s31包括：

第一矿层顶板建造步骤，在第一矿层的顶部划分出顶板建造区，并将顶板建造区划分成多条沿长度方向x排列且沿宽度方向y延伸的沿脉进路110，挖凿并充填多条沿脉进路110，使多条充填后的沿脉进路110构造成第一矿层顶板；

第一矿层间柱构建步骤，在第一矿层顶板的底部的长度方向x上的两端分别划分出第一间柱建造区，并将各个第一间柱建造区分别划分成多条沿高度方向z排列且沿宽度方向y延伸的第一穿脉进路120，挖凿并充填多条第一穿脉进路120，使多条充填后的第一穿脉进路120构造成第一矿层间柱；

以及进路开采区开采步骤，对第一矿层中的进路开采区100采用下向分层胶结充填法进行开采。

在第一矿层的对进路开采区100设置上述的第一矿层顶板和上述的第一矿层间柱能够大幅减少对进路开采区100开采时的支护架的使用量、节省生产成本、提高对进路开采区100进行开采的安全性。

另外，本实施例的可选方案中较为优选的：

对单层开采区进行开采s32包括：

第二矿层间柱构建步骤，在第二矿层的与第一矿层间柱对应的位置处划分出第二间柱建造区，并将第二间柱建造区划分成多条沿高度方向z排列且沿盘区的宽度方向y延伸的第二穿脉进路，挖凿并充填多条第二穿脉进路，使多条充填后的第二穿脉进路构造成第二矿层间柱；

以及单层开采区开采步骤，对第二矿层中的单层开采区200采用下向进路充填回采法进行开采。

在第二矿层的单层开采区200设置上述的第二矿层间柱，并将胶结充填后的第一矿层作为单层开采区200开采时防护顶，同样，能够大幅减少对单层开采区200开采时的支护架的使用量、节省生产成本、提高对单层开采区200开采的安全性。

另外，本实施例的可选方案中较为优选的：

对由双层开采区300的上层和双层开采区300的下层构成的双层开采区进行开采s33包括：

第三矿层间柱构建步骤，在第三矿层的与第二矿层间柱对应的位置处划分出第三间柱建造区，并将第三间柱建造区划分成多条沿高度方向z排列且沿宽度方向y延伸的第三穿脉进路，挖凿并充填多条第三穿脉进路，使多条充填后的第三穿脉进路构造成第三矿层间柱；

以及双层开采区开采步骤，对第三矿层和第二矿层中的双层开采区300采用分层充填回采法进行开采。

在第二矿层和第三矿层中的双层开采区300设置上述的第三矿层间柱，并将开采回填后的第二矿层作为双层开采区300开采时的防护顶，同样，能够大幅减少对双层开采区300开采时的支护架的使用量、节省生产成本、提高对双层开采区300开采的安全性。

另外，本实施例的可选方案中较为优选的：

对由分段开采区400的上层、分段开采区400的中层以及分段开采区400的下层构成的分段开采区进行开采s34包括：

第四矿层间柱构建步骤，在第四矿层的与第三矿层间柱对应的位置处划分出第四间柱建造区，并将第四间柱建造区划分成多条沿高度方向z排列且沿宽度方向y延伸的第四穿脉进路，挖凿并充填多条第四穿脉进路，使多条充填后的第四穿脉进路构造成第四矿层间柱；

第四矿层预控顶构建步骤，在第四矿层内沿宽度方向y挖凿一条凿岩巷道，并倾斜向上施工切割天井至第一矿层的顶板，然后以切割天井的自由面向两侧扩帮至第一矿层间柱处；

以及分段开采区开采步骤，对第四矿层、第三矿层和第二矿层中的分段开采区400采用分段凿岩分段出矿采矿方法进行开采。

在第二矿层、第三矿层和第四矿层中的分段开采区400设置上述的第四矿层间柱，并将开采回填后的第三矿层作为分段开采区400开采时的防护顶，同样，能够大幅减少对分段开采区400开采时的支护架的使用量、节省生产成本、提高对分段开采区400开采的安全性。

而且，由于分段开采区400的高度较大，为了进一步提高分段开采区400开采时的安全性，在分段开采区400与第一矿层的抵接的顶层增设预控顶，开始施工预控顶工程。首先利用分层沿脉巷道从矿房中间垂直矿体走向施工一条回采凿岩巷道至矿体上盘，沿矿体上盘矿岩边界倾斜向上施工切割天井至第一分层的人工顶板，然后以切割天井为自由面向两侧扩帮直至人工间柱位置。施工过程中要随着巷道的掘进及时对上盘围岩进行支护。根据上盘围岩的破碎程度，可以采用锚喷网或是锚索加钢筋网支护。通过提前施工预控顶工程，能够保证上盘围岩在分段出矿过程中不发生大面积塌落，两侧和顶板分别有人工间柱和人工顶板的保护，并基于上述条件，设计确定分段开采区400采用分段凿岩分段出矿采矿方法。回采结束后立即对空区进行充填，避免上盘围岩暴露时间太长发生围岩塌落。

另外，本实施例的可选方案中较为优选的：

第一矿层顶板、第一间柱、第二间柱、第三间柱和第四间柱分别包括各自的钢筋网骨架，在钢筋网骨架内部填充有分级尾砂浇筑充填料。

钢筋网骨架加分级尾砂浇筑的构造，不仅能保证其支护强度的前提条件下，还能降低第一矿层顶板、第一间柱、第二间柱、第三间柱和第四间柱的经济制作成本。

另外，本实施例的可选方案中较为优选的：

在第一矿层顶板建造步骤中，采用每间隔三条挖凿一条的方式对多条沿脉进路110进行回采。

这样能够在对沿脉进路110进行回采建造第一矿层顶板时，避免因矿石不稳对沿脉进路110两侧同时进行爆破带来的震动影响。

另外，本实施例的可选方案中较为优选的：

在每个矿层分别设置一条沿长度方向x延伸的分层沿脉巷道，且在每个分段设置一条采场联络巷，采场联络巷将分层沿脉巷道与分段沿脉巷道连通。每个矿层具有一个分层沿脉巷道且通过一个采场联络巷连通，这样的结构不仅方便运输每个矿层的矿产，而且还能简化了出矿线路。

另外，本实施例的可选方案中较为优选的：

在第三矿层的与第四矿层的分层沿脉巷道对应的底面上铺设分级尾砂浇筑充填料钢筋加强层。

由于第四矿层的分层沿脉巷道位于双层开采区300的正下方，双层开采区300高度相对较大，且第四矿层的分层沿脉巷道施工顺序又晚于第三分层沿脉巷道的充填，为了保证第四分层沿脉巷道的安全，在第四分层沿脉巷道上方对应的位置铺设钢筋网。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。