一种下向进路充填采矿的通风结构及通风方法与流程

本发明属于采矿工程，具体涉及到一种下向进路充填采矿的通风结构及通风方法。

背景技术：

1、采场通风是采矿过程中的重要内容，是保证采场安全生产必不可少的环节，对采场作业人员的安全和生产效率具有重要影响。目前，下向进路充填采矿法的采场均由分层出矿道进入，为独头进路，使用局扇进行压入式、抽出式或混合式通风，通风效果差、成本高、劳动强度大，对采场生产能力和作业环境的提高形成巨大的制约作用。在该通风方式下进路临近作业面附近始终处于污风状态，环境治理差、对采场作业人员身心健康造成伤害；且通过局扇进行风量的分配，在一定程度上增加了通风阻力，难以实现有效的风量均衡，不利于通风安全。

2、中国发明专利申请cn110905579a公开了了一种采场上向水平分层进路充填采矿通风结构，包括若干条开采进路、用于连通矿体上盘和下盘的分层联络道和上分段回风巷道、以及沿上盘一侧掘进的用于连通分层联络道和上分段回风巷道的通风斜井，若干条开采进路位于分层联络道所在层，且开采进路的高度低于分层联络道的高度，开采进路和分层联络道的交界空间处设有空区，风流依次流经分层联络道、开采进路、空区、通风斜井和上分段回风巷道，以使整个开采过程均处于新鲜风流中，有效改善通风环境，而为构建空区，需在掘进分层联络道至矿体下盘时，扩大其高度直至掘进至矿体上盘，即上盘和下盘之间的分层联络道的顶板高度大于未处于矿体中的分层联络道的顶板高度，提高了作业工作量；中国发明专利申请cn110905579a公开了一种下向分层胶结充填采场的通风结构，包括已开采层和位于已开采层下方的待开采层，已开采层胶结充填形成胶结充填体，通过充填挡墙与上层采场联络道分隔，胶结充填体内设有人工回风通道，其一端与待开采层连通，另一端穿过充填挡墙与上层采场联络道连通，待开采层对应的下层采场联络道与上层采场联络道连通，该发明公开的通风结构形成“上层采场联络道-人工回风通道-待开采层-下层采场联络道-上层采场联络道”的通风线路，能有效改善采场深部的通风状况，但该通风结构中上/下层采场联络道分别作为进/回风巷道，需在每层开采结束后不能进行充填以保持通风通畅，而通常为保证作业安全，需要将已开采层的采场联络巷道进行充填，此情况下通风效果不佳。

技术实现思路

1、因此，针对下向进路充填采矿法作业环境差、劳动强度大、通风效果差、通风时间长等难题，本发明提供一种下向进路充填采矿的通风结构及通风方法，能实现下向进路充填采矿的贯穿风流通风，安全可靠、成本低、通风效果好，大大改善采场作业环境，降低人员劳动强度，实现安全高效开采。

2、为实现上述目的，本发明提供的一种下向进路充填采矿的通风结构，包括斜坡道、分段联络道、分段平巷、分层联络道、进路、回风充填井，所述斜坡道位于矿体下盘，所述分段联络道由所述斜坡道开口垂直矿体走向布置，所述分段平巷自所述分段联络道端部沿矿体走向布置，所述分层联络道自所述分段平巷垂直矿体走向掘进至矿体上盘，所述进路位于所述分层联络道所在分层，所述回风充填井位于采场端部靠近下盘位置，与中段穿脉巷联通，还包括预留通风道、通风联络道，所述预留通风道位于进路顶部，沿进路走向布置；所述通风联络道位于所述进路端部，与上一分层的回风充填井、当前分层的预留通风道联通。

3、进一步地，所述预留通风道和所述通风联络道由预制的通风道板铰接而成；所述通风道板上表面铺设有防渗膜。

4、进一步地，所述通风道板为轻质木板或塑料板。

5、进一步地，所述通风道板由预制的圆弧拱和直墙板搭建而成。

6、进一步地，所述圆弧拱直径0.8~1.2m，直墙板高0.5~0.8m，通风道板长度2.5~3.5m，相邻的通风道板在端部采用铰链拼接。

7、基于同一发明构思，本发明还提供一种下向进路充填采矿的通风方法，将待开采的地下矿体划分为若干个中段，不留顶底柱，中段内划分若干个分段，每个分段划分为若干个分层，分层内根据矿体厚度布置若干个沿矿体走向的进路，包括如下步骤：

8、s1，采准切割；

9、s2，自所述分层联络道沿矿体走向掘进所述进路，第一条所述进路掘进完成后，根据下一分层的进路布置位置，沿进路走向在进路采场底部架设预留通风道，在采场端部架设通风联络道，所述通风联络道与所述预留通风道连通；预留通风道和通风联络道由预制的通风道板铰接而成，通风道板外表面铺设混凝土防渗膜；在采场底部铺设金属网，使用第一吊筋与进路顶板固定连接，所述金属网位于所述通风道板的上部；所述通风道板通过第二吊筋与上部金属网连接；充填所述进路；

10、s3，重复s2，完成本分层中剩余进路的回采作业，将各进路端部的通风联络道连通为整体，再连通本分层的回风充填井；

11、s4，掘进下一分层的第一条所述进路，掘进过程中，新鲜风流通过斜坡道、分段联络道、分段平巷、分层联络道进入进路的回采工作面，清洗工作面后的污风经进路顶部的预留通风道汇入回风充填井，再经上中段穿脉巷，最后汇入上中段回风充填井排出地表；重复s2-s3，完成下一分层的矿体开采；

12、s5，重复s2-s4，直至完成本分段的矿体回采；每采完1个分段后重新自下一分段平巷掘进采场分层联络道；

13、s6，重复s2-s5，完成本中段的矿体回采。

14、进一步地，所述中段高度60m~100m，所述分段的高度为12m～20m，所述分段划分为3~5个分层，所述进路的宽度为3~6m，长度为50~100m，高度与所在分层一致。

15、步骤s1中，所述采准切割包括布置如上所述的斜坡道、分段联络道、分段平巷、分层联络道、进路、回风充填井，以及在矿体下盘布置沿矿体走向的中段运输巷，自中段运输巷垂直矿体走向布置中段穿脉巷，自中段穿脉巷向上掘进脉外溜井，自所述分段平巷掘进溜井联络道与脉外溜井连通，在分段平巷中部垂直矿体走向掘进3-5个分层联络道至矿体上盘，自分层联络道沿矿体走向往矿体两端掘进进路，分层内根据矿体厚度划分成若干个进路。

16、进一步地，步骤s2中所述金属网采用φ10mm～14mm钢筋铺垫而成，金属网网度为300mm×300mm；所述第二吊筋间距1.5~3m。

17、进一步地，步骤s2中所述通风道板与所述第二吊筋为可拆卸连接，使通风道板可拆卸地重复利用于架设预留通风道和通风联络道。

18、在步骤s4中，随着对下一分层的进路的向前掘进，进路顶部的预留通风道和进路端部的通风联络道逐渐被揭露，在掘进过程中，拆卸揭露开的通风道板，重复s2，完成进路开采。

19、进一步地，步骤s2中，所述充填首先采用1:4尾砂胶结充填料做第一阶段充填底板，构筑人工假顶，然后采用1:10尾砂胶结充填料进行第二阶段上部充填接顶。

20、具体地，自所述分层联络道架设充填管到采场，充填管架设在进路顶板中央最高点处，布置充填挡墙于进路口，所述充填挡墙上留有泄水检查孔，充填挡墙优选为钢结构组合板墙。

21、上述方案中，进路宽度和分层高度可根据矿体厚度和矿体围岩稳固情况适当增加或减小；采场作业过程中对顶板一般情况下不予支护，根据顶板围岩情况，对于某些不稳固地段可采用锚杆、锚网或喷锚网锚网、锚杆、喷锚网等支护方式进行支护；斜坡道、分段联络道、分段平巷、分层联络道、进路、进路采场顶部的预留通风道、进路采场端部的通风联络道以及贯穿中段的回风充填井共同组成通风结构，下一分层的预留通风道构建于当前分层的进路回采之后、充填之前，根据下一分层的进路位置架设在当前进路底板上，在下向进路充填采矿法回采过程中，随着下一分层中进路的向前推进，在下一分层进路顶部的预留通风道逐步揭露，采场中的新鲜风流经斜坡道、分段联络道、分段平巷、分层联络道进入作业面，清洗工作面后由预留通风道通过通风联络道进入回风充填井，回风充填井布置在采场两侧端部，与中段穿脉巷连通，贯穿当前中段，预留通风道、通风联络道和回风充填井共同构成采场贯通风流的回风通道；作业时，由采场中间向两侧进行回采，新鲜风流也由采场中部向两端流动。预留通风道由预制的通风道板铰链拼接而成，在下向进路充填采矿法中，通常在采场底板配筋充填构筑人工假顶，本方案中，铺垫的钢筋网在预留通风道处做适应性变形（隆起），通风道板通过可拆卸的方式（如挂钩）与第二吊筋相连，再通过第二吊筋固定连接在钢筋网上；通风道板为可回收重复利用的板材，在下一分层的进路采场充填前，卸下此时位于下一分层进路顶部的通风道板，将其重新用于构建新一轮次的预留通风道，能有效降低作业成本。

22、与现有技术相比，本发明具有的有益效果在于，从源头改变下向进路独头掘进通风效果差的难题，实现下向进路的贯穿风流的通风，减少局扇和风筒的布置和移动，减少风流逆向流动的污染，提高通风质量和通风效果，大大改善通风条件，降低通风成本，降低工人劳动强度、减少井下作业人员数量、保障回采作业安全。

23、说明书附图

24、图1为本发明一个实施例中采场沿走向布置的主视示意图。

25、图2为本发明一个实施例中采场沿走向布置的侧视示意图。

26、图3为本发明一个实施例中采场沿走向布置的俯视示意图。

27、图4为本发明一个实施例中采场进路示意图。

28、图5为图4中ⅳ-ⅳ方向示意图。

29、图中：1-预留通风道；2-通风联络道；3-分层联络道；4-溜井；5-溜井联络道 ；6-斜坡道 ；7-分段平巷 ；8-中段运输平巷；9-人工假顶；10-中段穿脉巷；11-回风充填井；12-充填体；13-分段联络道；14-通风道板；15-进路。