一种缓倾斜中厚矿体机械化分层充填采矿方法与流程

本发明涉及地下矿床开采，尤其涉及一种缓倾斜中厚矿体机械化分层充填采矿方法。

背景技术：

1、缓倾斜中厚矿体一般采用房柱法进行回采，该方法机械化程度低，劳动强度大，生产能力小，对于开采规模较大的矿山适用性差。为了提高机械化开采水平，也有采用煤炭行业的悬臂式采矿机落矿，分条带连续回采。该方法虽通过连续采矿机代替了传统炮采工艺在一定程度提高了回采效率，但也存在如下几方面问题：

2、（一）采矿机在工作面沿矿体倾向上仰式作业，需提供较大的轴向推力才能使掘进头的截齿与矿岩产生足够的挤压力磨削破岩。且采矿机截割部与迎头矿岩只有一个破岩自由面，对于硬度较大的矿岩其破岩难度大，造成切割效率低，齿耗高；

3、（二）由于采矿机始终在采场中独头掘进，长距离采场通风困难，随工作面推进，采场机械通风需铺设的风筒长度越来越长。为了提高除尘效果，一般采用压抽结合的通风方式，通风效率低，能耗大，且风筒在采场中影响采矿设备运行；

4、（三）当工作面长度较长时，作业点距离采场后端安全出口距离越来越大，一旦发生安全事故，人员撤离时间长，风险大；

5、（四）对于中厚矿体，需分多层逐次回采，充填体强度不明确，无法做到对充填体强度结构差异化设计与精准管控，在保证安全的前提下提高采充效率，节约生产成本。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种缓倾斜中厚矿体机械化分层充填采矿方法，能够提高缓倾斜中厚矿体机械化开采落矿效率，改善采场通风效果。

2、本发明的技术方案是：一种缓倾斜中厚矿体机械化分层充填采矿方法，包括如下步骤：

3、步骤一，矿块划分：

4、将待采矿体沿矿体走向x和矿体倾向y划分多个盘区，每个盘区内再划分多个矿块；每个矿块沿矿体走向x划分一个矿房采场和一个矿柱采场，多个矿块形成交错设置的多个矿房采场和多个矿柱采场；

5、步骤二，采切工程布置：

6、每个盘区沿矿体走向x在脉内底板平行布置第一沿脉巷道和第二沿脉巷道；在所述第一沿脉巷道上依次连通有溜井连接道和盘区溜井；再沿矿体走向x布置一条平行于第一沿脉巷道和第二沿脉巷道的第三沿脉巷道，所述盘区溜井的下端与所述第三沿脉巷道连通；在矿房采场中央沿矿体倾斜y布置一条与第一沿脉巷道和第二沿脉巷道连通的先进上山；

7、步骤三，矿房采场回采：

8、步骤3.1，落矿，先采矿房采场，提供采矿机，所述采矿机的截割头先从先进上山伸入，将其周边矿体切割，直至到达该矿房采场的边界，停止割矿；

9、步骤3.2，运输，将割落的矿石依次经第一沿脉巷道、盘区溜井进入第三沿脉巷道，最后提升至地表；

10、步骤3.3，通风，通过第二沿脉巷道将粉尘抽出；

11、步骤3.4，采空区填充；第一个矿房采场回采结束后，对相邻的矿房采场按上述步骤进行回采，直至第一分层所有矿房采场回采完毕；

12、步骤四，矿柱采场回采：在矿柱采场中央布置先进上山，按步骤三的方法对矿柱采场逐个进行回采，直至第一分层所有矿柱采场回采完毕；

13、步骤五，上部分层回采：重复步骤一~四对上一分层进行回采；直至所有分层采矿完毕。

14、上述方案中，采用先进上山提前连通第一沿脉巷道和第二沿脉巷道，为采矿作业面提供了贯穿风流，为采矿作业提供了贯穿风流，改善了作业面通风条件；采矿机从先进上山进入，增加了落矿自由面，割矿时无需采矿机提供轴向推进力，保障了采矿机上仰作业稳定性，提高了采矿机割矿效率，降低硬岩矿体截割难度。

15、优选的，步骤3.4中，第一个矿房采场回采结束后，在采空区上下两端构筑挡墙，再从第二沿脉巷道处铺设充填管道，通过所述充填管道向采空区充填料浆。

16、优选的，所述料浆为尾砂或废石与胶凝剂制备而成，所述料浆的单轴抗压强度为1.0~1.5mpa。

17、优选的，所述挡墙为砖块或混凝土，厚度大于500mm。

18、优选的，步骤五中，当最上部分层回采结束后，最上部分层的矿房采场填充单轴抗压强度为1.0~1.5mpa的料浆，最上部分层的矿柱采场填充单轴抗压强度大于或等于0.5mpa；其余分层的矿房采场和矿柱采场填充单轴抗压强度为1.0~1.5mpa的料浆。

19、优选的，步骤一中，沿矿体走向x的100~150m和沿矿体倾向y的100~150m 划分一个盘区；矿房采场和矿柱采场宽度为6~10m，矿房采场和矿柱采场的长度为盘区沿矿体倾向y的长度。

20、优选的，步骤二中，在第一沿脉巷道每隔100~150m布置一条盘区溜井；所述第三沿脉巷道沿矿体走向x下盘5~10m布置。

21、优选的，所述第一沿脉巷道位于第二沿脉巷道的下部，所述第一沿脉巷道为本盘区的第一分层回采时的脉内运输平巷，所述第一沿脉巷道为下一盘区第一分层回采时的脉内回风平巷；所述第二沿脉巷道为本盘区的第一分层回采时的脉内回风平巷，所述第二沿脉巷道为上一盘区第一分层回采时的脉内运输平巷。

22、优选的，每个盘区布置一条脉外盘区斜坡道，所述脉外盘区斜坡道连通第一沿脉巷道和第三沿脉巷道。

23、优选的，步骤三中，采矿机的截割头从先进上山断面底部横向切入，再由下往上往复式移动。

24、与相关技术相比，本发明的有益效果为：

25、一、本发明采用交错布设的矿房采场和矿柱采场，并进行交错采矿和回填，这种盘区连续回采可不留顶柱和底柱，不留间柱，矿石损失率降低最低，降低长距离工作面安全风险；

26、二、本发明采用先进上山提前连通第一沿脉巷道和第二沿脉巷道，为采矿作业面提供了贯穿风流，改善了作业面通风条件；

27、三、本发明的采矿机从先进上山的断面底部横向切入，对两侧横向切割落矿，增加了落矿自由面，割矿时无需采矿机提供轴向推进力，保障了采矿机上仰作业稳定性，提高了采矿机割矿效率，降低了硬岩矿体截割难度；

28、四、本发明对回填料浆的充填体强度和隔离挡墙厚度进行合理设计，有效降低生产成本。

技术特征：

1.一种缓倾斜中厚矿体机械化分层充填采矿方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的缓倾斜中厚矿体机械化分层充填采矿方法，其特征在于，步骤3.4中，第一个矿房采场（8）回采结束后，在采空区（18）上下两端构筑挡墙（11），再从第二沿脉巷道（2）处铺设充填管道（12），通过所述充填管道（12）向采空区（18）充填料浆。

3.根据权利要求2所述的缓倾斜中厚矿体机械化分层充填采矿方法，其特征在于，所述料浆为尾砂或废石与胶凝剂制备而成，所述料浆的单轴抗压强度为1.0~1.5mpa。

4.根据权利要求2所述的缓倾斜中厚矿体机械化分层充填采矿方法，其特征在于，所述挡墙（11）为砖块或混凝土，厚度大于500mm。

5.根据权利要求1所述的缓倾斜中厚矿体机械化分层充填采矿方法，其特征在于，步骤五中，当最上部分层回采结束后，最上部分层的矿房采场（8）填充单轴抗压强度为1.0~1.5mpa的料浆，最上部分层的矿柱采场（9）填充单轴抗压强度大于或等于0.5mpa；其余分层的矿房采场（8）和矿柱采场（9）填充单轴抗压强度为1.0~1.5mpa的料浆。

6.根据权利要求1所述的缓倾斜中厚矿体机械化分层充填采矿方法，其特征在于，步骤一中，沿矿体走向x的100~150m和沿矿体倾向y的100~150m 划分一个盘区；矿房采场（8）和矿柱采场（9）宽度为6~10m，矿房采场（8）和矿柱采场（9）的长度为盘区沿矿体倾向y的长度。

7.根据权利要求1所述的缓倾斜中厚矿体机械化分层充填采矿方法，其特征在于，步骤二中，在第一沿脉巷道（1）每隔100~150m布置一条盘区溜井（4）；所述第三沿脉巷道（5）沿矿体走向x下盘5~10m布置。

8.根据权利要求1所述的缓倾斜中厚矿体机械化分层充填采矿方法，其特征在于，所述第一沿脉巷道（1）位于第二沿脉巷道（2）的下部，所述第一沿脉巷道（1）为本盘区的第一分层回采时的脉内运输平巷，所述第一沿脉巷道（1）为下一盘区第一分层回采时的脉内回风平巷；所述第二沿脉巷道（2）为本盘区的第一分层回采时的脉内回风平巷，所述第二沿脉巷道（2）为上一盘区第一分层回采时的脉内运输平巷。

9.根据权利要求1所述的缓倾斜中厚矿体机械化分层充填采矿方法，其特征在于，每个盘区布置一条脉外盘区斜坡道（6），所述脉外盘区斜坡道（6）连通第一沿脉巷道（1）和第三沿脉巷道（5）。

10.根据权利要求1所述的缓倾斜中厚矿体机械化分层充填采矿方法，其特征在于，步骤三中，采矿机（15）的截割头从先进上山（7）断面底部横向切入，再由下往上往复式移动。

技术总结
本发明提供一种缓倾斜中厚矿体机械化分层充填采矿方法。所述采矿方法包括如下步骤：步骤一，将待采矿体划分多个盘区和多个矿块；每个矿块划分一个矿房采场和一个矿柱采场；步骤二，每个盘区布置第一沿脉巷道和第二沿脉巷道；自所述第一沿脉巷道上依次连通有溜井连接道、盘区溜井和第三沿脉巷道，在矿房采场中央沿布置一条先进上山；步骤三，矿房采场回采、运输、通风、采空区填充；对矿房采场按上述步骤进行回采，直至第一分层所有矿房采场回采完毕；步骤四，矿柱采场回采：直至第一分层所有矿柱采场回采完毕；步骤五，按上述步骤进行上部分层回采。本发明能够提高缓倾斜中厚矿体机械化开采落矿效率，改善采场通风效果。

技术研发人员：熊有为,朱建国,刘福春,刘恩彦,雷显权
受保护的技术使用者：长沙有色冶金设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8