专利名称:分条崩落空场采矿法及设备的制作方法
本发明属于采矿领域。
固体矿床地下采矿，就缓倾斜及偏陡、中厚及偏大矿体而言，由于受到厚度和倾角的制约，回采难度较大，虽然国内外这类矿床的生产矿山主要使用的方法有房柱法，底盘漏斗法和充填法，近年来又试验了留矿全面法、爆力搬运法及切顶房柱法等，但仍然不同程度地存在着适应范围窄，贫化损失率高，劳动生产率低，安全条件差，开采成本高的问题。
本发明的目的在于针对上述矿体的赋存条件，提供一种适用范围广，贫化损失率低，劳动生产率高，操作安全、开采成本低的采矿方法。
本发明利用了无底柱分段崩落采矿法不留矿柱的结构型式和端部出矿的特点，吸取了空场下放出纯矿石多的长处，并且考虑到削壁充填采矿法的一些优越性而设计出一种用于地表允许陷落，倾角35度以下，厚度5米至15米的 固体矿床地下采矿的分条崩落空场采矿法。其特征在于垂直矿体走向按一定间距划分为矿条，在采场内不留矿柱，凿岩和出矿不在采空区，空场下端部出矿，伴随回采逐步放顶。
在阶段内沿矿体走向划为盘区，一个盘区长可达200～300米，在盘区内布置若干个采场同时回采，采场宽为40至60米，斜高为35至45米。
在矿体下盘每个采场布置一个人行、通风、材料设备天井，再沿矿体底板拉开一条脉外回采上山联络巷道，每20米至30米布置一个采场溜矿小井，在脉外回采上山联络巷道内掘1至2条穿过矿体的上下盘联络平巷，联络矿体上下盘巷道，再沿矿体上盘拉开凿岩放顶上山联络巷道。按公式(1)的要求在下盘回采上山联络巷道内，垂直矿体走向每隔6米至8米在矿体底板布置脉外回采上山，根据矿石价值、贫富和回采设备的不同确定脉外回采上山结构参数，其计算公式为S＝〔 1/2 (L-b)+ (h)/(a) ( 1/(tgα) + 1/(tgβ) )- (h)/(tgβ) 〕2·tgβ-(1)式中S-矿面理论损失面积L-回采上山中心距b-回采上山底板宽h-回采上山底板高α-回采上山巷壁倾角β-出矿壁角a-出矿壁角起点系数在矿体顶板每隔2至3条回采上山，在其中间对应布置一条凿岩放顶上山，依据矿岩情况，可在脉内，也可在脉外。当回采1至2个步距顶板岩石自行冒落时，顶板不布置凿岩放顶上山，凿岩在回采上山进行，但应在回采上山之间交错布置联络通道。
在矿体顶板凿岩放顶上山内凿岩，在回采上山空场下端部出矿，逐条回采，不留矿柱。用中深孔凿岩设备向下凿落矿炮孔和向上凿放顶炮孔。一般情况一次爆破一个回采步距，先放顶，随机落矿，爆下矿石在对应两条回采上山空场下端部出矿，当矿体倾角小于15度时用撮式矿车，也可用铲运机出矿;大于15度时用撮式矿车，也可用普通电耙出矿。用撮式矿车或普通电耙出矿时，把回采上山联络巷道作为横向耙道或设一导向轮，把矿石送往采场溜矿小井。
控顶是回采中的重要工艺过程，每采完一个回采步距，要先放顶，后落矿，放顶体积及堆积形状按以下计算公式
一次放顶废石体积计算公式V1＜V＜cV1- (2)式中V-一次放顶废石体积V1-一次出矿体积c-一次放顶废石体积系数放顶后，落矿前回采掌子面废石堆集计算公式ε1＜ε＜Fε1- (3)式中ε-放顶后废石堆集角ε1-矿石自然安息角F-放顶后废石堆角系数放顶后，落矿前废石与相邻矿条堆集计算公式H＝〔 1/2 (L-b)+ (h)/(a) ( 1/(tgα) + 1/(tgβ) )- (h)/(tgβ) 〕·tgβ+h-(4)ε1＜ε＜Fε1式中H-放顶后，落矿前废石回采上山底板至废石斜面起点垂高，其它符号同前。
采场通风，新鲜风流经人行、通风、材料设备天井入采场，经联络平巷到达各工作面，一部分污风进入采空区，使其逐渐逸出;一部分污风用局部扇调节，通过联络巷道进入备用上山，然后流入上中段回风大巷。
撮式矿车是为本发明端部出而设计的主要设备，适用矿体倾角小于15度或大于15度时出矿，其特征在于由撮铲、前拉杆、车体、自动启闭装置、后拉杆、车轮构成。撮铲用锰钢铸成，车体用普通钢板焊成，前拉杆、后拉杆和自动启闭装置用普碳钢制作，车轮用铸铁铸成。撮式矿车靠电耙绞车牵引运动。
本发明与现有技术相比，其特征在于能适用于开采地表允许陷落，倾角35度以下，厚度5米至15米的固体矿床地下采矿，矿石损失率不大于10%，贫化率不超过10%，班出矿能力可达250吨以上，矿石采出成本比一般采矿方法降低20～30%。本发明解决了采场通风与安全问题，而且回采设备灵活、简单出矿能力大，探采结合，并为机械化连续出矿创造了条件，既适应于大矿开采，也适用于中小型矿山开采。既能用于矿体与围岩比较稳固，开采条件较好的矿体，也可以用于矿体及围岩不稳固及矿体上下盘边界变化较大的矿体。
本发明所述的分条崩落场采矿法示意图如图1所示。图中Ⅰ-Ⅰ横向剖面图;Ⅱ-Ⅱ纵向剖面图;1-中段运输平巷;2-采场人行、通风、材料设备天井;3-脉外回采上山联络巷道;4-采场溜矿小井;5-上下盘巷道联络平巷;6-凿岩放顶上山联络巷道;7-脉外回采上山;8-凿岩放顶上山;9-绞车碉室;10-落矿炮孔;11-放顶炮孔;12-矿体;13-矿石;14-崩落废石。
本发明所述的撮式矿车如图2所示。图中15-撮铲;16-前拉杆;17-车体;18-皥自动启闭装置;19-后拉杆;20车轮。
本发明实施例，参见图1，开采一个矿石价值较高，倾角5至15度厚度约10米，上下盘岩石稳固性较差的难采矿体。
在阶段内沿矿体走向划为盘区，一个盘区长可达200-300米，在盘区内布置若干个采场同时回采。采场宽为42米，斜高为35至45米。在矿体下盘中段运输平巷〔1〕内靠近矿体一侧掘一断面为2×2.5米，高5米的人行、通风、材料设备开井〔2〕，再沿矿体底板拉开断面为2.8×2.8米脉外回采上山联络巷道〔3〕，每21米布置一个断面为2×2米，高5米溜矿小井〔4〕，在脉外回采上山联络巷道〔3〕内掘两条断面为2.5×2.5为穿过矿体的上下盘联络平巷〔5〕，再沿矿体上盘拉开凿岩放顶上山联络巷道〔6〕，按公式(1)的要求在脉外回采上已联络巷道〔3〕内垂直矿体走向每隔7米，在底板布置断面为3.0×2.8米的脉外回采上山〔7〕，巷道壁角85度，在凿岩放顶上山联络巷道〔6〕内，在矿体顶板每隔14米与两条回采上山中间对应布置断面为3.0×2.8米脉内凿岩入顶上山〔8〕，当掘4至6条脉外回采上山和与各自对应的2至3条凿岩放顶上山及相应工程后，就可以回采出矿。
根据该矿石的价值，理论损失应趋近零，出矿壁角β＝50度，由公式(1)得出矿壁角起点系数α≈7.42，以此决定落矿炮孔〔10〕的位置与深度。根据公式(2)，一次放顶废石体积V为一次出矿体积V1的1.3倍;根据公式(3)，回采掌子面放顶后，落矿前废石堆集角ε1的1.5倍;根据公式(4)，放顶后，落矿前废石与相邻矿条从回采上山底板至废石斜面起点垂高H＝h≈2.8米，废石堆集角ε同前。根据公式(2)、(3)、(4)及放顶废石块度要小于矿石度块度的要求布置放顶炮孔〔11〕，用中深孔凿岩设备凿落矿与放顶炮孔，每次爆破两排炮孔，回采步距3至4米。在放顶废石落下一瞬间要落矿，崩下的矿石用撮式矿车运出，也可用铲运机运出，按上述实施例，矿石损失率不超过6%，贫化率不超过10%，千吨采切比8米，班出矿可达250吨。
权利要求
1.一种用于地表允许陷落，倾角35度以下，厚度5米至15米的固体矿床地下采矿的分条崩落空场采矿法，其特征在于垂直矿体走向按一定间距划分为矿条，在采场内不留矿柱，凿岩和出矿不在采空区，空场下端部出矿，伴随回采逐步放顶。
2.根据权利要求
1所述的采矿法，其特征在于垂直矿体走向每隔6米至8米，在底板布置脉外回采上山，根据矿石价值，贫富和回采设备的不同确定脉外回采上山结构参数，其计算公式为S＝〔 1/2 (L-b)+ (h)/(a) ( 1/(tgα) + 1/(tgβ) )- (h)/(tgβ) 〕2·tgβ
3.根据权利要求
1和2所述的采矿法，其特征在于在矿体顶板每隔2至3条回采上山，在其中间对应布置一条凿岩放顶上山，依据矿岩情况，可在脉内，也可在脉外。
4.根据权利要求
1所述的采矿法，其特征在于在矿体顶板凿岩放顶上山内凿岩，在回采上山空场下端部出矿，逐条回采，不留矿柱。
5.根据权利要求
1所述的采矿法，其特征在于每采完一个回采步距，要先放顶，后落矿，放顶体积及堆集形状按以下计算公式一次放顶废石体积计算公式V1＜V＜cV1放顶后，落矿前回采掌子面废石堆集角计算公式ε1＜ε＜Fε1放顶后，落矿前废石与相邻矿条堆集计算公式H＝〔 1/2 (L-b)+ (h)/(a) ( 1/(tgα) + 1/(tgβ) )- (h)/(tgβ) 〕2·tgβ+hε1＜ε＜Fε1
6.根据权利要求
1所述的采矿法，其特征在于端部出矿主要是使用撮式矿车。
7.根据权利要求
6所述的撮式矿车，其特征在于由撮铲〔15〕前拉杆〔16〕、车体〔17〕、自动启闭装置〔18〕、后拉杆〔19〕车轮〔20〕构成。
专利摘要
一种分条崩落空场采矿法及设备，属于采矿领域。适用于地表允许陷落，倾角35度以下，厚度5米至15米的固体矿床地下采矿。其特征在于垂直矿体走向按一定间距划分为矿条，在采场内不留矿柱，凿岩和出矿不在采空区，空场下端部出矿，伴随回采逐步放项，为端部出矿设计了撮式矿车。本采矿法，矿石损失率不大于10％，贫化率不超过10％，班出矿能力可达250吨以上，矿石采出成本比一般采矿方法降低20—30％。
文档编号E21C41/22GK87100375SQ87100375
公开日1987年7月15日 申请日期1987年1月20日
发明者吴振虎, 梁振民 申请人:吴振虎, 梁振民导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan