一种缓倾斜平行中厚矿体群连续回采的充填采矿法
【技术领域】
[0001]本发明属于地下金属矿和非金属矿山开采领域，尤其涉及一种缓倾斜平行中厚矿体群连续回采的充填采矿法。
【背景技术】
[0002]我国贵州瓮安地区磷矿床类型属于海源胶体化学聚集一盆内颗粒再沉成因磷矿床，矿床规模大，区内赋存两层矿(上层矿和下层矿)，为缓倾斜中厚矿体，连续性较好。上层矿为为钙镁质磷块岩矿石，适宜于制造普通磷肥或磷酸，下层矿为硅钙质磷块岩矿，适宜于制造高价值的黄磷。开采时需分采分运。两矿层间有一平均厚度4m的夹层。该矿体顶板充水，地表有河流流经矿区，矿体顶板、矿体及夹层稳定性差。故该矿开采难点如下:①矿体为缓倾斜中厚难采矿体;②矿体顶板为充含水层，水文地质条件较复杂;③矿体及顶板稳固性较差，节理裂隙发育;④两近距离矿层同采，且两层矿矿石需分采分运。
[0003]根据该磷矿开采技术条件，矿体顶板充水且由河流流经矿区，故不能采用崩落法开采，而矿体顶板、矿体及夹层稳定性差，故不宜采用空场法开采。因此，受开采技术条件制约，只宜采用充填法开采。
[0004]近年来，不少学者针对缓倾斜中厚磷矿开采研发了一系列充填采矿法，如中国专利CN201410358099公开了一种缓倾斜中厚磷矿体的机械化连续出矿、条带式分层充填采矿方法，该方法采用煤矿综采面布置形式，综掘机或连采机进路式落矿，皮带连续运矿。生产连续、产量高、安全性好、投资少。但该方法采矿时进路沿倾向推进，对于上下两平行矿层同采，则难以保证采场安全，且采用皮带运输难以实现两种矿石及废石的分运。中国专利CN201110393951公开了一种缓倾斜中厚矿体无阶段沿走向分条连续嗣后充填采矿法，该方法在矿体内布置折返式无轨斜坡道，利用分条采准巷对两侧矿体一次性采全厚，采掘比小，贫化损失小，工艺简单，但不适用于矿体及顶板均不稳固的条件。综上，现有采矿方法均限于单一矿层开采，或要求顶板较稳固，无法满足矿岩不稳固的缓倾斜平行中厚磷矿群多层同采、分采分运的要求。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种缓倾斜平行中厚矿体群连续回采的充填采矿法，满足水文地质复杂、矿岩不稳固条件下，平行缓倾斜中厚矿体群安全、高效、大规模连续开采及多层同采、分采分运的要求。
[0006]本发明公开了一种缓倾斜平行中厚矿体群连续回采的充填采矿法，包括以下步骤:
(1)确定采场沿矿体走向垂直布置，将缓倾斜平行中厚矿体群划分中段，在中段内划分分段，分段内划分分层；中段内沿走向划分盘区，盘区内连续划分矿房和矿柱;布置好连通的中段运输平巷、穿脉巷道和盘区回风平巷；
(2)采准巷道掘进布置 a、在中段的矿体下盘布置脉外分段巷道、分层联络道、溜井、溜井联络道和人行进风上山，人行进风上山起于穿脉巷道后上行与各脉外分段巷道连通，分层联络道起于脉外分段巷道，分别通向各分层;溜井有上层矿溜井、下层矿溜井和废石溜井，各脉外分段巷道分别通过溜井联络道与相应的溜井连通，溜井布置于中段运输平巷处；
b、在上矿层和下矿层内分别布置相应的充填回风井，在下矿层内布置下矿层回风充填井联络道和滤水井联络道;上矿层的充填回风井与盘区回风平巷连通，下矿层的充填回风井通过下矿层回风充填井联络道与穿脉巷道连通，滤水井联络道与穿脉巷道连通；
(3)回米和充填
盘区内矿房矿柱间隔回采，上矿层和下矿层分采分运;从中段靠近最下部分层的上一水平分层掘脉内凿岩巷道自下往上逐层回采，同一水平分层，先采上矿层，再采下矿层;在爆堆上掘穿过夹层的上下矿层联络道，而后先对上矿层的分层进行充填作业，当下矿层的分层充填后，继续开始下一循环;盘区内多个矿房同时作业，互不干扰，实现连续开采;盘区内采场的最下部分层留至下一中段回采时最后回采。
[0007]作为优选，中段高度约50米，盘区长约120米，分段高度约12.5米，分层高约4.0?4.2米，矿房和矿柱的宽度均约为8米，盘区内矿房矿柱隔一采一。
[0008]作为优选，所述脉外分段巷道布置于下层矿边界约20米处，各分段巷道之间通过辅助斜坡道相连。
[0009]作为优选，所述分层联络道分别布置于矿房矿柱分界处。
[0010]作为优选，所述溜井的倾斜角度约65度。
[0011]作为优选，各中段内的分层采用采二出二充一的作业循环。
[0012]作为优选，采用凿岩台车凿岩，装药台车实现爆破，采用铲运机出矿，铲运机分别将上矿层和下矿层采下的矿石运至相应的溜井。
[0013]作为优选，充填料浆采用质量浓度69%?73%，尾砂:磷石膏配比为1:3?1:4的尾砂磷石膏胶结充填。
[0014]上矿层充填作业时在夹层处紧邻采空区的联络道内砌筑充填挡墙，充填挡墙完成后，由上矿层的回风充填天井向采空区充入充填料浆，充满一个层即停止充填;当下矿层采场出矿完成后，在采场底板顺路架设滤水井，在紧邻采空区的分层联络道中砌筑充填挡墙，充填挡墙完成后，由下层矿回风充填天井向采空区充入充填料浆，充满一个层即停止充填；充填体保养24小时即可进行下一循环工作。
[0015]所述穿脉巷道脉内段采用喷砼支护，其他脉外采准巷道采用喷砼或喷锚网支护。采用尾砂磷石膏充填料浆一次性充填空区，减少暴露时间，并加强采场顶板等的岩石力学监测。
[0016]本发明是基于现有技术盘区上向水平分层充填采矿法的优化改进，可同时回采平行多层矿脉，分采分运。具有回采安全性高、生产能力大、贫化损失小等特点，特别适用于矿体及顶板稳固性较差，生产规模大且需要分采分运的平行矿体群回采。
[0017]具体说来，本发明将缓倾斜平行中厚矿体群统一考虑，划分中段、盘区，通过穿脉巷道、穿过夹层的联络道及脉内凿岩巷道等采切工程将上、下两层矿联系到一起，实现整体上多层矿同时开米。
[0018]对于实现分采分运，通过在上下平行矿层内分别布置回风充填天井、回风充填井联络道及滤水井联络道，在下盘分别布置上层矿、下层矿矿石溜井，同时控制同一矿房内多个矿层在同一水平分层的先后回采顺序，使得盘区内各层矿的采准系统相对独立，实现盘区内多层矿的分别开采、分别运输。
[0019]对于实现生产能力大，通过在盘区内矿房矿柱隔一采一的回采方式，多个矿房可同时作业，互不干扰。采用凿岩台车、装药台车、大型铲运机等无轨设备连续作业，自动化程度高、效率高。
[0020]对于减小贫化损失，通过在盘区内沿走向连续划分矿房矿柱，先米矿房后米矿柱，盘区最下部分层留至下一中段回采时最后回采，无间柱及顶底柱损失，损失率低至10%?12%;空区采用尾砂磷石膏胶结充填，减少顶板及夹层冒落，贫化率低至8%。
[0021]对于提高回采过程中的安全性，将主要采准工程均布置在下盘稳固性较好的粘土质砂岩中，通过采场顶板最大允许暴露面积及采场稳定性分析，将矿房矿柱宽度减小到Sm，确保采矿作业安全，同时采用尾砂磷石膏胶结充填，保证顶板含水层的稳定。
【附图说明】
[0022]附图1为本发明的主视示意图(Ι-1剖面图)。
[0023]附图2为Π-Π剖面旋转放大示意图。
[0024]附图3为m-m剖面示意图。
[0025]附图4为IV-1V剖面旋转放大示意图。
[0026]图中:1_中段运输平巷，2-脉外分段巷道，3-下层矿回风充填井联络道，4-滤水井联络道，5-分层联络道，6-溜井联络道，7-b矿层矿石溜井，8-废石溜井，9-a矿层矿石溜井，10-a、b矿层联络道，11-回风充填井，12-穿脉巷道，13-胶结充填体，14-夹层，15-盘区回风平巷，16-人行进风上山，17-滤水井，18-脉内凿岩巷道。
【具体实施方式】
[0027]以贵州绿之磷老虎洞磷矿开发有限公司老虎洞磷矿为例。
[0028]老虎洞磷矿处于整个白云岩背斜倾伏端的地下水富集区，矿层顶板为矿区主要含水层。地表岩根河从南往北流经矿区，为水体下开采矿床。矿区范围内保有lllb/331+122b/332+333矿石量364647kt，平均品位P2O5 25.95%。矿体为缓倾斜中厚矿体，主要赋存标高Om?800m。矿体共有两层，上层矿为b矿层，倾角15.2 °，平均厚度9.13m，为|丐镁质磷块岩矿石，适宜于制造普通磷肥或磷酸;下层矿为a矿层，倾角15.2°，平均厚度16.95m，为硅钙质磷块岩矿，适宜于制造高价值的黄磷。开采时需考虑分采分运。a矿层与b矿层之间为夹层，夹层平均厚度3.99m。矿体顶板、矿体和夹层均以细晶白云岩为主，岩石具有硬、脆、