急倾斜薄矿体中深孔空场系统及采矿方法

权利要求

1.一种急倾斜薄矿体中深孔空场系统，其特征在于，

在每个阶段沿矿体走向方向(b)设置多个矿房(21)，相邻矿房(21)间设置间柱(17)，矿房(21)顶部设置顶柱(14);间柱(17)与顶柱(14)包围的矿体区域为矿房(21)内的矿体(20);

在矿体(20)底端的内部，沿着矿体走向方向(b)设置拉底巷道(5);在拉底巷道(5)对应间柱(17)的中心线位置，沿着矿体倾向方向(a)，依次设置人行出矿联络巷道(4)和阶段分段联络巷道(2);人行出矿联络巷道(4)和阶段分段联络巷道(2)之间沿着矿体走向方向(b)设置运输联络巷道(3);运输联络巷道(3)与矿体(20)之间设置切割巷道(18)，在运输联络巷道(3)相对切割巷道(18)的另一侧设置溜井(7);阶段分段联络巷道(2)远离矿体(20)的尾端，沿着矿体走向方向(b)设置阶段运输巷道(1);

在矿体(20)顶端的内部，沿着矿体走向方向(b)设置切顶巷道(12);在切顶巷道(12)对应间柱(17)的中心线位置，沿着矿体倾向方向(a)，设置切顶进路(11);切顶进路(11)远离矿体(20)的尾端，沿着矿体走向方向(b)设置切顶分层采场联络巷道(10);切顶分层采场联络巷道(10)与本阶段的运输联络巷道(3)通过设置的阶段斜坡道(8)相连通，以及垂直矿体走向方向(b)上相邻阶段的运输联络巷道(3)之间通过设置的阶段斜坡道(8)相连通;

在切割巷道(18)与拉底巷道(5)的交叉处与切顶巷道(12)通过设置的切割天井(19)相连通。

2.根据权利要求1所述的一种急倾斜薄矿体中深孔空场系统，其特征在于，从拉底巷道(5)分别向矿体上盘方向(d)和矿体下盘方向(e)扩帮至预定位置形成拉底空间(6);从切顶巷道(12)分别向矿体上盘方向(d)、矿体下盘方向(e)扩帮至预定位置形成切顶空间(13)。

3.根据权利要求2所述的一种急倾斜薄矿体中深孔空场系统，其特征在于，所述预定位置为在矿体倾向方向(a)上，超出矿体上盘(22)或矿体下盘(23)1.5-2m的位置。

4.根据权利要求2所述的一种急倾斜薄矿体中深孔空场系统，其特征在于，所述顶柱(14)内设置锚杆。

5.根据权利要求1所述的一种急倾斜薄矿体中深孔空场系统，其特征在于，阶段的高度H为40-60m，矿房(21)的长度L为40-60m，间柱(17)的宽度D为6-8m，顶柱(14)的厚度N为4-6m。

6.根据权利要求1所述的一种急倾斜薄矿体中深孔空场系统，其特征在于，运输联络巷道(3)与拉底空间(6)边界的距离M为10-15m。

7.根据权利要求1所述的一种急倾斜薄矿体中深孔空场系统，其特征在于，所述阶段斜坡道(8)的倾斜坡度控制在15%以内。

8.根据权利要求1所述的一种急倾斜薄矿体中深孔空场系统，其特征在于，所述切割天井(19)的角度和矿体倾斜角度一致，切割天井(19)的长度为沿矿体走向方向(b)2.5-3m的距离;宽度为垂直矿体走向方向(b)1.5-2m的距离。

9.一种如权利要求1所述的一种急倾斜薄矿体中深孔空场系统的采矿方法，其特征在于，步骤为：

S1、采场布置：在每个阶段，沿矿体走向方向(b)布置多个矿房(21)，相邻矿房(21)间留设间柱(17)，在阶段内不再划分分段，矿房(21)顶部留设顶柱(14)，不留底柱;

S2、采准：从阶段运输巷道(1)对应间柱(17)中心线位置，向垂直矿体走向方向(b)，依次掘进阶段分段联络巷道(2)和人行出矿联络巷道(4)，直至矿体上盘(22)的边界;在矿体(20)内沿矿体走向方向(b)掘进拉底巷道(5)，并联通人行出矿联络巷道(4);从拉底巷道(5)向矿体上盘方向(d)、矿体下盘方向(e)分别扩帮至预定位置形成拉底空间(6);

在阶段分段联络巷道(2)和人行出矿联络巷道(4)之间，沿着矿体走向方向(b)掘进运输联络巷道(3)，运输联络巷道(3)对应矿房(21)中间位置向矿体上盘方向(d)掘进切割巷道(18)，在运输联络巷道(3)对应切割巷道(18)的位置掘进溜井(7);

本阶段的运输联络巷道(3)与垂直矿体走向方向(b)上相邻阶段的运输联络巷道(3)通过设置的阶段斜坡道(8)相连通;

从阶段斜坡道(8)沿着垂直于矿体走向方向(b)掘进切顶分层联络巷道(9)，并沿矿体走向方向(b)掘进切顶分层采场联络巷道(10)，从切顶分层采场联络巷道(10)对应间柱(17)中心线位置掘进穿脉切顶进路(11)直至矿体上盘(22)的边界，在矿体(20)内沿矿体走向方向(b)掘进切顶巷道(12)，从切顶巷道(12)向矿体上盘方向(d)、矿体下盘方向(e)分别扩帮至预定位置形成切顶空间(13)，在切顶空间(13)内向上方的顶柱(14)打锚杆进行护顶支护;

S3、切割：在阶段水平的切割巷道(18)与拉底巷道(5)交叉处，向上开凿切割天井(19)，并从拉底巷道(5)在切割天井(19)的矿体上盘方向(d)、矿体下盘方向(e)钻凿上向平行深孔(16)，从切顶巷道(12)在切割天井(19)的矿体上盘方向(d)、矿体下盘方向(e)钻凿下向平行深孔(15)，一次爆破形成切割槽，并利用铲运机从切割巷道(18)内铲装矿石，运输至运输联络巷道(3)，将矿石倒入溜井(7);

S4、回采：分别在拉底空间(6)和切顶空间(13)内钻凿上向平行深孔(16)和下向平行深孔(15)以S3中形成的切割槽为自由面，沿矿体走向方向(b)分次爆破落矿;爆破后的矿石，首先采用人工铲运机从切割巷道(18)进行出矿，其余矿房(21)内的矿石采用遥控铲运机经由阶段分段联络巷道(2)和人行出矿联络巷道(4)进入矿房(21)内进行铲装，倒入阶段溜井(7)内。

10.根据权利要求9所述的一种急倾斜薄矿体中深孔空场系统的采矿方法，其特征在于，

所述下向平行深孔(15)和上向平行深孔(16)之间的距离为1.5-2.0m，靠近矿体上盘(22)边界的下向平行深孔(15)与矿体上盘(22)边界的距离为0.5-0.8m，靠近矿体下盘(23)边界的上向平行深孔(16)与矿体下盘(23)边界的距离为0.5-0.8m。

说明书

技术领域

[0001]本发明属于地下采矿技术领域，具体涉及一种急倾斜薄矿体中深孔空场系统及采矿方法。

背景技术

[0002]急倾斜薄矿体常见于金、钨以及锡矿床中，是一种常见的矿体产状，大约有三分之一的有色、稀有和贵金属矿石出自于这类型矿体中。对于这类矿体的采矿方法一般分为两类，一类为混采，多用于品位较低的矿脉，如留矿法、分段空场法;一类为分采，多用于品位较高的矿脉，如削壁充填法、削壁留矿法。分段空场法一般适用于矿体连续性好，各分段之间矿体轮廓整齐的薄矿脉，该采矿方法的实质是沿矿体倾向方向开凿若干分段凿岩巷道，在分段凿岩巷道内进行凿岩爆破，崩落的矿石从采场底部放出。由于凿岩爆破作业均在分段巷道内进行，因而工人的作业安全得到了保障。各分段之间可同时作业，提高了回采强度，降低了采矿成本。但存在出矿结构复杂，采准工程量大的问题。

[0003]而且，使用该采矿方法开采薄矿体时通常采用浅孔爆破进行凿岩崩矿，存在生产效率低的问题，随着无轨采矿设备的发展以及深孔凿岩技术的不断改进，使得中深孔爆破技术在薄矿体的应用成为可能。因此，亟需突破急倾斜薄矿体现有开采技术缺陷，研发新型高效采矿方法。

发明内容

[0004]技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种急倾斜薄矿体中深孔空场系统及采矿方法。

[0005]技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提出一种急倾斜薄矿体中深孔空场系统，在每个阶段沿矿体走向方向b设置多个矿房，相邻矿房间设置间柱，矿房顶部设置顶柱;间柱与顶柱包围的矿体区域为矿房内的矿体;

在矿体底端的内部，沿着矿体走向方向b设置拉底巷道;在拉底巷道对应间柱的中心线位置，沿着矿体倾向方向a，依次设置人行出矿联络巷道和阶段分段联络巷道;人行出矿联络巷道和阶段分段联络巷道之间沿着矿体走向方向b设置运输联络巷道;运输联络巷道与矿体之间设置切割巷道，在运输联络巷道相对切割巷道的另一侧设置溜井;阶段分段联络巷道远离矿体的尾端，沿着矿体走向方向b设置阶段运输巷道;

在矿体顶端的内部，沿着矿体走向方向b设置切顶巷道;在切顶巷道对应间柱的中心线位置，沿着矿体倾向方向a，设置切顶进路;切顶进路远离矿体的尾端，沿着矿体走向方向b设置切顶分层采场联络巷道，

切顶分层采场联络巷道与本阶段的运输联络巷道通过设置的阶段斜坡道相连通，以及垂直矿体走向方向b上相邻阶段的运输联络巷道之间通过设置的阶段斜坡道相连通;

采场联络巷道与阶段斜坡道之间通过开设的切顶分层联络巷道连通。

[0006]在切割巷道与拉底巷道的交叉处与切顶巷道通过设置的切割天井相连通。

[0007]进一步的，从拉底巷道分别向矿体上盘方向d和矿体下盘方向e扩帮至预定位置形成拉底空间;从切顶巷道分别向矿体上盘方向d、矿体下盘方向e扩帮至预定位置形成切顶空间。

[0008]进一步的，所述预定位置为在矿体倾向方向a上，超出矿体上盘或矿体下盘1.5-2m的位置。

[0009]进一步的，所述顶柱内设置锚杆。

[0010]进一步的，阶段的高度H为40-60m，矿房的长度L为40-60m，间柱的宽度D为6-8m，顶柱的厚度N为4-6m。

[0011]进一步的，运输联络巷道与拉底空间边界的距离M为10-15m。

[0012]进一步的，所述阶段斜坡道的倾斜坡度控制在15%以内。

[0013]进一步的，所述切割天井的角度和矿体倾斜角度一致，切割天井的长度为沿矿体走向方向b 2.5-3m的距离;宽度为垂直矿体走向方向b 1.5-2m的距离。

[0014]本发明还提出一种急倾斜薄矿体中深孔空场系统的采矿方法，步骤为：

S1、采场布置：在每个阶段，沿矿体走向方向b布置多个矿房，相邻矿房间留设间柱，在阶段内不再划分分段，矿房顶部留设顶柱，不留底柱;

S2、采准：从阶段运输巷道对应间柱中心线位置，向垂直矿体走向方向b，依次掘进阶段分段联络巷道和人行出矿联络巷道，直至矿体上盘的边界;在矿体内沿矿体走向方向b掘进拉底巷道，并联通人行出矿联络巷道;从拉底巷道向矿体上盘方向d、矿体下盘方向e分别扩帮至预定位置形成拉底空间;

在阶段分段联络巷道和人行出矿联络巷道之间，沿着矿体走向方向b掘进运输联络巷道，运输联络巷道对应矿房中间位置向矿体上盘方向d掘进切割巷道，在运输联络巷道对应切割巷道的位置掘进溜井;

本阶段的运输联络巷道与垂直矿体走向方向b上相邻阶段的运输联络巷道通过设置的阶段斜坡道相连通;

从阶段斜坡道沿着垂直于矿体走向方向b掘进切顶分层联络巷道，并沿矿体走向方向b掘进切顶分层采场联络巷道，从切顶分层采场联络巷道对应间柱中心线位置掘进穿脉切顶进路直至矿体上盘的边界，在矿体内沿矿体走向方向b掘进切顶巷道，从切顶巷道向矿体上盘方向d、矿体下盘方向e分别扩帮至预定位置形成切顶空间，在切顶空间内向上方的顶柱打锚杆进行护顶支护;

S3、切割：在阶段水平的切割巷道与拉底巷道交叉处，向上开凿切割天井，并从拉底巷道在切割天井的矿体上盘方向、矿体下盘方向钻凿上向平行深孔，从切顶巷道在切割天井的矿体上盘方向、矿体下盘方向钻凿下向平行深孔，一次爆破形成切割槽，并利用铲运机从切割巷道内铲装矿石，运输至运输联络巷道，将矿石倒入溜井;

S4、回采：分别在拉底空间和切顶空间内钻凿上向平行深孔和下向平行深孔以S3中形成的切割槽为自由面，沿矿体走向方向b分次爆破落矿;爆破后的矿石，首先采用人工铲运机从切割巷道进行出矿，其余矿房内的矿石采用遥控铲运机经由阶段分段联络巷道和人行出矿联络巷道进入矿房内进行铲装，倒入阶段溜井内。

[0015]进一步的，所述下向平行深孔和上向平行深孔之间的距离为1.5-2.0m，靠近矿体上盘边界的下向平行深孔与矿体上盘边界的距离为0.5-0.8m，靠近矿体下盘边界的上向平行深孔与矿体下盘边界的距离为0.5-0.8m。

[0016]本发明的有益效果是：

本发明提出的一种急倾斜薄矿体中深孔空场系统及采矿方法，沿矿体走向布置矿房，不再划分分段，通过阶段斜坡道联通上、下阶段和切顶层，与传统的留矿法相比，取消了间柱内的行人通风天井，简化了阶段水平复杂的出矿结构，大幅度降低了采准工程量，提高了采矿效率;矿房结构合理，且切顶空间内向上方的顶柱打锚杆进行护顶支护，保障了工人凿岩和铲运机出矿作业安全，确保矿房的安全性和稳定性;采用拉底空间和切顶空间两段式平行深孔凿岩，增加了落矿效率，避免了阶段深孔的炮孔偏斜率造成的爆破和贫损问题;采用遥控铲运机出矿，很大程度上提高了薄矿体的回采效率，降低了劳动强度。

[0017]本发明提出的一种急倾斜薄矿体深孔落矿的空场采矿方法，在保障安全作业的条件下，合理的平衡了出矿结构，采准工程量以及采矿成本之间的关系，事宜推广。

附图说明

[0018]图1为本发明的一种急倾斜薄矿体中深孔空场采矿方法的作业原理图;

图2为图1中的Ⅰ-Ⅰ剖视图;

图3为图1中的Ⅱ-Ⅱ剖视图;

图4为图1中的Ⅲ-Ⅲ剖视图;

【附图标记说明】

1-阶段运输巷道;2-阶段分段联络巷道;3-运输联络巷道;4-人行出矿联络巷道;5-拉底巷道;6-拉底空间;7-溜井;8-阶段斜坡道;9-切顶分层联络巷道;10-切顶分层采场联络巷道;11-切顶进路;12-切顶巷道;13-切顶空间;14-顶柱;15-下向平行深孔;16-上向平行深孔;17-间柱;18-切割巷道;19-切割天井;20-矿体;21-矿房;22-矿体上盘;23-矿体下盘;d为矿体上盘方向，e为矿体下盘方向，a为矿体倾向方向，b为矿体走向方向，c为矿体垂直方向。

具体实施方式

[0019]为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

[0020]本发明所述的急倾斜薄矿体为矿体倾角大于55°，厚度为0.8-4m的矿体。本发明所述的阶段为：在垂直方向上，每隔一定的距离，掘进一条或几条与走向一致的主要运输巷道，将矿体在垂直方向上划分块段，这个块段就是阶段，主要运输巷道即为阶段运输巷道，上、下两个相邻的阶段运输巷道底板之间的垂直距离，为阶段高度。

[0021]本发明提出一种急倾斜薄矿体中深孔空场系统，在阶段内不再划分分段，而且采用中深孔落矿，取消了间柱内的用来进入矿房、通风的天井，以及分段的采切工程，简化了阶段水平复杂的出矿结构，大幅度降低了采准工程量。现有的浅孔留矿法和分段矿房法出矿电耙和平底出矿系统需要开凿点耙巷道和多个出矿巷道，出矿结构复杂;本发明利用遥控机可进入矿房内铲装矿石，切顶空间顶板采用锚杆加固，可增加出矿过程中的安全性;采用拉底空间和切顶空间分别向上、向下钻凿平行中深孔，避免阶段钻凿一段深孔带来的炮孔偏斜问题，上、下向炮孔同次爆破，极大的增加落矿效率。

[0022]如图1-4所示，在每个阶段沿矿体走向方向b布置多个矿房21，相邻矿房21间留设间柱17，间柱17用来间隔矿房21，控制矿房21长度，同时维护矿房21的稳固性;矿房21顶部留设顶柱14;顶柱14用来维护矿房稳固性，间隔上、下阶段的矿房，适用于急倾斜薄矿体，保障了工人的作业安全，确保矿房21的稳定性和安全性。

[0023]如图1所示，在矿体20的底端内部，沿着矿体走向方向b设置拉底巷道5，拉底巷道5是拉底的工作空间，为拉底创造自由面和补偿空间;在拉底巷道5对应间柱17的中心线位置，沿着矿体倾向方向a，依次设置人行出矿联络巷道4和阶段分段联络巷道2，其中人行出矿联络巷道4作为铲运机和工人进入拉底空间凿岩、出矿的通道，阶段分段联络巷道2作为联结阶段运输巷道和分段运输巷道的通道;人行出矿联络巷道4和阶段分段联络巷道2之间沿着矿体走向方向b设置运输联络巷道3，运输联络巷道3作为运搬矿房内采出矿石的通道，并联通走向各个矿房;如图3所示，运输联络巷道3与矿体20之间设置切割巷道18，在切割巷道18内进行切割凿岩形成切割槽;在运输联络巷道3相对切割巷道18的另一侧设置溜井7，溜井7将本阶段对应矿房21采出的矿石溜放到下个阶段运输巷道1;阶段分段联络巷道2远离矿体20的尾端，沿着矿体走向方向b设置阶段运输巷道1，阶段运输巷道1用于运输阶段内采出矿石;

在矿体20的顶端内部，沿着矿体走向方向b设置切顶巷道12，切顶巷道12作用类似于拉底巷道5，是切顶的工作空间，为切顶创造自由面和补偿空间;在切顶巷道12对应间柱17的中心线位置，沿着矿体倾向方向a，设置切顶进路11，切顶进路11为进入切顶巷道通路;切顶进路11远离矿体20的尾端，沿着矿体走向方向b设置切顶分层采场联络巷道10，切顶分层采场联络巷道10为用于联通沿矿体走向方向b各个矿房21的通道，切顶分层采场联络巷道10与本阶段的运输联络巷道3，以及垂直矿体走向方向b上相邻阶段的运输联络巷道3之间通过设置的阶段斜坡道8相连通，如图4所示，采场联络巷道10与阶段斜坡道8之间通过开设的切顶分层联络巷道9连通。阶段斜坡道8供人员、铲运机等无轨设备上下阶段间通行。在矿体20的顶层，人员、铲运机等无轨设备能够通过阶段斜坡道8，通过切顶分层联络巷道9，依次进入采场联络巷道10、切顶进路11，再进入切顶巷道12;在矿体20的底部，能够通过阶段斜坡道8，依次进入运输联络巷道3、人行出矿联络巷道4，再进入拉底巷道5。能够实现现有结构中行人通风天井的作用，相对于现有采矿结构简化阶段水平复杂的出矿结构，大幅度降低了采准工程量。

[0024]如图2所示，在切割巷道18与拉底巷道5的交叉处与切顶巷道12通过设置的切割天井19相连通，切割天井19为切割槽爆破提供爆破的自由面和补偿空间。

[0025]上述一种急倾斜薄矿体中深孔空场系统与现有结构相比，取消了间柱内的行人通风天井，简化了阶段水平复杂的出矿结构，大幅度降低了采准工程量。各巷道设计合理，空间利用率高，功能完善，提高了采矿的经济性，使得中深孔爆破技术在薄矿体的应用成为可能，提高了生产效率，适用于急倾斜薄矿体。

[0026]进一步的，从拉底巷道5分别向矿体上盘方向d和矿体下盘方向e扩帮至预定位置形成拉底空间6;拉底空间6作为向上凿岩的工作空间;从切顶巷道12分别向矿体上盘方向d、矿体下盘方向e扩帮至预定位置形成切顶空间13。切顶空间13作为向下凿岩的工作空间。

[0027]作为优选实施例，所述预定位置为在矿体倾向方向a上，超出矿体上盘22或矿体下盘231.5-2m的位置，为上、下盘边孔凿岩施工提供有效空间。

[0028]作为优选实施例，在切顶空间13内对顶柱14进行加固，为铲运机出矿创造安全条件;采用喷锚网进行支护，锚杆网度为1-2m，节理发育，强度低取小值，反之取大值。

[0029]作为优选实施例，所述阶段高度H为40-60m，矿房21的长度L为40-60m，间柱17的宽度D为6-8m，顶柱14的厚度N为4-6m。此条件下满足采矿需求。

[0030]作为优选实施例，运输联络巷道3与拉底空间6边界的距离M为10-15m。此距离也即人行出矿联络巷道4的长度，此距离至少满足运输车辆长度的1.5倍左右，即10-15m。

[0031]作为优选实施例，阶段斜坡道8的倾斜坡度控制在15%以内。以便无轨设备、凿岩设备在阶段之间上下通行，同时可以起到通风、回风的作用。

[0032]作为优选实施例，所述切割天井19的角度和矿体倾角一致，切割天井19长度即沿矿体走向b的长度2.5-3m，宽度即沿垂直矿体走向方向b的长度1.5-2m。

[0033]本发明还提出一种急倾斜薄矿体中深孔落矿的空场采矿方法，如图1-4所示，其包括如下步骤：

S1、采场布置：在每个阶段，沿矿体走向布置矿房21，相邻矿房21间留设间柱17，在阶段内不再划分分段，矿房21顶部留设顶柱14，不留底柱;

矿房21的长度L是指沿矿体走向方向b两端间柱17之间的距离，优选为40-60m，宽度A为沿矿体倾斜方向a间柱17与阶段运输巷道1之间的距离，高度H为沿矿体垂直方向c的顶柱14上表面与人行出矿联络巷道4底面所在的面之间的距离，也即阶段的高度，优选为40-60m;间柱17的宽度D是指其沿矿体走向a上的长度，优选为6m，顶柱14的厚度N是指其在矿体垂直方向c的长度，优选为4-6m。

[0034]S2、采准：从阶段运输巷道1对应间柱17中心线位置向垂直于矿体走向方向b的方向，依次掘进阶段分段联络巷道2和人行出矿联络巷道4，直至矿体上盘方向d的边界;在矿体20内沿矿体走向方向b掘进拉底巷道5，并联通矿房21两侧的人行出矿联络巷道4，从拉底巷道5向矿体上盘方向d、矿体下盘方向e分别扩帮至预定位置形成拉底空间6;

在阶段分段联络巷道2和人行出矿联络巷道4之间，沿着矿体走向方向b掘进运输联络巷道3，运输联络巷道3对应矿房21中间位置向矿体上盘方向d掘进切割巷道18，在运输联络巷道3对应切割巷道18的位置掘进溜井7;

垂直矿体走向方向b上相邻阶段的运输联络巷道3之间通过设置的阶段斜坡道8相连通;从预定位置垂直于矿体走向方向b掘进切顶分层联络巷道9，并沿矿体走向方向b掘进切顶分层采场联络巷道10，切顶分层采场联络巷道10与阶段斜坡道8通过切顶分层联络巷道9连通;从切顶分层采场联络巷道10对应间柱17中心线位置掘进穿脉切顶进路11进入矿体，从矿房两侧的切顶进路11对应矿体中心线位置掘进切顶巷道12，从切顶巷道12分别向矿体上盘方向d、矿体下盘方向e扩帮至预定位置形成切顶空间13，在切顶空间13内向上打锚杆进行护顶支护。

[0035]S3、切割：在阶段水平的切割巷道18与拉底巷道5交叉处，向上开凿切割天井19，并从拉底巷道5在切割天井19的矿体上盘方向d、矿体下盘方向e钻凿上向平行深孔16，从切顶巷道12在切割天井19的矿体上盘方向d、矿体下盘方向e钻凿下向平行深孔15，一次爆破形成切割槽，并利用铲运机从切割巷道18内铲装矿石倒入运输巷道内的溜井7。

[0036]S4、回采：分别在拉底空间6和切顶空间13内钻凿上向平行深孔16和下向平行深孔15以S3中形成的切割槽为自由面，沿矿体走向方向b分次爆破落矿;爆破后的矿石，首先采用人工铲运机从切割巷道18进行出矿，其余矿房21内的矿石采用遥控铲运机经由阶段分段联络巷道2和人行出矿联络巷道4进入矿房21内进行铲装，倒入阶段溜井7内。采用遥控铲运机出矿，很大程度上提高了薄矿体的回采效率，降低了劳动强度。

[0037]所述下向平行深孔15和上向平行深孔16间隔距离为1.5-2.0m，靠近上盘矿岩边界的下向平行深孔15与上盘矿岩边界的距离为0.5-0.8m，靠近下盘矿岩边界的上向平行深孔16与下盘矿岩边界的距离为0.5-0.8m。

[0038]本发明中采用矿体20底端的拉底巷道5和顶端的切顶巷道12钻凿两段式平行的上向平行深孔16和下向平行深孔15，进行爆破落矿，相对于现有方法提高了急倾斜薄矿体的落矿效率，避免了钻凿一段深长孔存在较大炮孔偏斜率的问题，进而避免了爆破和贫损问题。

[0039]综上，本发明提出的一种急倾斜薄矿体中深孔空场系统及采矿方法，能够在在保障安全作业的条件下，合理的平衡出矿结构，采准工程量以及采矿成本之间的关系，事宜推广。

[0040]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明做其它形式的限制，任何本领域技术人员可以利用上述公开的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

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技术领域

[0001]本发明属于地下采矿技术领域，具体涉及一种急倾斜薄矿体中深孔空场系统及采矿方法。

背景技术

[0002]急倾斜薄矿体常见于金、钨以及锡矿床中，是一种常见的矿体产状，大约有三分之一的有色、稀有和贵金属矿石出自于这类型矿体中。对于这类矿体的采矿方法一般分为两类，一类为混采，多用于品位较低的矿脉，如留矿法、分段空场法;一类为分采，多用于品位较高的矿脉，如削壁充填法、削壁留矿法。分段空场法一般适用于矿体连续性好，各分段之间矿体轮廓整齐的薄矿脉，该采矿方法的实质是沿矿体倾向方向开凿若干分段凿岩巷道，在分段凿岩巷道内进行凿岩爆破，崩落的矿石从采场底部放出。由于凿岩爆破作业均在分段巷道内进行，因而工人的作业安全得到了保障。各分段之间可同时作业，提高了回采强度，降低了采矿成本。但存在出矿结构复杂，采准工程量大的问题。

[0003]而且，使用该采矿方法开采薄矿体时通常采用浅孔爆破进行凿岩崩矿，存在生产效率低的问题，随着无轨采矿设备的发展以及深孔凿岩技术的不断改进，使得中深孔爆破技术在薄矿体的应用成为可能。因此，亟需突破急倾斜薄矿体现有开采技术缺陷，研发新型高效采矿方法。

发明内容

[0004]技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种急倾斜薄矿体中深孔空场系统及采矿方法。

[0005]技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提出一种急倾斜薄矿体中深孔空场系统，在每个阶段沿矿体走向方向b设置多个矿房，相邻矿房间设置间柱，矿房顶部设置顶柱;间柱与顶柱包围的矿体区域为矿房内的矿体;

在矿体底端的内部，沿着矿体走向方向b设置拉底巷道;在拉底巷道对应间柱的中心线位置，沿着矿体倾向方向a，依次设置人行出矿联络巷道和阶段分段联络巷道;人行出矿联络巷道和阶段分段联络巷道之间沿着矿体走向方向b设置运输联络巷道;运输联络巷道与矿体之间设置切割巷道，在运输联络巷道相对切割巷道的另一侧设置溜井;阶段分段联络巷道远离矿体的尾端，沿着矿体走向方向b设置阶段运输巷道;

在矿体顶端的内部，沿着矿体走向方向b设置切顶巷道;在切顶巷道对应间柱的中心线位置，沿着矿体倾向方向a，设置切顶进路;切顶进路远离矿体的尾端，沿着矿体走向方向b设置切顶分层采场联络巷道，

切顶分层采场联络巷道与本阶段的运输联络巷道通过设置的阶段斜坡道相连通，以及垂直矿体走向方向b上相邻阶段的运输联络巷道之间通过设置的阶段斜坡道相连通;

采场联络巷道与阶段斜坡道之间通过开设的切顶分层联络巷道连通。

[0006]在切割巷道与拉底巷道的交叉处与切顶巷道通过设置的切割天井相连通。

[0007]进一步的，从拉底巷道分别向矿体上盘方向d和矿体下盘方向e扩帮至预定位置形成拉底空间;从切顶巷道分别向矿体上盘方向d、矿体下盘方向e扩帮至预定位置形成切顶空间。

[0008]进一步的，所述预定位置为在矿体倾向方向a上，超出矿体上盘或矿体下盘1.5-2m的位置。

[0009]进一步的，所述顶柱内设置锚杆。

[0010]进一步的，阶段的高度H为40-60m，矿房的长度L为40-60m，间柱的宽度D为6-8m，顶柱的厚度N为4-6m。

[0011]进一步的，运输联络巷道与拉底空间边界的距离M为10-15m。

[0012]进一步的，所述阶段斜坡道的倾斜坡度控制在15%以内。

[0013]进一步的，所述切割天井的角度和矿体倾斜角度一致，切割天井的长度为沿矿体走向方向b 2.5-3m的距离;宽度为垂直矿体走向方向b 1.5-2m的距离。

[0014]本发明还提出一种急倾斜薄矿体中深孔空场系统的采矿方法，步骤为：

S1、采场布置：在每个阶段，沿矿体走向方向b布置多个矿房，相邻矿房间留设间柱，在阶段内不再划分分段，矿房顶部留设顶柱，不留底柱;

S2、采准：从阶段运输巷道对应间柱中心线位置，向垂直矿体走向方向b，依次掘进阶段分段联络巷道和人行出矿联络巷道，直至矿体上盘的边界;在矿体内沿矿体走向方向b掘进拉底巷道，并联通人行出矿联络巷道;从拉底巷道向矿体上盘方向d、矿体下盘方向e分别扩帮至预定位置形成拉底空间;

在阶段分段联络巷道和人行出矿联络巷道之间，沿着矿体走向方向b掘进运输联络巷道，运输联络巷道对应矿房中间位置向矿体上盘方向d掘进切割巷道，在运输联络巷道对应切割巷道的位置掘进溜井;

本阶段的运输联络巷道与垂直矿体走向方向b上相邻阶段的运输联络巷道通过设置的阶段斜坡道相连通;

从阶段斜坡道沿着垂直于矿体走向方向b掘进切顶分层联络巷道，并沿矿体走向方向b掘进切顶分层采场联络巷道，从切顶分层采场联络巷道对应间柱中心线位置掘进穿脉切顶进路直至矿体上盘的边界，在矿体内沿矿体走向方向b掘进切顶巷道，从切顶巷道向矿体上盘方向d、矿体下盘方向e分别扩帮至预定位置形成切顶空间，在切顶空间内向上方的顶柱打锚杆进行护顶支护;

S3、切割：在阶段水平的切割巷道与拉底巷道交叉处，向上开凿切割天井，并从拉底巷道在切割天井的矿体上盘方向、矿体下盘方向钻凿上向平行深孔，从切顶巷道在切割天井的矿体上盘方向、矿体下盘方向钻凿下向平行深孔，一次爆破形成切割槽，并利用铲运机从切割巷道内铲装矿石，运输至运输联络巷道，将矿石倒入溜井;

S4、回采：分别在拉底空间和切顶空间内钻凿上向平行深孔和下向平行深孔以S3中形成的切割槽为自由面，沿矿体走向方向b分次爆破落矿;爆破后的矿石，首先采用人工铲运机从切割巷道进行出矿，其余矿房内的矿石采用遥控铲运机经由阶段分段联络巷道和人行出矿联络巷道进入矿房内进行铲装，倒入阶段溜井内。

[0015]进一步的，所述下向平行深孔和上向平行深孔之间的距离为1.5-2.0m，靠近矿体上盘边界的下向平行深孔与矿体上盘边界的距离为0.5-0.8m，靠近矿体下盘边界的上向平行深孔与矿体下盘边界的距离为0.5-0.8m。

[0016]本发明的有益效果是：

本发明提出的一种急倾斜薄矿体中深孔空场系统及采矿方法，沿矿体走向布置矿房，不再划分分段，通过阶段斜坡道联通上、下阶段和切顶层，与传统的留矿法相比，取消了间柱内的行人通风天井，简化了阶段水平复杂的出矿结构，大幅度降低了采准工程量，提高了采矿效率;矿房结构合理，且切顶空间内向上方的顶柱打锚杆进行护顶支护，保障了工人凿岩和铲运机出矿作业安全，确保矿房的安全性和稳定性;采用拉底空间和切顶空间两段式平行深孔凿岩，增加了落矿效率，避免了阶段深孔的炮孔偏斜率造成的爆破和贫损问题;采用遥控铲运机出矿，很大程度上提高了薄矿体的回采效率，降低了劳动强度。

[0017]本发明提出的一种急倾斜薄矿体深孔落矿的空场采矿方法，在保障安全作业的条件下，合理的平衡了出矿结构，采准工程量以及采矿成本之间的关系，事宜推广。

附图说明

[0018]图1为本发明的一种急倾斜薄矿体中深孔空场采矿方法的作业原理图;

图2为图1中的Ⅰ-Ⅰ剖视图;

图3为图1中的Ⅱ-Ⅱ剖视图;

图4为图1中的Ⅲ-Ⅲ剖视图;

【附图标记说明】

1-阶段运输巷道;2-阶段分段联络巷道;3-运输联络巷道;4-人行出矿联络巷道;5-拉底巷道;6-拉底空间;7-溜井;8-阶段斜坡道;9-切顶分层联络巷道;10-切顶分层采场联络巷道;11-切顶进路;12-切顶巷道;13-切顶空间;14-顶柱;15-下向平行深孔;16-上向平行深孔;17-间柱;18-切割巷道;19-切割天井;20-矿体;21-矿房;22-矿体上盘;23-矿体下盘;d为矿体上盘方向，e为矿体下盘方向，a为矿体倾向方向，b为矿体走向方向，c为矿体垂直方向。

具体实施方式

[0019]为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

[0020]本发明所述的急倾斜薄矿体为矿体倾角大于55°，厚度为0.8-4m的矿体。本发明所述的阶段为：在垂直方向上，每隔一定的距离，掘进一条或几条与走向一致的主要运输巷道，将矿体在垂直方向上划分块段，这个块段就是阶段，主要运输巷道即为阶段运输巷道，上、下两个相邻的阶段运输巷道底板之间的垂直距离，为阶段高度。

[0021]本发明提出一种急倾斜薄矿体中深孔空场系统，在阶段内不再划分分段，而且采用中深孔落矿，取消了间柱内的用来进入矿房、通风的天井，以及分段的采切工程，简化了阶段水平复杂的出矿结构，大幅度降低了采准工程量。现有的浅孔留矿法和分段矿房法出矿电耙和平底出矿系统需要开凿点耙巷道和多个出矿巷道，出矿结构复杂;本发明利用遥控机可进入矿房内铲装矿石，切顶空间顶板采用锚杆加固，可增加出矿过程中的安全性;采用拉底空间和切顶空间分别向上、向下钻凿平行中深孔，避免阶段钻凿一段深孔带来的炮孔偏斜问题，上、下向炮孔同次爆破，极大的增加落矿效率。

[0022]如图1-4所示，在每个阶段沿矿体走向方向b布置多个矿房21，相邻矿房21间留设间柱17，间柱17用来间隔矿房21，控制矿房21长度，同时维护矿房21的稳固性;矿房21顶部留设顶柱14;顶柱14用来维护矿房稳固性，间隔上、下阶段的矿房，适用于急倾斜薄矿体，保障了工人的作业安全，确保矿房21的稳定性和安全性。

[0023]如图1所示，在矿体20的底端内部，沿着矿体走向方向b设置拉底巷道5，拉底巷道5是拉底的工作空间，为拉底创造自由面和补偿空间;在拉底巷道5对应间柱17的中心线位置，沿着矿体倾向方向a，依次设置人行出矿联络巷道4和阶段分段联络巷道2，其中人行出矿联络巷道4作为铲运机和工人进入拉底空间凿岩、出矿的通道，阶段分段联络巷道2作为联结阶段运输巷道和分段运输巷道的通道;人行出矿联络巷道4和阶段分段联络巷道2之间沿着矿体走向方向b设置运输联络巷道3，运输联络巷道3作为运搬矿房内采出矿石的通道，并联通走向各个矿房;如图3所示，运输联络巷道3与矿体20之间设置切割巷道18，在切割巷道18内进行切割凿岩形成切割槽;在运输联络巷道3相对切割巷道18的另一侧设置溜井7，溜井7将本阶段对应矿房21采出的矿石溜放到下个阶段运输巷道1;阶段分段联络巷道2远离矿体20的尾端，沿着矿体走向方向b设置阶段运输巷道1，阶段运输巷道1用于运输阶段内采出矿石;

在矿体20的顶端内部，沿着矿体走向方向b设置切顶巷道12，切顶巷道12作用类似于拉底巷道5，是切顶的工作空间，为切顶创造自由面和补偿空间;在切顶巷道12对应间柱17的中心线位置，沿着矿体倾向方向a，设置切顶进路11，切顶进路11为进入切顶巷道通路;切顶进路11远离矿体20的尾端，沿着矿体走向方向b设置切顶分层采场联络巷道10，切顶分层采场联络巷道10为用于联通沿矿体走向方向b各个矿房21的通道，切顶分层采场联络巷道10与本阶段的运输联络巷道3，以及垂直矿体走向方向b上相邻阶段的运输联络巷道3之间通过设置的阶段斜坡道8相连通，如图4所示，采场联络巷道10与阶段斜坡道8之间通过开设的切顶分层联络巷道9连通。阶段斜坡道8供人员、铲运机等无轨设备上下阶段间通行。在矿体20的顶层，人员、铲运机等无轨设备能够通过阶段斜坡道8，通过切顶分层联络巷道9，依次进入采场联络巷道10、切顶进路11，再进入切顶巷道12;在矿体20的底部，能够通过阶段斜坡道8，依次进入运输联络巷道3、人行出矿联络巷道4，再进入拉底巷道5。能够实现现有结构中行人通风天井的作用，相对于现有采矿结构简化阶段水平复杂的出矿结构，大幅度降低了采准工程量。

[0024]如图2所示，在切割巷道18与拉底巷道5的交叉处与切顶巷道12通过设置的切割天井19相连通，切割天井19为切割槽爆破提供爆破的自由面和补偿空间。

[0025]上述一种急倾斜薄矿体中深孔空场系统与现有结构相比，取消了间柱内的行人通风天井，简化了阶段水平复杂的出矿结构，大幅度降低了采准工程量。各巷道设计合理，空间利用率高，功能完善，提高了采矿的经济性，使得中深孔爆破技术在薄矿体的应用成为可能，提高了生产效率，适用于急倾斜薄矿体。

[0026]进一步的，从拉底巷道5分别向矿体上盘方向d和矿体下盘方向e扩帮至预定位置形成拉底空间6;拉底空间6作为向上凿岩的工作空间;从切顶巷道12分别向矿体上盘方向d、矿体下盘方向e扩帮至预定位置形成切顶空间13。切顶空间13作为向下凿岩的工作空间。

[0027]作为优选实施例，所述预定位置为在矿体倾向方向a上，超出矿体上盘22或矿体下盘231.5-2m的位置，为上、下盘边孔凿岩施工提供有效空间。

[0028]作为优选实施例，在切顶空间13内对顶柱14进行加固，为铲运机出矿创造安全条件;采用喷锚网进行支护，锚杆网度为1-2m，节理发育，强度低取小值，反之取大值。

[0029]作为优选实施例，所述阶段高度H为40-60m，矿房21的长度L为40-60m，间柱17的宽度D为6-8m，顶柱14的厚度N为4-6m。此条件下满足采矿需求。

[0030]作为优选实施例，运输联络巷道3与拉底空间6边界的距离M为10-15m。此距离也即人行出矿联络巷道4的长度，此距离至少满足运输车辆长度的1.5倍左右，即10-15m。

[0031]作为优选实施例，阶段斜坡道8的倾斜坡度控制在15%以内。以便无轨设备、凿岩设备在阶段之间上下通行，同时可以起到通风、回风的作用。

[0032]作为优选实施例，所述切割天井19的角度和矿体倾角一致，切割天井19长度即沿矿体走向b的长度2.5-3m，宽度即沿垂直矿体走向方向b的长度1.5-2m。

[0033]本发明还提出一种急倾斜薄矿体中深孔落矿的空场采矿方法，如图1-4所示，其包括如下步骤：

S1、采场布置：在每个阶段，沿矿体走向布置矿房21，相邻矿房21间留设间柱17，在阶段内不再划分分段，矿房21顶部留设顶柱14，不留底柱;

矿房21的长度L是指沿矿体走向方向b两端间柱17之间的距离，优选为40-60m，宽度A为沿矿体倾斜方向a间柱17与阶段运输巷道1之间的距离，高度H为沿矿体垂直方向c的顶柱14上表面与人行出矿联络巷道4底面所在的面之间的距离，也即阶段的高度，优选为40-60m;间柱17的宽度D是指其沿矿体走向a上的长度，优选为6m，顶柱14的厚度N是指其在矿体垂直方向c的长度，优选为4-6m。

[0034]S2、采准：从阶段运输巷道1对应间柱17中心线位置向垂直于矿体走向方向b的方向，依次掘进阶段分段联络巷道2和人行出矿联络巷道4，直至矿体上盘方向d的边界;在矿体20内沿矿体走向方向b掘进拉底巷道5，并联通矿房21两侧的人行出矿联络巷道4，从拉底巷道5向矿体上盘方向d、矿体下盘方向e分别扩帮至预定位置形成拉底空间6;

在阶段分段联络巷道2和人行出矿联络巷道4之间，沿着矿体走向方向b掘进运输联络巷道3，运输联络巷道3对应矿房21中间位置向矿体上盘方向d掘进切割巷道18，在运输联络巷道3对应切割巷道18的位置掘进溜井7;

垂直矿体走向方向b上相邻阶段的运输联络巷道3之间通过设置的阶段斜坡道8相连通;从预定位置垂直于矿体走向方向b掘进切顶分层联络巷道9，并沿矿体走向方向b掘进切顶分层采场联络巷道10，切顶分层采场联络巷道10与阶段斜坡道8通过切顶分层联络巷道9连通;从切顶分层采场联络巷道10对应间柱17中心线位置掘进穿脉切顶进路11进入矿体，从矿房两侧的切顶进路11对应矿体中心线位置掘进切顶巷道12，从切顶巷道12分别向矿体上盘方向d、矿体下盘方向e扩帮至预定位置形成切顶空间13，在切顶空间13内向上打锚杆进行护顶支护。

[0035]S3、切割：在阶段水平的切割巷道18与拉底巷道5交叉处，向上开凿切割天井19，并从拉底巷道5在切割天井19的矿体上盘方向d、矿体下盘方向e钻凿上向平行深孔16，从切顶巷道12在切割天井19的矿体上盘方向d、矿体下盘方向e钻凿下向平行深孔15，一次爆破形成切割槽，并利用铲运机从切割巷道18内铲装矿石倒入运输巷道内的溜井7。

[0036]S4、回采：分别在拉底空间6和切顶空间13内钻凿上向平行深孔16和下向平行深孔15以S3中形成的切割槽为自由面，沿矿体走向方向b分次爆破落矿;爆破后的矿石，首先采用人工铲运机从切割巷道18进行出矿，其余矿房21内的矿石采用遥控铲运机经由阶段分段联络巷道2和人行出矿联络巷道4进入矿房21内进行铲装，倒入阶段溜井7内。采用遥控铲运机出矿，很大程度上提高了薄矿体的回采效率，降低了劳动强度。

[0037]所述下向平行深孔15和上向平行深孔16间隔距离为1.5-2.0m，靠近上盘矿岩边界的下向平行深孔15与上盘矿岩边界的距离为0.5-0.8m，靠近下盘矿岩边界的上向平行深孔16与下盘矿岩边界的距离为0.5-0.8m。

[0038]本发明中采用矿体20底端的拉底巷道5和顶端的切顶巷道12钻凿两段式平行的上向平行深孔16和下向平行深孔15，进行爆破落矿，相对于现有方法提高了急倾斜薄矿体的落矿效率，避免了钻凿一段深长孔存在较大炮孔偏斜率的问题，进而避免了爆破和贫损问题。

[0039]综上，本发明提出的一种急倾斜薄矿体中深孔空场系统及采矿方法，能够在在保障安全作业的条件下，合理的平衡出矿结构，采准工程量以及采矿成本之间的关系，事宜推广。

[0040]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明做其它形式的限制，任何本领域技术人员可以利用上述公开的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

说明书附图(4)