权利要求
1.一种上向连续垂直深孔阶段落矿嗣后充填
采矿方法，其特征在于，包括下述步骤：1)矿块沿矿体走向设置，将矿体沿水平方向划分为若干连续矿房，胶结矿房和非胶结矿房间隔布设;矿块垂直方向为阶段高度方向，沿阶段高度方向划分为若干阶段;
2)在每个阶段的矿房内设计布置凿岩硐室(4)与拉底堑沟巷道(1)，凿岩硐室(4)的上部为以上部阶段拉底堑沟巷道(1)底板为基准位置的非对称倒V型顶板;在矿房底部拉底堑沟巷道(1)钻凿上向中深孔(3)，凿岩硐室(4)钻凿下向深孔(5)和上向中深孔(3);
3)自下而上先分段开采胶结充填矿房，后开采非胶结充填矿房，在分段高度上胶结充填矿房优先于非胶结充填矿房一个分段高度开采;矿房采用爆破开采，矿房矿体爆破后与上部阶段的拉底堑沟巷道(1)底板贯通，爆破矿石从出矿巷道(2)出矿;
4)矿房矿体采出后，自上部阶段拉底堑沟巷道(1)进行空区充填;
5)在矿体最上部布置最上部充填进路(8)，于矿体相邻矿房的最上部阶段充填进路(8)向矿房施工最上部充填钻孔(9);
6)开采至最上部一个分段后，通过炮孔设计形成最上部顶板。
2.根据权利要求1所述的一种上向连续垂直深孔阶段落矿嗣后充填采矿方法，其特征在于：所述步骤3)，一步采的胶结充填矿房采用间接开采爆破，非胶结充填矿房先开采充填胶结矿房一侧矿房。
3.根据权利要求1所述的一种上向连续垂直深孔阶段落矿嗣后充填采矿方法，其特征在于：所述步骤3)爆破过程中，先爆破拉底堑沟巷道(1)的上向中深孔，再爆破凿岩硐室(4)的下向深孔(5)，最后爆破凿岩硐室(4)的上向中深孔(3)。
4.根据权利要求1所述的一种上向连续垂直深孔阶段落矿嗣后充填采矿方法，其特征在于：所述步骤2)，非对称倒V型顶板两侧的坡度分别为16～17°与30～31°。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种上向连续垂直深孔阶段落矿嗣后充填采矿方法，其特征在于：所述步骤6)，最上部顶板为异型顶板(10);所述异型顶板(10)为台阶形，上台面(101)的一侧边界位于最上部充填钻孔(9)下料口位置下方，下台面(103)向另一侧呈斜向下的坡度。
6.根据权利要求5所述的一种上向连续垂直深孔阶段落矿嗣后充填采矿方法，其特征在于：所述最上部充填钻孔(9)下料口位置点位于异型顶板(10)上台面的边界向上2～3m与相邻二步采矿体边界的相交线上。
7.根据权利要求5所述的一种上向连续垂直深孔阶段落矿嗣后充填采矿方法，其特征在于：所述异型顶板(10)的下台面呈3～4°的坡度。
8.根据权利要求5所述的一种上向连续垂直深孔阶段落矿嗣后充填采矿方法，其特征在于：所述异型顶板(10)于凿岩硐室(4)上方在相邻二步采矿体边界一侧3～5m的位置形成台阶。
9.根据权利要求8所述的一种上向连续垂直深孔阶段落矿嗣后充填采矿方法，其特征在于：所述台阶高度为1.5～2m。
10.根据权利要求5所述的一种上向连续垂直深孔阶段落矿嗣后充填采矿方法，其特征在于：所述最上部阶段相邻矿房的最上部充填钻孔(9)相隔20～30m。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及一种采矿方法，尤其是一种上向连续垂直深孔阶段落矿嗣后充填采矿方法。
背景技术
[0002]上向连续垂直深孔阶段落矿嗣后充填采矿法与接顶技术是一种结合深孔爆破技术、空场法与充填工艺的现代采矿方法，其能够在深部开采中提供相对安全稳定的开采环境，通过充填体支撑围岩，控制地压活动，保障深部开采的安全性。上向连续垂直深孔阶段落矿嗣后充填采矿法的开采步骤具有高度系统性和技术集成性，通过阶段划分，将胶结充填矿房和非胶结充填矿房间隔布置，自下而上先分段开采胶结充填矿房，后开采非胶结充填矿房，在分段高度上胶结充填矿房优先于非胶结充填矿房一个分段高度开采。胶结充填体经过固化后具有一定的强度，能够有效支撑围岩，减少地压灾害的发生，为后续的开采作业提供稳定的工作平台。非胶结充填的充填工艺相对简单、经济效益较高、能有效提高生产效率。胶结充填与非胶结充填的协同应用，既能保障整体稳定性、有效控制采空区的围岩变形和地压显现，减少地表沉降，又能控制成本，同时满足绿色安全开采与经济效益需求。
[0003]传统充填接顶方法中，充填料浆在固化过程中会产生沉降，即使采空区被完全充满，仍无法实现全部接顶，导致采场顶板暴露面积过大，容易造成矿岩冒落，危及采矿安全。技术人员采用强制接顶方法保障施工效率，但接顶质量难以保证。采用膨胀接顶方法，提高了采场的顶板控制效果，但投入成本较高。
发明内容
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种接顶质量好、易施工、成本低的上向连续垂直深孔阶段落矿嗣后充填采矿方法。
[0005]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案包括下述步骤：包括下述步骤：1)矿块沿矿体走向设置，将矿体沿水平方向划分为若干连续矿房，胶结矿房和非胶结矿房间隔布设;矿块垂直方向为阶段高度方向，沿阶段高度方向划分为若干阶段;
2)在每个阶段的矿房内设计布置凿岩硐室与拉底堑沟巷道，凿岩硐室的上部为以上部阶段拉底堑沟巷道底板为基准位置的非对称倒V型顶板;在矿房底部拉底堑沟巷道钻凿上向中深孔，凿岩硐室钻凿下向深孔和上向中深孔;
3)自下而上先分段开采胶结充填矿房，后开采非胶结充填矿房，在分段高度上胶结充填矿房优先于非胶结充填矿房一个分段高度开采;矿房采用爆破开采，矿房矿体爆破后与上部阶段的拉底堑沟巷道底板贯通，爆破矿石从出矿巷道出矿;
4)矿房矿体采出后，自上部阶段拉底堑沟巷道进行空区充填;
5)在矿体最上部布置最上部充填进路，于矿体相邻矿房的最上部阶段充填进路向矿房施工最上部充填钻孔;
6)开采至最上部一个分段后，通过炮孔设计形成最上部顶板。
[0006]进一步的，所述步骤3)，一步采的胶结充填矿房采用间接开采爆破，非胶结充填矿房先开采充填胶结矿房一侧矿房。
[0007]进一步的，所述步骤3)爆破过程中，先爆破拉底堑沟巷道的上向中深孔，再爆破凿岩硐室的下向深孔，最后爆破凿岩硐室的上向中深孔。
[0008]进一步的，所述步骤2)，非对称倒V型顶板两侧的坡度分别为16～17°与30～31°。
[0009]进一步的，所述步骤6)，最上部顶板为异型顶板;所述异型顶板为台阶形，上台面的一侧边界位于最上部充填钻孔下料口位置下方，下台面向另一侧呈斜向下的坡度。
[0010]更进一步的，所述最上部充填钻孔下料口位置点位于异型顶板上台面的边界向上2～3m与相邻二步采矿体边界的相交线上。
[0011]更进一步的，所述异型顶板的下台面呈3～4°的坡度。
[0012]更进一步的，所述异型顶板于凿岩硐室上方在相邻二步采矿体边界一侧3～5m的位置形成台阶。
[0013]更进一步的，所述台阶高度为1.5～2m。
[0014]更进一步的，所述最上部阶段相邻矿房的最上部充填钻孔相隔20～30m。
[0015]采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本方法以上向连续垂直深孔阶段落矿嗣后充填法开采流程与切割工程为切入点，充分利用原有采准切割工程设计充填钻孔，通过分段凿岩炮孔设计形成顶板，保障深部采矿安全、实现复杂顶板条件下的高效接顶，能够经济有效地解决传统充填接顶率低、稳定性差等问题。
[0016]本发明通过在最上部开采分段设计形成异型顶板，接顶工艺简单、接顶质量有保障，能有效地控制顶板变形和地表沉降，且易施工、成本低。采用本方法，下部阶段接顶率能达到100%，最上部阶段接顶率可达到90～95%，接顶质量有保障，工艺简单、易施工、成本低。
附图说明
[0017]下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0018]图1是本发明上向连续垂直深孔阶段沿矿体走向剖面图;
图2是本发明上向连续垂直深孔阶段垂直矿体走向剖面;
图3是本发明上向连续垂直深孔阶段矿房开挖与充填步骤图;
图4是本发明上向连续垂直深孔阶段开挖与充填步骤S1图;
图5是本发明上向连续垂直深孔阶段开挖与充填步骤S2-S5图;
图6是本发明上向连续垂直深孔阶段开挖与充填步骤S6-S12图;
图7是本发明所述异型顶板的形状示意图。
[0019]图中：1-拉底堑沟巷道;2-出矿巷道;3-上向中深孔;4-凿岩硐室;5-下向深孔;6-凿岩硐室间柱;7-最上部顶柱;8-最上部充填进路;9-最上部充填钻孔;10-异型顶板;101-上台面;102-连接面;103-下台面;L1-胶结充填矿房宽度;L2-非胶结充填矿房宽度;H-阶段高度;L-矿体宽度;Ⅰ-穿孔区;Ⅱ-矿石堆区;Ⅲ-矿房空区;Ⅳ-矿房充填区;B-胶结充填体;NB-非胶结充填体;HB-高强度胶结充填体;S1至S12为开采顺序;h为凿岩硐室顶板与上部阶段底板的距离。
具体实施方式
[0020]图1-图6所示，本上向连续垂直深孔阶段落矿嗣后充填采矿方法包括下述步骤：1)矿块沿矿体走向设置，将矿体沿水平方向划分为若干连续矿房，分别为胶结矿房和非胶结矿房，胶结矿房和非胶结矿房间隔布设，如图1所示;矿块垂直方向为阶段高度方向，沿阶段高度方向划分为若干阶段;
2)在每个阶段的矿房上部设计布置凿岩硐室4和凿岩硐室间柱6，在矿房底部布置拉底堑沟巷道1;所述凿岩硐室4的上部为以上部阶段拉底堑沟巷道1底板基准位置的非对称倒V型顶板，即从上部阶段拉底堑沟巷道1底板两侧斜向下向矿房两侧扩散，扩散至矿房边界的结构，在矿房顶部形成“︹”形的顶板;所述非对称倒V型顶板向两侧扩散的角度分别为16°～17°与30°～31°;其中，16°～17°的一侧向前一走向矿房方向扩散、30°～31°一侧向后一走向矿房方向扩散，16°～17°一侧距矿房边界距离较长、30°～31°一侧距离矿房边界较短。在矿房底部的拉底堑沟巷道1钻凿上向中深孔，凿岩硐室4钻凿下向深孔5和上向中深孔3;所述拉底堑沟巷道1钻凿的上向中深孔与凿岩硐室4钻凿的下向深孔5，二者孔底之间的上下距离为0.8～1m;钻凿后形成-穿孔区Ⅰ。
[0021]3)自下而上先分段开采胶结充填矿房，后开采非胶结充填矿房，在分段高度上胶结充填矿房优先于非胶结充填矿房一个分段高度开采;一步采的胶结充填矿房采用间接开采爆破、即隔一采一;非胶结充填矿房先开采充填胶结矿房一侧矿房，再开采充填矿房另一侧矿房，即隔三采一;如图3所示，按S1、S2…S12的顺序开采。矿房采用爆破开采，先爆破拉底堑沟巷道1的上向中深孔，再爆破凿岩硐室4的下向深孔5，最后爆破凿岩硐室4的上向中深孔3，形成矿石堆区Ⅱ;矿房矿体崩落后，与上部阶段的拉底堑沟巷道1底板贯通，矿石堆Ⅱ从出矿巷道2出矿，出矿后形成矿房空区Ⅲ。
[0022]4)胶结矿房矿体采出后，自上部阶段的拉底堑沟巷道对矿房空区Ⅲ进行充填，形成矿房充填区Ⅳ;对矿房空区与进行高强度胶结充填和胶结充填，即在矿房充填区Ⅳ内形成高强度胶结充填体HB和胶结充填体B;非胶结矿房矿体充填过程与胶结矿房相同，自上部阶段的拉底堑沟巷道对非胶结充填矿房的矿房空区进行高强度胶结充填和非胶结充填，即在矿房充填区Ⅳ内形成高强度胶结充填体HB和非胶结充填体NB;所述胶结矿房和非胶结矿房进行充填时，底部10～15m均采用高强度胶结充填，顶部5～10m均采用高强度胶结充填，如图5所示。
[0023]5)在矿体最上部布置最上部充填进路8，自最上部充填进路8向最上部分段的、前一走向的相邻矿房施工最上部充填钻孔9，最上部充填钻孔9的钻孔直径为150～300mm;最上部分段相邻矿房的最上部充填钻孔9相隔20～30m。
[0024]6)开采至最上部一个分段后，在最上部最上部分段矿房内，最上部顶柱7的顶部通过炮孔设计形成最上部顶板，最上部顶板为异型顶板10。图7所示，所述异型顶板10为台阶形，由上台面101、下台面103以及二者之间的连接面102构成;所述上台面101的一侧边界位于最上部充填钻孔9下料口位置下方，最上部充填钻孔9下料口位置点位于上台面101的边界向上2～3m与相邻二步采矿体边界的相交线上;下台面向另一侧呈3～4°的斜向下的坡度，扩散到矿房的边界;所述上台面101的宽度为3～5m，连接面102的垂直高度、即台阶高度为1.5～2m。所述下台面103位于前一走向矿房方向、上台面101位于后一走向矿房方向。
[0025]实施例：本上向连续垂直深孔阶段落矿嗣后充填采矿方法具体如下所述。
[0026]图1-图6所示，矿块沿矿体走向布置，矿体宽度L为160m，将矿体划分为若干连续矿房，胶结矿房和非胶结矿房间隔布设，胶结充填矿房宽度L1为20～25m，非胶结充填矿房宽度L2为20～25m，阶段高度H为60～80m，在距离矿房顶部10～15m的位置设计布置凿岩硐室4与凿岩硐室顶柱6，凿岩硐室顶板与上部阶段底板的距离h为10～15m。
[0027]采用间接开采方式爆破开采胶结充填矿房，在矿房底部拉底堑沟巷道1钻凿上向中深孔3，凿岩硐室4钻凿下向深孔5和上向中深孔3，凿岩硐室4的上向中深孔3底部是以上阶段拉底堑沟巷道1底板为基准位置，形成两侧分别以16～17°与30～31°的坡度向矿房两侧扩散的非对称V型顶板。先爆破拉底堑沟巷道1的上向中深孔，再爆破凿岩硐室4的下向深孔，最后爆破凿岩硐室4的上向中深孔，矿房矿体崩落后从出矿巷道2出矿。自上一分段拉底堑沟巷道1进行空区胶结充填，其中每个矿房单元的底部10～15m采用高强度胶结充填，顶部5～10m采用高强度胶结充填。采用相同的工序但选用隔三采一方式对非胶结充填矿房进行矿体开挖与充填，自下而上先分段开采胶结充填矿房，后开采非胶结充填矿房，在分段高度上胶结充填矿房优先于非胶结充填矿房一个分段高度开采。
[0028]图7所示，开采至最上部分段后，采用异型顶板10接顶方法接顶，根据最上部充填钻孔9下料口位置布设异型顶板10，异型顶板10为台阶形，上台面101位于后一走向的方向，上台面101宽度4m，最上部充填钻孔9下料口位于上台面101边界向上2.5m与相邻矿房边界的相交线上;下台面103位于前一走向的方向，自台阶下沿向前一走向的方向以3.5°的坡度向下倾斜，直至该矿房与前一走向矿房的交界处。
[0029]按照本实施案例进行充填，下部阶段接顶率为100%，最上部阶段接顶率达到93%。
说明书附图(7)
声明：
“上向连续垂直深孔阶段落矿嗣后充填采矿方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
383
编辑：北方有色网
来源：河北钢铁集团矿业有限公司, 华北理工大学
咨询细节
2026年08月06日 ~ 08日 
