权利要求
1.一种下向进路充填
采矿法中首采层开采方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在首采层施工沿矿体走向布置的分层运输巷道，将首采层划分成3n条垂直于矿体走向布置的回采进路，n为大于等于1的整数;
S2、以相邻的三条所述回采进路为单元，位于中间的所述回采进路为一步骤采场，位于两侧的所述回采进路为二步骤采场;先开采并支护所述一步骤采场，开采时在所述一步骤采场顶部处开口向相邻的所述二步骤采场顶板施工沿矿体走向布置的临巷超前支护锚杆，开采并支护所述二步骤采场;所述临巷超前支护锚杆的长度大于所述回采进路的宽度;所述临巷超前支护锚杆的外插角为5°-8°，所述临巷超前支护锚杆的长度比所述回采进路的宽度大2-3m，相邻的所述临巷超前支护锚杆之间的距离为200-300mm。
2.根据权利要求1所述的下向进路充填采矿法中首采层开采方法，其特征在于，开采并支护所述一步骤采场具体为：首先在所述一步骤采场内施工超前圆钢锚杆，接着边开采边支护;所述支护包括在所述一步骤采场内依次进行一次喷砼、施工水泥砂浆锚杆、铺设金属网片、铺设钢带、二次喷砼、铺设钢拱架。
3.根据权利要求2所述的下向进路充填采矿法中首采层开采方法，其特征在于，开采并支护所述二步骤采场具体为：边开采边支护;所述支护包括在所述二步骤采场内依次进行一次喷砼、施工所述水泥砂浆锚杆、铺设所述金属网片、铺设所述钢带、二次喷砼、铺设所述钢拱架。
4.根据权利要求3所述的下向进路充填采矿法中首采层开采方法，其特征在于，若干个所述一步骤采场同时开采;若干个所述二步骤采场同时开采。
5.根据权利要求4所述的下向进路充填采矿法中首采层开采方法，其特征在于，所述一步骤采场开采完毕后随即进行充填;所述二步骤采场开采完毕后随即进行充填。
6.根据权利要求1所述的下向进路充填采矿法中首采层开采方法，其特征在于，在进行步骤S1之前，还包括沿矿体走向将矿体划分盘区，以盘区为单元进行开采，相邻盘区之间施工盘区联络道;在盘区外的围岩中施工沿矿体走向布设的脉外运输巷道;在完成步骤S2之后还包括对其余盘区首采层的开采。
7.根据权利要求4所述的下向进路充填采矿法中首采层开采方法，其特征在于，在至少一组相邻的所述二步骤采场之间布置运输道。
8.根据权利要求3所述的下向进路充填采矿法中首采层开采方法，其特征在于，所述超前圆钢锚杆的直径为30-35mm，长度为3.0-3.5m，环向间距为250-350mm，外插角为3°-5°;所述一次喷砼的厚度为25-35mm，强度为C15;所述水泥砂浆锚杆垂直于所述回采进路壁面布置，所述水泥砂浆锚杆的直径为15-25mm，长度为1.8-2.2m，网度为(0.8-1.2)m×(0.8-1.2)m;所述金属网片的网度为(80-120)mm×(80-120)mm，尺寸为(1.8-2.2)m×(0.8-1.2)m;所述钢带为W型钢带，长度为2.0-2.5m，宽度为200-250mm，厚度为4-6mm，相邻的所述钢带的间距为0.8-1.2m;所述二次喷砼的厚度为25-35mm。
9.根据权利要求1所述的下向进路充填采矿法中首采层开采方法，其特征在于，步骤S1还包括对所述分层运输巷道的支护。
说明书
技术领域
[0001]本申请涉及矿山开采技术领域，具体涉及一种下向进路充填采矿法中首采层开采方法。
背景技术
[0002]为了确保开采安全，极破碎中厚以上矿体大多采用下向进路充填采矿法进行开采。下向进路充填采矿法在实际施工应用时，首采层的施工尤为关键，关系到整个进路盘区能否顺利向下转层继续开采。在极破碎矿岩条件下，围岩自稳能力差，简单的素喷或喷锚网支护方法无法对施工巷道进行有效支撑，难以保障其安全稳定，存在较大的安全风险。目前采用的“超前预支护+喷锚网+钢带+钢拱架”的联合支护方式虽然能对首采层的回采进路起到安全稳定支护，但是每一条回采进路施工前均需先进行主动超前预支护，以确保其在开采过程中的安全性，使得所有回采进路均采用“超前预支护+爆破+采空区二次支护”的循环方式进行开采，严重制约着下向进路充填采矿法采场的开采效率，难以实现高效生产。
发明内容
[0003]鉴于背景技术中存在的技术问题，本申请提供了一种下向进路充填采矿法中首采层开采方法，采用隔二采一的方式先开采位于中间的一步骤采场，在对一步骤采场进行支护的同时对二步骤采场进行超前预支护，减少了二步骤采场中超前预支护和爆破的不断循环，开采效率大幅度提高。
[0004]本申请实施例提供了一种下向进路充填采矿法中首采层开采方法，包括以下步骤：
[0005]S1、在首采层施工沿矿体走向布置的分层运输巷道，将首采层划分成3n条垂直于矿体走向布置的回采进路，n为大于等于1的整数;
[0006]S2、以相邻的三条所述回采进路为单元，位于中间的所述回采进路为一步骤采场，位于两侧的所述回采进路为二步骤采场;先开采并支护所述一步骤采场，开采时在所述一步骤采场顶部处开口向相邻的所述二步骤采场顶板施工沿矿体走向布置的临巷超前支护锚杆，开采并支护所述二步骤采场;所述临巷超前支护锚杆的长度大于所述回采进路的宽度。
[0007]本申请实施例的技术方案中，首先将首采层的矿体划分成预设的3n条回采进路，采用隔二采一的方式先开采位于中间的一步骤采场，在对一步骤采场进行支护的同时对二步骤采场进行超前预支护，使得二步骤采场采用“爆破+采空区二次支护”的循环方式进行，减少了二步骤采场中超前预支护和爆破的不断循环，同时大幅度减少了支护装置和爆破装置的切换频率，且二步骤采场的数量是一步骤采场数量的两倍，相比于传统开采方法，本申请二步骤采场的开采效率大幅度提高，进而提高整个矿体的开采效率，提高产能。
[0008]在一些实施例中，所述临巷超前支护锚杆的外插角为5°-8°，所述临巷超前支护锚杆的长度比所述回采进路的宽度大2-3m，相邻的所述临巷超前支护锚杆之间的距离为200-300mm。
[0009]该实施例中，通过合理设置临巷超前支护锚杆的参数，提高二步骤采场的预支护强度，为二步骤采场的安全高效开采提供有利条件。
[0010]在一些实施例中，开采并支护所述一步骤采场具体为：首先在所述一步骤采场内施工超前圆钢锚杆，接着边开采边支护;所述支护包括在所述一步骤采场内依次进行一次喷砼、施工水泥砂浆锚杆、铺设金属网片、铺设钢带、二次喷砼、铺设钢拱架。
[0011]该实施例中，通过“超前预支护+喷锚网+钢带+钢拱架”的支护方式实现一步骤采场的稳固支护，进而实现一步骤采场在极破碎矿岩条件下的安全高效开采。
[0012]在一些实施例中，开采并支护所述二步骤采场具体为：边开采边支护;所述支护包括在所述二步骤采场内依次进行一次喷砼、施工所述水泥砂浆锚杆、铺设所述金属网片、铺设所述钢带、二次喷砼、铺设所述钢拱架。
[0013]该实施例中，在已经形成二步骤采场超前预支护的前提下，通过“喷锚网+钢带+钢拱架”的支护方式实现二步骤采场的稳固支护，进而实现二步骤采场在极破碎矿岩条件下的安全高效开采。
[0014]在一些实施例中，若干个所述一步骤采场同时开采;若干个所述二步骤采场同时开采。
[0015]该实施例中，通过同时开采若干个一步骤采场，同时开采若干个二步骤采场，大幅度提高了开采效率。
[0016]在些实施例中，所述一步骤采场开采完毕后随即进行充填;所述二步骤采场开采完毕后随即进行充填。
[0017]该实施例中，通过将一步骤采场开采完毕后随即进行充填，不仅减少了一步骤采场和二步骤采场超前预支护的注浆过程，而且为二步骤采场的开采提供有利条件。
[0018]在一些实施例中，在进行步骤S1之前，还包括沿矿体走向将矿体划分盘区，以盘区为单元进行开采，相邻盘区之间施工盘区联络道;在盘区外的围岩中施工沿矿体走向布设的脉外运输巷道;在完成步骤S2之后还包括对其余盘区首采层的开采。
[0019]该实施例中，通过合理划分盘区，并在盘区中合理设置不同巷道，对生产区域进行合理规划，优化生产系统，提高开采效率。
[0020]在一些实施例中，在至少一组相邻的所述二步骤采场之间布置运输道。
[0021]该实施例中，通过布置运输道，缩短矿石的运输路线，便于快速出矿，提高开采效率。
[0022]在一些实施例中，所述超前圆钢锚杆的直径为30-35mm，长度为3.0-3.5m，环向间距为250-350mm，外插角为3°-5°;所述一次喷砼的厚度为25-35mm，强度为C15;所述水泥砂浆锚杆垂直于所述回采进路壁面布置，所述水泥砂浆锚杆的直径为15-25mm，长度为1.8-2.2m，网度为(0.8-1.2)m×(0.8-1.2)m;所述金属网片的网度为(80-120)mm×(80-120)mm，尺寸为(1.8-2.2)m×(0.8-1.2)m;所述钢带为W型钢带，长度为2.0-2.5m，宽度为200-250mm，厚度为4-6mm，相邻的所述钢带的间距为0.8-1.2m;所述二次喷砼的厚度为25-35mm。
[0023]该实施例中，通过合理设置不同支护组件的参数，实现回采进路的安全支护，为回采进路的安全高效开采提供有利条件。
[0024]在一些实施例中，步骤S1还包括对所述分层运输巷道的支护。
[0025]该实施例中，通过对分层运输巷道的支护，保障首采层的分层运输巷道长时间安全稳定，进而为首采层的开采提供有利条件。
[0026]上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对本申请中所使用的附图作简单介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本申请实施例中下向进路充填采矿法盘区首采层布置示意图;图1的a为布置了3n条回采进路的首采层示意图;图1的b为布置了3n+1条回采进路的首采层示意图;
[0029]图2为本申请实施例中一步骤采场的全断面图;
[0030]图3为本申请实施例中一步骤采场的侧视图;
[0031]图4为本申请实施例中回采进路支护断面的正视图;
[0032]图5为本申请实施例中回采进路支护断面的俯视图;
[0033]图6为本申请实施例中螺纹螺母搭接结构的示意图;
[0034]图7为图2中A处的放大图;
[0035]附图标记说明：1-分层运输巷道;2-回采进路;3-临巷超前支护锚杆;4-超前圆钢锚杆;5-水泥砂浆锚杆;6-金属网片;7-钢带;8-钢拱架;9-盘区联络道;10-围岩;11-脉外运输巷道;12-螺纹螺母搭接结构;13-运输道;14-托盘;21-一步骤采场;22-二步骤采场;81-立柱;82-拱圈;121-T字形螺栓;122-螺母;123-小垫片;124-大垫片。
具体实施方式
[0036]下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。
[0037]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请;本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
[0038]在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0039]在本申请实施例的描述中，技术术语“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“顶”“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。
[0040]在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体;也可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。
[0041]极破碎中厚以上矿体大多采用下向进路充填采矿法进行开采，下向进路充填采矿法首采层的施工尤为关键，目前采用的“超前预支护+喷锚网+钢带+钢拱架”的联合支护方式虽然能对首采层的回采进路起到安全稳定支护，但是每一条回采进路均采用“超前预支护+爆破+采空区二次支护”的循环方式进行开采，开采效率低。
[0042]为了解决每一条回采进路均采用“超前预支护+爆破+采空区二次支护”的循环方式进行开采使得开采效率低的技术问题，本申请提供了一种下向进路充填采矿法中首采层开采方法，首先将首采层的矿体划分成3n条回采进路，采用隔二采一的方式先开采位于中间的一步骤采场，在对一步骤采场进行支护的同时对二步骤采场进行超前预支护，有效保障一步骤采场和二步骤采场顶板的稳定性，确保了二步骤采场在开采前具备稳固的顶板环境，使得二步骤采场采用“爆破+采空区二次支护”的循环方式进行，减少了二步骤采场中超前预支护和爆破的不断循环，同时大幅度减少了支护装置和爆破装置的切换频率，且二步骤采场的数量是一步骤采场数量的两倍，相比于传统开采方法，提高了二步骤采场的施工效率，促进了极破碎矿岩条件下二步骤采场的高效开采，该设计方案不仅提升了支护效果的可靠性，而且为应对极为破碎的矿岩和复杂地质条件下的下向进路充填采矿法的高效实施提供了技术保障，具有广泛的应用前景和推广价值。
[0043]请参照图1-图7，为本身申请实施例提供的一种下向进路充填采矿法中首采层开采方法，包括以下步骤：
[0044]S1、在首采层施工沿矿体走向布置的分层运输巷道1，将首采层划分成3n条垂直于矿体走向布置的回采进路2，n为大于等于1的整数。具体地，图1中X轴方向即为沿矿体走向，Y轴方向即为垂直于矿体走向。
[0045]S2、以相邻的三条回采进路2为单元，位于中间的回采进路2为一步骤采场21，位于两侧的回采进路2为二步骤采场22;先开采并支护一步骤采场21，开采时在一步骤采场21进路顶部处开口向相邻的二步骤采场22顶板施工若干条沿矿体走向布置的临巷超前支护锚杆3，开采并支护二步骤采场22;临巷超前支护锚杆3的长度大于回采进路2的宽度。如图1的a所示，进路201-进路203为一个单元，其中进路202为一步骤采场21，进路201和进路203为二步骤采场22;进路204-进路206为一个单元，其中进路205为一步骤采场21，进路204和进路206为二步骤采场22，……，以此类推，进路201-进路215的宽度相同，即断面相同;进路216-进路230的宽度相同。具体地，如图4和图5所示，在一步骤采场21内完成预设距离的爆破和出矿后，在对一步骤采场21的采空区进行支护的同时，在一步骤采场21顶部位置开口向相邻的两个二步骤采场22的进路顶板施工钻孔并安装临巷超前支护锚杆3，形成二步骤采场22的超前预支护，在二步骤采场22开采过程中，无需再进行超前预支护，即本申请的一步骤采场21采用“超前预支护+爆破+采空区二次支护”的循环方式进行，二步骤采场22采用“爆破+采空区二次支护”的循环方式进行，二步骤采场22开采过程中减少了超前预支护和爆破的不断循环。传统的开采方法中，每条回采进路2开采过程中，均需要沿回采进路2的开挖轮廓线以外插角向拱形前方先进行超前钻孔施工，钻孔施工完成后再安装超前圆钢锚杆4形成超前预支护，即每条回采进路2均采用“超前预支护+爆破+采空区二次支护”的循环方式进行。
[0046]在本申请实施例的技术方案中，首先将首采层的矿体划分成预设的3n条回采进路2，将相邻的三条回采进路2作为一个单元，采用隔二采一的方式先开采位于中间的一步骤采场21，在对一步骤采场21进行支护的同时向相邻的两个二步骤采场22的顶板施工临巷超前支护锚杆3对二步骤采场22进行超前预支护，即在一步骤采场21的采空区进行支护的同时直接对二步骤采场22顶部进行超前预支护，相比于传统的每条回采进路2均采用“超前预支护+爆破+采空区二次支护”的循环方式开采，本申请在一步骤采场21内向两侧施工的临巷超前支护锚杆3可对相邻的二步骤采场22顶板提供有效支撑，确保相邻的二步骤采场22在开采前具备稳固的顶板环境，使得二步骤采场22采用“爆破+采空区二次支护”的循环方式进行，减少了二步骤采场22中超前预支护和爆破的不断循环，有助于提高二步骤采场22的施工效率，进而大幅度提高开采效率;其次，二步骤采场22无需进行超前预支护和爆破的不断循环，大幅度减少了支护装置和爆破装置的切换频率(且由于回采进路2的空间有限，支护装置和爆破装置在切换过程中还需要将支护装置移出回采进路2)，进一步提高开采效率;再者，本申请的隔二采一的方式使得二步骤采场22的数量多于一步骤采场21的数量(二步骤采场22的数量基本为一步骤采场21数量的两倍)，相比于传统开采方法，本申请二步骤采场22的开采效率大幅度提高，进而提高整个矿体的开采效率，提高产能。另外，本申请的二步骤采场22的超前预支护是在一步骤采场21的开采过程中完成的，因此二步骤采场22每次向前掘进的距离增加，从而减少了“爆破+采空区二次支护”的循环次数，进一步提高了开采效率。即本申请通过优化首采层回采进路2的支护结构和支护方法，提高了支护和开采效率，为极破碎矿岩条件下首采层的高效开采提供了有力支持。可以理解地，一步骤采场21在支护采空区时需要对二步骤采场22进行超前预支护，这虽然会增加一步骤采场21的开采时间，但是整体来看，二步骤采场22缩短的时间明显更多，综合分析，本申请的方法大幅度提高了开采效率。
[0047]进一步地，在本申请实施例中，如图4所示，临巷超前支护锚杆3的外插角为5°-8°，优选为6°;临巷超前支护锚杆3的长度比回采进路2的宽度大2-3m，临巷超前支护锚杆3是直径为30-35mm的圆钢，直径优选为32mm;相邻的临巷超前支护锚杆3之间的距离为200-300mm，具体地，回采进路2的净宽度为3m，临巷超前支护锚杆3的长度为6m。
[0048]在本申请实施例的技术方案中，通过合理设置临巷超前支护锚杆3的外插角、相邻临巷超前支护锚杆3的距离以及临巷超前支护锚杆3的长度，提高二步骤采场22的预支护强度，确保二步骤采场22顶板的稳定性，为二步骤采场22的安全高效开采提供有利条件。通过合理控制相邻的临巷超前支护锚杆3之间的距离，在实现二步骤采场22顶板稳固支护的同时，避免临巷超前支护锚杆3过密而增加支护成本。
[0049]进一步地，在本申请实施例中，如图2所示，开采并支护一步骤采场21具体为：首先在一步骤采场21内施工超前圆钢锚杆4，接着边开采边支护;支护包括在一步骤采场21内依次进行一次喷砼、施工水泥砂浆锚杆5、铺设金属网片6、铺设钢带7、二次喷砼、铺设钢拱架8。回采进路2为临时性施工工程，其按设计长度施工完成后即进行充填处理，故进行超前支护时可采用不注浆的形式，一步骤采场21可按照“超前预支护+喷锚网+钢带+钢拱架”的支护方式正常开采。具体地，在一步骤采场21的开口位置沿开挖轮廓线以外插角向拱形前方先进行超前钻孔施工，钻孔施工完成后安装超前圆钢锚杆4形成超前预支护;接着边开采边支护，开采预设距离后，立即进行通风和出渣，随即对全断面进行一次喷砼，一次喷砼完成后进行水泥砂浆锚杆5的钻孔施工，水泥砂浆锚杆5插入孔内后进行金属网片6和钢带7的铺设，钢带7沿一步骤采场21的走向设置，钢带7与水泥砂浆锚杆5进行搭接，最后在水泥砂浆锚杆5靠近一步骤采场21的一端安装托盘14，使托盘14压覆金属网片6和钢带7，从而完成“喷锚网+钢带”的施工;接着进行二次喷砼作业，确保二次喷砼层的表面较为平整，并且水泥砂浆锚杆5、金属网片6以及钢带7等支护构件基本无裸露现象，达到支护安全标准;最后进行钢拱架8的安装。钢拱架8包括一组立柱81和拱圈82，立柱81和拱圈82的连接处设有螺纹螺母搭接结构12;立柱81和拱圈82均采用型号为25a的工字钢。如图6所示，螺纹螺母搭接结构12包括T字形螺栓121和螺母122，立柱81和拱圈82的连接处均设有通孔，T字形螺栓121穿过立柱81和拱圈82上设置的通孔，并通过螺母122固定，实现立柱81和拱圈82的可拆卸连接;T字形螺栓121与立柱81的接触处设有大垫片124;螺母122与拱圈82的接触处设有小垫片123。一步骤采场21的采空区支护完成后，在一步骤采场21顶部处开口向相邻的二步骤采场22顶板施工沿矿体走向布置的临巷超前支护锚杆3，形成二步骤采场22的超前预支护。
[0050]在本申请实施例的技术方案中，通过“超前预支护+喷锚网+钢带+钢拱架”的支护方式实现一步骤采场21的稳固支护，进而实现一步骤采场21在极破碎矿岩条件下的安全高效开采。通过在一步骤采场21采空区支护过程中对二步骤采场22进行超前预支护，为二步骤采场22的安全高效开采提供有利条件。通过在立柱81和拱圈82的连接处设置螺纹螺母搭接结构12，方便立柱81和拱圈82的拆卸与安装。
[0051]进一步地，在本申请实施例中，开采并支护二步骤采场22具体为：边开采边支护;支护包括在二步骤采场22内依次进行一次喷砼、施工水泥砂浆锚杆5、铺设金属网片6、铺设钢带7、二次喷砼、铺设钢拱架8。具体地，在二步骤采场22开采预设距离后，立即进行通风和出渣，随即对全断面进行一次喷砼，一次喷砼完成后进行水泥砂浆锚杆5的钻孔施工，水泥砂浆锚杆5插入孔内后进行金属网片6和钢带7的铺设，钢带7沿二步骤采场22的走向设置，钢带7与水泥砂浆锚杆5进行搭接，最后在水泥砂浆锚杆5靠近二步骤采场22的一端安装托盘14，使托盘14压覆金属网片6和钢带7，从而完成“喷锚网+钢带”的施工;接着进行二次喷砼作业，确保二次喷砼层的表面较为平整，并且水泥砂浆锚杆5、金属网片6以及钢带7等支护构件基本无裸露现象，达到支护安全标准;最后进行钢拱架8的安装。
[0052]在本申请实施例的技术方案中，在已经形成二步骤采场22超前预支护的前提下，通过“喷锚网+钢带+钢拱架”的支护方式实现二步骤采场22的稳固支护，进而实现二步骤采场22在极破碎矿岩条件下的安全高效开采。
[0053]进一步地，在本申请实施例中，若干个一步骤采场21同时开采;若干个二步骤采场22同时开采。
[0054]在本申请实施例的技术方案中，通过同时开采若干个一步骤采场21，同时开采若干个二步骤采场22，大幅度提高了开采效率。
[0055]进一步地，在本申请实施例中，一步骤采场21开采完毕后随即进行充填;二步骤采场22开采完毕后随即进行充填。
[0056]在本申请实施例的技术方案中，通过将一步骤采场21和二步骤采场22开采完毕后随即进行充填，不仅减少了一步骤采场21和二步骤采场22超前预支护的注浆过程，而且为二步骤采场22的开采提供有利条件，实现二步骤采场22的高效安全开采。
[0057]进一步地，在本申请实施例中，如图1所示，在进行步骤S1之前，还包括沿矿体走向将矿体划分盘区，以盘区为单元进行开采，相邻盘区之间施工盘区联络道9;在盘区外的围岩10中施工沿矿体走向布设的脉外运输巷道11;在完成步骤S2之后还包括对其余盘区首采层的开采。可以理解地，开采前需要提前施工矿石主运输巷、回风巷等采准切割工程，以保障开采过程新鲜风流的流通以及矿石的顺利运出，这些采准切割工程为下向进路充填采矿法的常规设置，在此不再赘述。
[0058]在本申请实施例的技术方案中，通过合理划分盘区，并在盘区中合理设置不同巷道，对生产区域进行合理规划，优化生产系统，提高开采效率。
[0059]进一步地，在本申请实施例中，如图1所示，在至少一组相邻的二步骤采场22之间布置运输道13。具体地，运输道13设置在靠近脉外运输巷道11的一侧的矿体中。矿石通过分层运输巷道1、盘区联络道9以及运输道13运输至脉外运输巷道11出矿。如图1的a所示，当设置运输道13后，为了将首采层划分成3n条回采进路2，进路201-进路215的宽度相同，进路216-进路230的宽度相同，进路216-进路230的宽度略大于进路201-进路215的宽度。如图1的b所示，当设置运输道13后，如果为了确保所有的回采进路2的宽度相同，此时进路231作为一步骤采场21进行开采。
[0060]在本申请实施例的技术方案中，通过在至少一组相邻的二步骤采场22之间布置运输道13，缩短矿石的运输路线，便于快速出矿，提高开采效率。
[0061]进一步地，在本申请实施例中，如图2所示，一步骤采场21中的超前圆钢锚杆4的直径为30-35mm，长度为3.0-3.5m，环向间距为250-350mm，外插角为3°-5°，优选地，超前圆钢锚杆4的直径为32mm，长度为3m，环向间距为300mm，外插角为4°;所有的回采进路2一次喷砼的厚度为25-35mm，优选为30mm，强度为C15;水泥砂浆锚杆5垂直于回采进路2壁面布置，水泥砂浆锚杆5的直径为15-25mm，长度为1.8-2.2m，网度为(0.8-1.2)m×(0.8-1.2)m，优选地，水泥砂浆锚杆5的直径为20mm，长度为2m，网度1m×1m;金属网片6的网度为(80-120)mm×(80-120)mm，尺寸为(1.8-2.2)m×(0.8-1.2)m，优选地，金属网片6的网度为100mm×100mm，尺寸为2m×1m，金属网片6采用直径为8mm的钢筋焊接而成;钢带7为W型钢带，长度为2.0-2.5m，宽度为200-250mm，厚度为4-6mm，优选地，钢带7的长度为2m，宽度为220mm，厚度为5mm，相邻的钢带7的间距为0.8-1.2m，优选为1m;在局部较为破碎区域可适当缩小相邻的钢拱架8之间的间距，拱圈82按照回采进路2的拱形形状来加工。二次喷砼的厚度为25-35mm。相邻的钢拱架8之间的距离(即步距)为0.8-1.2m，优选为1m。
[0062]在本申请实施例的技术方案中，通过合理设置超前圆钢锚杆4、水泥砂浆锚杆5、金属网片6、钢带7、一次喷砼以及二次喷砼的参数，实现回采进路2的安全支护，为回采进路2的安全高效开采提供有利条件。通过合理控制相邻的钢拱架8之间的距离，在实现稳固支护的同时，避免钢拱架8过密而增加支护成本。
[0063]进一步地，在本申请实施例中，步骤S1还包括对分层运输巷道1的支护。具体地，在分层运输巷道1的开口位置沿开挖轮廓线以外插角向拱形前方先进行超前钻孔施工，钻孔施工完成后安装超前注浆锚杆形成超前预支护，接着进行注浆施工，待浆液凝固后进行分层运输巷道1的掘进作业;分层运输巷道1掘进后立即进行通风和出渣，随即对全断面进行一次喷砼作业;一次喷砼完成后进行水泥砂浆锚杆5的钻孔施工，水泥砂浆锚杆5插入孔内后进行金属网片6和钢带7的铺设，钢带7沿分层运输巷道1的走向设置，钢带7与水泥砂浆锚杆5进行搭接，从而完成“喷锚网+钢带”的施工;接着进行二次喷砼作业，确保二次喷砼层的表面较为平整，并且水泥砂浆锚杆5、金属网片6以及钢带7等支护构件基本无裸露现象，达到支护安全标准;接着安装钢拱架8，钢拱架8的尺寸根据分层运输巷道1的尺寸设置。超前注浆锚杆为中空无缝钢管，超前注浆锚杆的外径为30-35mm，壁厚为5-7mm，长度为3.0-3.5m，环向间距为250-350mm，外插角为3°-5°，优选地，超前注浆锚杆的外径为32mm，壁厚为6mm，长度为3m，环向间距为300mm，外插角为4°。
[0064]在本申请实施例的技术方案中，采用“超前注浆+全断面喷锚网+钢带+钢拱架”的联合支护方式实现首采层的分层运输巷道1的支护，该支护方式主动支护效果好，支护强度大，能够保障首采层的分层运输巷道1长时间安全稳定。
[0065]请一并参阅图1至图7，根据本申请的一个或者多个实施例，本申请首先将首采层的矿体划分成3n条回采进路2，将相邻的三条回采进路2作为一个单元，采用隔二采一的方式先开采位于中间的一步骤采场21，在对一步骤采场21进行支护的同时对相邻的两个二步骤采场22进行超前预支护，使得二步骤采场22采用“爆破+采空区二次支护”的循环方式进行，减少了二步骤采场22中超前预支护和爆破的不断循环，同时大幅度减少了支护装置和爆破装置的切换频率，且二步骤采场22的数量是一步骤采场21数量的两倍，该方法不仅提升了支护效果的可靠性，且二步骤采场22的开采效率大幅度提高，进而提高整个矿体的开采效率，提高产能。
[0066]下面通过具体的实施例对本发明进行详细说明。
[0067]实施例1
[0068]一种下向进路充填采矿法中首采层开采方法，包括以下步骤：
[0069]S1、如图1的a所示，在首采层施工沿矿体走向布置的分层运输巷道1，将首采层划分成30条垂直于矿体走向布置的回采进路2。
[0070]S2、以相邻的三条回采进路2为单元，位于中间的回采进路2为一步骤采场21，位于两侧的回采进路2为二步骤采场22。具体地，进路201-进路203为一个单元，其中进路202为一步骤采场21，进路201和进路203为二步骤采场22;进路204-进路206为一个单元，其中进路205为一步骤采场21，进路204和进路206为二步骤采场22，……，以此类推，划分为10个单元。
[0071]先开采并支护一步骤采场21，开采时在一步骤采场21进路顶部处开口向相邻的二步骤采场22顶板施工若干条沿矿体走向布置的临巷超前支护锚杆3，开采并支护二步骤采场22。具体地，进路201-进路215的毛断面尺寸为3.8m×3.3m，支护后净断面的尺寸为3.2×3.0m;进路216-进路230的毛断面宽度和净断面宽度比进路201-进路215的毛断面宽度和净断面宽度略宽，进路216-进路230的毛断面高度和净断面高度与进路201-进路215的毛断面高度和净断面高度相同。
[0072]一步骤采场21中的超前圆钢锚杆4的直径为32mm，长度为3m，环向间距为300mm，外插角为4°，超前圆钢锚杆4的开口间距为2m，二步骤采场22中临巷超前支护锚杆3的外插角为6°，临巷超前支护锚杆3是直径为32mm的圆钢;相邻的临巷超前支护锚杆3之间的距离为300mm，临巷超前支护锚杆3的长度为6m(由于进路216-进路230的宽度比进路201-进路215的宽度略大，因此所有二步骤采场22中所用的超前支护锚杆3的长度相同，减少不同超前支护锚杆3制作难度)。本申请开采完30条20m长的回采进路2耗时预估为360天，使用的超前圆钢锚杆4和临巷超前支护锚杆3的锚杆成本预估为30万元，整个回采过程一步骤采场21和二步骤采场22的支护稳定性均较好。可以理解地，不同的盘区可以同时进行开采，以缩短开采整个矿体的耗时。开采过程的支护参数的设置根据具体的矿山而定。
[0073]若按照传统的方法进行回采，即所有的回采进路2均采用“超前预支护+爆破+采空区二次支护”的循环方式进行，采用隔一采一的方式进行，先采一步骤采场21，再采二步骤采场22，采完30条20m长的回采进路2耗时预估为470天，使用的超前圆钢锚杆4的锚杆成本预估为37万元。
[0074]需要说明的是，本申请不限定于上述实施方式。上述实施方式仅为示例，在本申请的技术方案范围内具有与技术思想实质相同的构成、发挥相同作用效果的实施方式均包含在本申请的技术范围内。此外，在不脱离本申请主旨的范围内，对实施方式施加本领域技术人员能够想到的各种变形、将实施方式中的一部分构成要素加以组合而构筑的其它方式也包含在本申请的范围内。
说明书附图(7)
声明：
“下向进路充填采矿法中首采层开采方法” 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)
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编辑：北方有色网
来源：长沙矿山研究院有限责任公司
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