权利要求
1.一种矿岩顶板侧帮联合预处理的中深孔
采矿法，其特征在于，包括以下步骤：
垂直矿体走向布置分段中深孔采场，布置采场采准工程;
采场回采前，先加固采场顶板，然后将采场顶板与上中段矿岩分离，并使两相邻的同中段采场矿岩也相互分离;
在采场稳固区域布设采切工程及中深孔，进行崩矿作业;
崩矿后完成出矿，经空区扫描优化工艺参数后，对采空区进行胶结充填，待充填体养护达标后再开展相邻采场作业。
2.根据权利要求1所述的一种矿岩顶板侧帮联合预处理的中深孔采矿法，其特征在于，在步骤垂直矿体走向布置分段中深孔采场，布置采场采准工程后，所述的矿岩顶板侧帮联合预处理的中深孔采矿法还包括：
在相邻采场顶部交界位置掘进顶板侧帮预处理巷道。
3.根据权利要求2所述的一种矿岩顶板侧帮联合预处理的中深孔采矿法，其特征在于，所述采场回采前，先加固采场顶板，然后将采场顶板与上中段矿岩分离，并使两相邻的同中段采场矿岩也相互分离包括：
通过所述顶板侧帮预处理巷道对采场顶板及侧帮进行复合预支护;
将采场顶板与上中段矿岩分离，并使两相邻的同中段采场矿岩也相互分离。
4.根据权利要求2所述的一种矿岩顶板侧帮联合预处理的中深孔采矿法，其特征在于，所述采场回采前，先加固采场顶板，然后将采场顶板与上中段矿岩分离，并使两相邻的同中段采场矿岩也相互分离包括：
通过所述顶板侧帮预处理巷道施工水平注浆孔及垂直注浆孔，并向所述水平注浆孔及垂直注浆孔内进行注浆加固;
将采场顶板与上中段矿岩分离，并使两相邻的同中段采场矿岩也相互分离。
5.根据权利要求4所述的一种矿岩顶板侧帮联合预处理的中深孔采矿法，其特征在于，所述将采场顶板与上中段矿岩分离，并使两相邻的同中段采场矿岩也相互分离包括：
通过所述顶板侧帮预处理巷道施工水平预裂孔及垂直预裂孔，在所述水平预裂孔及垂直预裂孔实施预裂爆破，使采场顶板与上中段矿岩分离，并使两相邻的同中段采场矿岩也相互分离。
6.根据权利要求5所述的一种矿岩顶板侧帮联合预处理的中深孔采矿法，其特征在于，所述水平预裂孔邻近于所述水平注浆孔设置，所述垂直预裂孔邻近于所述垂直注浆孔设置，以利用所述水平注浆孔以及垂直注浆孔作为预裂空孔实施预裂爆破。
7.根据权利要求2所述的一种矿岩顶板侧帮联合预处理的中深孔采矿法，其特征在于，在所述采场回采前，先加固采场顶板，然后将采场顶板与上中段矿岩分离，并使两相邻的同中段采场矿岩也相互分离之后，所述的一种矿岩顶板侧帮联合预处理的中深孔采矿法还包括：
在所述顶板侧帮预处理巷道内施工注浆锚索孔，安装注浆长锚索，回采前将相邻同排注浆长锚索连接形成整体支撑结构。
8.根据权利要求3所述的一种矿岩顶板侧帮联合预处理的中深孔采矿法，其特征在于，所述通过所述顶板侧帮预处理巷道对采场顶板及侧帮进行复合预支护包括：
在所述顶板侧帮预处理巷道内，沿采场顶板及侧帮的预设排布方式施工锚杆;
将金属网片铺设于采场顶板及侧帮表面，将网片与锚杆外露端部固定连接，形成表层防护结构;
向顶板及侧帮的围岩表面喷射混凝土，使混凝土完全覆盖网片，并填充围岩表面裂隙。
9.根据权利要求1所述的一种矿岩顶板侧帮联合预处理的中深孔采矿法，其特征在于，所述在采场稳固区域布设采切工程及中深孔，进行崩矿作业中，将采场分为一步骤采场以及二步骤采场，其中，一步骤采场按隔一采一开采并充填后，二步骤采场按隔三采一开采。
10.根据权利要求2所述的一种矿岩顶板侧帮联合预处理的中深孔采矿法，其特征在于，在本中段采场内矿体回采结束并转入上部中段采场进行回采时，所述顶板侧帮预处理巷道复用为上部中段出矿巷道。
说明书
技术领域
[0001]本申请属于矿山工程技术领域，尤其涉及一种矿岩顶板侧帮联合预处理的中深孔采矿法。
背景技术
[0002]矿体的形态规整度、厚度与倾角参数、岩体力学性质以及围岩稳定性等因素，均会对工艺的适配性产生关键影响。因此，并非所有金属矿体资源都能满足高效采矿工艺的应用要求，以矿岩质量中等偏差的急倾斜厚大矿体为例，这类矿体在采用分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法开采时，采场顶板易发生垮冒，采场侧帮易出现垮肚子现象。
发明内容
[0003]鉴于背景技术中存在的技术问题，本申请提供了一种矿岩顶板侧帮联合预处理的中深孔采矿法，包括以下步骤：
垂直矿体走向布置分段中深孔采场，布置采场采准工程;
采场回采前，先加固采场顶板，然后将采场顶板与上中段矿岩分离，并使两相邻的同中段采场矿岩也相互分离;
在采场稳固区域布设采切工程及中深孔，进行崩矿作业;
崩矿后完成出矿，经空区扫描优化工艺参数后，对采空区进行胶结充填，待充填体养护达标后再开展相邻采场作业。
[0004]在一些实施方式中，在步骤垂直矿体走向布置分段中深孔采场，布置采场采准工程后，所述的矿岩顶板侧帮联合预处理的中深孔采矿法还包括：
在相邻采场顶部交界位置掘进顶板侧帮预处理巷道。
[0005]在一些实施方式中，所述采场回采前，先加固采场顶板，然后将采场顶板与上中段矿岩分离，并使两相邻的同中段采场矿岩也相互分离包括：
通过所述顶板侧帮预处理巷道对采场顶板及侧帮进行复合预支护;
将采场顶板与上中段矿岩分离，并使两相邻的同中段采场矿岩也相互分离。
[0006]在一些实施方式中，所述采场回采前，先加固采场顶板，然后将采场顶板与上中段矿岩分离，并使两相邻的同中段采场矿岩也相互分离包括：
通过所述顶板侧帮预处理巷道施工水平注浆孔及垂直注浆孔，并向所述水平注浆孔及垂直注浆孔内进行注浆加固;
将采场顶板与上中段矿岩分离，并使两相邻的同中段采场矿岩也相互分离。
[0007]在一些实施方式中，所述将采场顶板与上中段矿岩分离，并使两相邻的同中段采场矿岩也相互分离包括：
通过所述顶板侧帮预处理巷道施工水平预裂孔及垂直预裂孔，在所述水平预裂孔及垂直预裂孔实施预裂爆破，使采场顶板与上中段矿岩分离，并使两相邻的同中段采场矿岩也相互分离。
[0008]在一些实施方式中，所述水平预裂孔邻近于所述水平注浆孔设置，所述垂直预裂孔邻近于所述垂直注浆孔设置，以利用所述水平注浆孔以及垂直注浆孔作为预裂空孔实施预裂爆破。
[0009]在一些实施方式中，在所述采场回采前，先加固采场顶板，然后将采场顶板与上中段矿岩分离，并使两相邻的同中段采场矿岩也相互分离之后，所述的一种矿岩顶板侧帮联合预处理的中深孔采矿法还包括：
在所述顶板侧帮预处理巷道内施工注浆锚索孔，安装注浆长锚索，回采前将相邻同排注浆长锚索连接形成整体支撑结构。
[0010]在一些实施方式中，所述通过所述顶板侧帮预处理巷道对采场顶板及侧帮进行复合预支护包括：
在所述顶板侧帮预处理巷道内，沿采场顶板及侧帮的预设排布方式施工锚杆;
将金属网片铺设于采场顶板及侧帮表面，将网片与锚杆外露端部固定连接，形成表层防护结构;
向顶板及侧帮的围岩表面喷射混凝土，使混凝土完全覆盖网片，并填充围岩表面裂隙。
[0011]在一些实施方式中，所述在采场稳固区域布设采切工程及中深孔，进行崩矿作业中，将采场分为一步骤采场以及二步骤采场，其中，一步骤采场按隔一采一开采并充填后，二步骤采场按隔三采一开采。
[0012]在一些实施方式中，在本中段采场内矿体回采结束并转入上部中段采场进行回采时，所述顶板侧帮预处理巷道复用为上部中段出矿巷道。
附图说明
[0013]图1是本申请实施方式所提供的一种矿岩顶板侧帮联合预处理的中深孔采矿法的结构示意图;
图2是图1中A处的放大图;
图3是本申请实施方式所提供的一种矿岩顶板侧帮联合预处理的中深孔采矿法的Ⅱ-Ⅱ截面的示意图;
图4是本申请实施方式所提供的一种矿岩顶板侧帮联合预处理的中深孔采矿法的Ⅲ-Ⅲ截面的示意图;
图5是本申请实施方式所提供的一种矿岩顶板侧帮联合预处理的中深孔采矿法的Ⅳ-Ⅳ截面的示意图;
图6是本申请实施方式所提供的一种矿岩顶板侧帮联合预处理的中深孔采矿法的Ⅴ-Ⅴ截面的示意图;
图7是本申请实施方式所提供的一种矿岩顶板侧帮联合预处理的中深孔采矿法的Ⅵ-Ⅵ截面的示意图;
图8是本申请实施方式所提供的一种矿岩顶板侧帮联合预处理的中深孔采矿法的Ⅵ-Ⅵ截面在注浆长锚索利用锚索专用机械接驳器连接之后的结构示意图。
[0014]附图标记说明：1、出矿巷道;2、中段凿岩巷;3、分段运输巷;4、分段凿岩巷;5、矿体;6、中段运输巷;7、装矿进路;8、水平预裂孔;9、垂直预裂孔;10、垂直注浆孔;11、注浆长锚索;12、锚杆;13、顶板侧帮预处理巷道;14、溜井;15、水平注浆孔;16、锚索专用机械接驳器;17、上向扇形中深孔;18、崩落矿石。
具体实施方式
[0015]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。
[0016]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。
[0017]在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0018]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。
[0019]在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0020]在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。
[0021]在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”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。
[0022]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。
[0023]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0024]参照图1至图8，一种矿岩顶板侧帮联合预处理的中深孔采矿法，包括以下步骤：
S101、垂直矿体走向布置分段中深孔采场，布置采场采准工程;
具体的，垂直矿体走向布置分段中深孔采场，指采场的长轴延伸方向与矿体的走向方向呈90°垂直关系，同时将矿体按预设高度划分为多个独立分段，每个分段内采场采用中深孔凿岩设备施工爆破孔，通过爆破实现矿石崩落。
[0025]示例性的，先沿矿体5走向施工中段运输巷6，作为中段层面的核心运输通道;再垂直于中段运输巷6掘进中段凿岩巷2，使中段凿岩巷2与各预设分段采场的规划位置对应，搭建中段层面的作业基础框架;
按20~25m的预设分段高度，在各分段内施工分段运输巷3，并通过溜井14将分段运输巷3与中段运输巷6连通，实现上下层面的矿石转运衔接;随后垂直于分段运输巷3掘进分段凿岩巷4，直至延伸至矿体5边界，为后续中深孔凿岩作业预留操作空间;
基于分段凿岩巷4的位置，向矿体5方向掘进出矿巷道1，在出矿巷道1施工装矿进路7，使装矿进路7直接抵近矿体5的开采边界，构建完整的出矿作业通道;
最后在左右邻近采场的顶部交界位置，掘进顶板侧帮预处理巷道13，该巷道平行于中段凿岩巷2布置，一端与本中段的充填回风系统连通，另一端预留接口用于上部中段采场出矿巷道1的复用，完成采准工程的全流程布置。
[0026]S102、采场回采前，先加固采场顶板，然后将采场顶板与上中段矿岩分离，并使两相邻的同中段采场矿岩也相互分离;
具体的，采场顶板指矿体上部未开采矿岩及周围岩体，该部位承载上部矿岩自重，并传递应力，当矿岩质量中等偏差时，该部位是稳定性薄弱的核心风险点。
[0027]上中段矿岩指当前开采中段正上方相邻中段的矿岩区域，采矿工程中按预设高度将矿体水平划分为多个中段，可以理解为一个中段为一个组织开采、运输、支护等作业的单元，上中段矿岩是施加于当前采场顶板的主要荷载来源之一。
[0028]同中段采场指与当前开采采场处于同一水平中段的相邻采场。
[0029]使矿岩相分离指通过预裂爆破、机械切割等技术手段，在目标矿岩区域间形成连续的分离界面，切断矿岩间的应力传递路径，使不同区域矿岩形成独立受力单元的工艺操作。
[0030]基于上述解释，本做法是针对矿岩质量中等偏差的急倾斜厚大矿体开采中易出现的顶板垮冒、侧帮垮肚子等问题的优化，通过先加固、后分离的组合工艺，从提升自身承载能力和隔离外部扰动荷载两方面解决矿岩力学性能差、围岩稳定性不足的问题，为后续高效、安全采矿创造基础条件。
[0031]采场顶板加固直接对于原本质量中等偏差的顶板围岩进行加强，使其具备足够承载上部矿岩压力的能力。
[0032]将采场顶板与上中段矿岩分离可隔绝上中段矿岩自重及变形产生的附加应力，避免上部荷载直接作用于当前采场顶板;两相邻同中段采场矿岩分离则能防止相邻采场开采时的应力释放、围岩变形对当前采场侧帮产生挤压扰动，二者结合从空间上划分将完整矿体划分为独立受力单元，从而解决传统工艺中侧帮垮肚子风险，其中，垮肚子指巷道或隧道两侧帮壁在高地应力或软岩条件下，中部区域像肚子一样向外鼓出、内挤的变形特征，属于软岩巷道大变形的典型表现之一。
[0033]此外，中深孔破岩的爆破扰动会加剧顶板、侧帮失稳，而先加固后分离的预处理，一方面通过加固使围岩自身抗扰动能力增强，另一方面分离界面可吸收部分爆破应力、阻断爆破振动传递，减少爆破对顶板和侧帮的损伤，进一步延长采场稳定周期，降低开采过程中的安全管控难度。
[0034]S103、在采场稳固区域布设采切工程及中深孔，进行崩矿作业;
具体的，采场稳固区域指采场内矿体5及围岩完整性好、力学性能稳定、无明显裂隙或破碎带的区域，通常为各分段采场端部或中部位置，该区域受矿岩赋存条件影响小，承载能力强，可避免布设工程或作业时引发围岩失稳，能够保障采切工程施工安全、崩矿作业稳定开展。
[0035]采切工程指采矿作业前为崩矿、出矿创造必要条件而实施的基础性工程总称，在本实施方式中，具体包括切割横巷和切割天井。其中，切割横巷为切割天井施工及中深孔凿岩提供操作通道，切割天井则用于形成崩矿所需的初始自由面和补偿空间，是后续分段爆破作业的前提。
[0036]参照图5，中深孔指采矿工程中孔深介于6~50m的爆破孔，由中深孔凿岩台车施工形成，在本实施方式中，中深孔包括切割天井一侧或两侧的上向平行中深孔以及分段凿岩巷4内的上向扇形中深孔17。
[0037]示例性的，先在各分段采场端部的矿体5稳固区域，施工切割横巷与切割天井，形成崩矿作业所需的基础作业空间与自由面预备结构;
采用中深孔凿岩台车，在切割天井一侧或两侧位置施工上向平行中深孔，控制孔距0.3~0.5m、排距1.5~2.0m，确保炮孔孔底距离采场边界0.5~0.8m;同时在各分段凿岩巷4内，按孔底距2.0~2.2m、排距1.5~2.0m的参数施工上向扇形中深孔17，完成中深孔全量布设;
崩矿准备阶段，将单发数码雷管逐一装入各中深孔的孔底起爆具内，确保起爆装置安装到位;
启动崩矿作业，先爆破切割天井旁的切割井拉槽炮孔，利用爆破能量形成规整的切割槽，作为后续崩矿的自由面与补偿空间;
以切割槽为基准，向后依次开展分段爆破作业，严格控制上分段落矿超前下分段落矿5m以上;正排第一次爆破1~2排，后续每次爆破2~3排，同时精准控制单孔爆破药量，正排采用V型微差爆破工艺，降低爆破扰动对采场顶板及侧帮的影响，直至完成该采场全区域矿石崩落。
[0038]S104、崩矿后完成出矿，经空区扫描优化工艺参数后，对采空区进行胶结充填，待充填体养护达标后再开展相邻采场作业。
[0039]具体的，崩矿指通过中深孔内炸药引爆，利用爆破能量使矿体5从岩体中破碎、脱离并崩落至指定区域的采矿工序，出矿指将崩矿后破碎的矿石从采场转运至中段运输巷6或分段运输巷3的作业过程，因此，崩矿后完成出矿指将矿体5从岩体中爆破形成崩落矿石18后，通过相关巷道进行回收的工艺。
[0040]经空区扫描优化工艺参数指采场全部回采完成后，采用专业扫描设备对开采后形成的采空区进行全方位探测，获取采空区的形态、尺寸、顶板及侧帮稳定性状态等数据，并以该数据为参照，优化顶板侧帮预处理相关的技术参数，该技术参数包括但不限于锚杆排距、注浆压力、预裂孔间距、锚索安装角度、充填料浆灰砂比等。
[0041]对采空区进行胶结充填，指对矿体5被全部回采后，采场内形成的无矿岩支撑的空荡区域内充填添加了
胶凝材料的充填料浆，使料浆凝固后形成具有一定强度的固体结构，即充填体，对采空区进行支撑并控制围岩稳定性。
[0042]充填体养护达标，指充填体在自然或养护条件下，强度增长至设计要求的标准值，且结构稳定、无明显变形或开裂的状态，养护周期通常为一个月。
[0043]本申请提供了一种矿岩顶板侧帮联合预处理的中深孔采矿法，通过采场回采前先对顶板围岩进行加固、再使采场顶板与上中段矿岩、相邻同中段采场矿岩间形成连续分离界面的组合工艺，先从自身结构层面提升顶板围岩的承载能力，再切断不同区域矿岩间的应力传递路径，将其划分为独立受力单元，既减少了上中段矿岩的附加荷载作用、避免了相邻采场作业的应力扰动对侧帮的挤压影响，又能吸收中深孔破岩的爆破应力、阻断爆破振动传递，增强围岩抗扰动能力，减少爆破对顶板和侧帮的损伤，从而避免采场顶板垮冒、采场侧帮垮肚子现象。
[0044]在一些实施方式中，在步骤S101、垂直矿体走向布置分段中深孔采场，布置采场采准工程后，矿岩顶板侧帮联合预处理的中深孔采矿法还包括：
S201、在相邻采场顶部交界位置掘进顶板侧帮预处理巷道。
[0045]具体的，相邻采场顶部交界位置指同一中段内，两个间隔分布的相邻采场在其各自采场顶板所在的水平层面上，相互衔接的边界区域，该区域首先邻近采场顶板高度，同时对应左右邻近采场的顶部边界，既不属于单个采场的独立区域，也不是矿体的自然分界，而是人为规划的采场间过渡空间，在该位置掘进形成的顶板侧帮预处理巷道可以覆盖两个相邻采场的顶板及侧帮区域，从而为后续对于采场顶板以及采场侧帮的预处理工程提供操作通道。
[0046]可以理解为，若将同一中段的两个相邻采场视为两个并列的长方体采矿空间，则相邻采场顶部交界位置就是这两个长方体在上表面相互靠近的边缘线及周边一定范围的区域，是连接两个采场顶部、且能覆盖二者顶板与侧帮预处理需求的空间。
[0047]在一些实施方式中，S102、采场回采前，先加固采场顶板，然后将采场顶板与上中段矿岩分离，并使两相邻的同中段采场矿岩也相互分离包括：
S301、通过顶板侧帮预处理巷道对采场顶板及侧帮进行复合预支护;
S302、将采场顶板与上中段矿岩分离，并使两相邻的同中段采场矿岩也相互分离。
[0048]具体的，顶板侧帮预处理巷道掘进于相邻采场顶部交界位置，该空间覆盖两相邻采场的顶板及侧帮关键加固区域，能为施工设备提供作业空间，避免直接在采场内搭建临时操作平台的安全风险。
[0049]同时，质量中等偏差的急倾斜厚大矿体，其顶板稳定性差、侧帮易垮肚子，而相邻采场顶部交界位置往往是应力集中、矿岩完整性较差的风险区域。顶板侧帮预处理巷道直接紧邻该风险区域，使支护措施能直接设置于关键受力部位，从而获得更优的支护、加固效果，避免支护作业因距离风险区域过远导致加固效果不足。
[0050]在一些实施方式中，S102、采场回采前，先加固采场顶板，然后将采场顶板与上中段矿岩分离，并使两相邻的同中段采场矿岩也相互分离包括：
S401、通过顶板侧帮预处理巷道施工水平注浆孔及垂直注浆孔，并向水平注浆孔及垂直注浆孔内进行注浆加固;
S402、将采场顶板与上中段矿岩分离，并使两相邻的同中段采场矿岩也相互分离。
[0051]具体的，水平注浆孔指在顶板侧帮预处理巷道内，沿平行于巷道底板的水平方向施工(同时平行于采场顶板)的注浆专用孔道，用以向采场顶板围岩内部注入浆液，填充围岩裂隙、胶结松散矿岩，从而改善顶板矿岩的完整性与力学性能，进而为后续预裂爆破及采场回采提供稳定性保障。
[0052]垂直注浆孔指在顶板侧帮预处理巷道底板与采场的交界位置，沿垂直于巷道底板的竖直方向施工的另一注浆专用孔道，用以向采场侧帮及深部围岩注入浆液，实现对侧帮矿岩的胶结加固，从而配合水平注浆孔实现对于采场顶板及侧帮的整体稳定性的预加固。
[0053]在一些实施方式中，参照图1至图8，S402、将采场顶板与上中段矿岩分离，并使两相邻的同中段采场矿岩也相互分离包括：
S501、通过顶板侧帮预处理巷道施工水平预裂孔及垂直预裂孔，在水平预裂孔及垂直预裂孔实施预裂爆破，使采场顶板与上中段矿岩分离，并使两相邻的同中段采场矿岩也相互分离。
[0054]具体的，水平预裂孔指在顶板侧帮预处理巷道内近底板位置，沿水平方向施工的预裂爆破孔道，用以为采场顶板与上中段矿岩的分离提供爆破位置。
[0055]对应的，垂直预裂孔指在顶板侧帮预处理巷道底板与采场交界位置，沿竖直方向施工的另一预裂爆破专用孔道，用以为相邻同中段采场矿岩的分离提供爆破位置。
[0056]基于此，本步骤是通过水平方向和垂直方向的预裂爆破实现采场顶板与上中段矿岩分离，并使两相邻的同中段采场矿岩也相互分离这两个分离目标的步骤。
[0057]示例性的，水平预裂孔8在顶板侧帮预处理巷道13内近底板位置沿水平方向施工，垂直预裂孔9在巷道底板与采场交界位置沿竖直方向施工，将直径32mm的乳化炸药逐一装入水平预裂孔8及垂直预裂孔9内，控制相邻药卷间隔为20~50cm，确保炸药能量均匀分布，避免局部能量过强破坏围岩或能量不足无法形成连续裂隙。
[0058]按预设顺序启动预裂爆破，通过控制爆破时差与能量，使水平预裂孔8内炸药引爆后，在采场顶板与上中段矿岩间形成水平分离界面;垂直预裂孔9内炸药引爆后，在相邻同中段采场矿岩间形成竖直分离界面。
[0059]在一些实施方式中，水平预裂孔邻近于水平注浆孔设置，垂直预裂孔邻近于垂直注浆孔设置，以利用水平注浆孔以及垂直注浆孔作为预裂空孔实施预裂爆破。
[0060]具体的，邻近设置的目的是利用注浆孔形成的预裂空孔作为爆破应力的的释放通道，使炸药爆炸产生的能量集中于预裂孔与预裂空孔的连线方向上，引导裂隙沿预设路径发育，避免应力扩散导致围岩破碎。
[0061]示例性的，水平预裂孔与水平注浆孔、垂直预裂孔与垂直注浆孔的孔间距可以统一，从而形成一一对应的间隔排布;水平方向上，两者均沿巷道水平方向施工，距离巷道底板高度均为10cm，处于同一水平层面;垂直方向上，两者均沿竖直方向施工，均位于顶板侧帮预处理巷道底板与采场的交界位置，处于同一竖直平面;水平预裂孔与水平注浆孔的孔径均为75mm、长度均为6~8m;垂直预裂孔与垂直注浆孔的孔径均为75mm、长度均为40~50m，孔道规格一致，为应力导向提供均匀的物理条件。
[0062]待注浆孔施工完成并注浆加固后，再施工邻近的预裂孔，避免孔道施工相互干扰，同时注浆后的围岩完整性提升，可减少预裂爆破对周边矿岩的破坏。
[0063]在一些实施方式中，参照图1至图8，S102、采场回采前，先加固采场顶板，然后将采场顶板与上中段矿岩分离，并使两相邻的同中段采场矿岩也相互分离之后，矿岩顶板侧帮联合预处理的中深孔采矿法还包括：
S601、在顶板侧帮预处理巷道内施工注浆锚索孔，安装注浆长锚索，回采前将相邻同排注浆长锚索连接形成整体支撑结构。
[0064]具体的，在顶板侧帮预处理巷道内安装注浆长锚索，并使用锚索专用机械接驳器16将相邻同排的注浆长锚索11端部进行固定连接，单排锚索通过接驳器串联后，形成沿巷道延伸方向的刚性支撑梁，多根锚索的受力通过接驳器相互传递、分散，使原本独立的单根锚索形成整体受力的支撑结构，抵御上部矿岩的自重压力及回采过程中的爆破扰动，防止矿岩大面积垮落。
[0065]示例性的，在待回采采场及相邻采场顶部的顶板侧帮预处理巷道13内，沿巷道延伸方向规划一排注浆锚索孔施工位置，孔位距离巷道底板0.8m，孔轴向下倾斜1.5°;采用专业钻孔设备按孔径60mm的标准施工注浆锚索孔，确保孔道直线度达标、孔壁平整无塌孔。
[0066]选取直径22mm的钢芯钢丝绳作为锚索主体，将其缓慢送入注浆锚索孔内，控制锚索两端出露长度均为2.4m;向孔道内注入强度等级为M2.5的水泥砂浆，确保浆液完全包裹钢芯钢丝绳并填充孔道空隙，与孔壁围岩紧密胶结，待浆液凝固实现锚索与围岩的一体化锚固。
[0067]采场回采前，使用锚索专用机械接驳器16，将同一排相邻的注浆长锚索11端部逐一对应连接固定，使每处连接处受力均匀、固定牢固;全部连接完成后，形成沿顶板侧帮预处理巷道13连续分布、覆盖采场顶部全域的整体支撑结构，实现对上部矿岩的协同承载，避免单根锚索独立受力导致的支撑失效。
[0068]在一些实施方式中，参照图1至图8，S301、通过顶板侧帮预处理巷道对采场顶板及侧帮进行复合预支护包括：
S701、在顶板侧帮预处理巷道内，沿采场顶板及侧帮的预设排布方式施工锚杆;
S702、将金属网片铺设于采场顶板及侧帮表面，将网片与锚杆外露端部固定连接，形成表层防护结构;
S703、向顶板及侧帮的围岩表面喷射混凝土，使混凝土完全覆盖网片，并填充围岩表面裂隙。
[0069]示例性的，在顶板侧帮预处理巷道13内，针对采场顶板及侧帮的受力分布特征，按排距1.1m的预设排布方式，采用锚杆钻机垂直于顶板及侧帮围岩表面施工锚杆孔，孔深控制为2.1m;选用直径42mm的锚杆12，将其逐一根入孔内，确保锚杆锚固端深入稳定围岩，外露端部长度预留8~10cm，为后续网片固定提供连接点。
[0070]选取钢筋原料直径7mm、网度为100mm×100mm的金属网片，沿采场顶板及侧帮表面平整铺设，网片间采用绑扎丝搭接连接，搭接宽度不小于100mm;通过螺母、垫片将网片与锚杆12外露端部固定连接，使网片紧贴围岩表面无松动、起鼓，形成覆盖采场顶板及侧帮全域的表层防护结构。
[0071]采用喷射混凝土设备，向采场顶板及侧帮的围岩表面喷射混凝土，选用强度等级适配的混凝土材料，控制喷射压力与喷射速度，确保混凝土完全覆盖金属网片，且均匀填充围岩表面可见裂隙;喷射过程中实时监测厚度，最终使混凝土喷射厚度达到30mm，待混凝土凝固后，与锚杆12、金属网片共同形成预支护体系，提升采场顶板及侧帮的初始稳定性。
[0072]在一些实施方式中，在采场稳固区域布设采切工程及中深孔，进行崩矿作业中，将采场分为一步骤采场以及二步骤采场，其中，一步骤采场按隔一采一开采并充填后，二步骤采场按隔三采一开采。
[0073]具体的，一步骤采场按隔一采一开采，指从规划采场中按开采一个、跳过相邻一个、再开采下一个的间隔逻辑推进开采，且每个一步骤采场完成全部回采后立刻进行胶结充填作业后，进行二步骤采场开采。
[0074]二步骤采场按隔三采一开采，指间隔三个采场单元开采一个二步骤采场，这三个采场单元含2个已充填的一步骤采场以及1个未开采缓冲矿岩单元，即二步骤采场不得仅间隔一个已充填的一步骤采场就同时开采，也就是二步骤采场实际上也是分为两步开采的，但这两步开采的采场都属于二步骤采场的规划范围内。
[0075]一步骤隔一采一，可以通过预留未开采矿岩作为天然应力缓冲带，让开采产生的应力向两侧均匀扩散。
[0076]在矿岩质量中等偏差环境中，矿岩自身完整性与抗变形能力弱，二步骤采场上部分段容易整体垮塌，这是因为二步骤采场开采时缺乏侧向支撑，上部矿岩自重直接作用于薄弱侧帮。一步骤采场开采后及时充填，固化后的充填体可作为人工矿柱，具备一定的承载能力;隔三采一的间距设计，使每个二步骤采场两侧均形成充填体、缓冲矿岩或者两充填体的双重支撑结构，避免二步骤采场侧帮薄弱，进而避免了二步骤采场垮塌引起区域顶板垮冒的连锁反应。
[0077]在一些实施方式中，参照图1至图8，在本中段采场内矿体回采结束并转入上部中段采场进行回采时，顶板侧帮预处理巷道复用为上部中段出矿巷道。
[0078]具体的，顶板侧帮预处理巷道掘进于本中段采场顶部交界位置，对应上部中段采场的底部边界区域，与上部中段采场的出矿点重合，无需额外调整巷道走向即可覆盖上部中段的出矿转运路径，且作为预处理专用巷道，其断面尺寸已按采矿设备通行、施工操作需求设计，能够满足上部中段出矿时2~3m³
铲运机的通行与作业空间要求，巷道壁经过前期预处理工序的附带加固，稳定性足以支撑出矿作业荷载。
[0079]同时，该巷道原本就与本中段的分段运输巷3、溜井14等运输系统存在间接衔接，复用后仅需简单优化接口，即可实现上部中段崩落矿石18向核心运输系统的高效转运，无需重构运输链路，减少了采准工程的开挖量、支护量与施工周期。
[0080]在一些实施方式中，参照图1至图8，为便于理解，本实施方式提供了一种矿岩顶板侧帮联合预处理的中深孔采矿法的示例性流程，包括：
1)垂直矿体5走向布置分段中深孔采场，采场跨度15~20m，分段高度20~25m，各采场采用两步骤方式进行回采，即一步骤采场隔一采一，二步骤采场隔三采一。
[0081]2)任意采场开采前，进行采场采准工程布置，包括中段和分段凿岩巷4、出矿巷道1、装矿进路7，同时在左右邻近采场顶部交界位置掘进一条顶板侧帮预处理巷道13，该巷道大部分可作为上部中段采场的出矿巷道1和本中段采场的充填回风巷道。
[0082]3)在相邻顶板侧帮预处理巷道13内对采场顶板进行预支护，支护方式为“锚杆12+锚网+喷浆支护”，排距1.0~1.2m，锚杆12长度2.0~2.2m，直径42mm;金属网片网度为100mm×100mm，钢筋原料直径为6~8mm;喷射混凝土的厚度为30mm。
[0083]4)在相邻顶板侧帮预处理巷道13内近底板位置对采场顶板施工水平炮孔，水平炮孔施工时先施工水平注浆孔15，水平注浆孔15孔径75mm，长度6~8m，间距2.0~2.4m，距离巷道底板高度10cm。水平注浆孔15施工完成后，采用直径50mm注浆管进行中压注浆，注浆压力2~5MPa，当注浆压力达到设计压力的1.0~1.2倍(稳压30分钟)或浆液从相邻孔溢出后停止注浆。然后再施工水平预裂孔8，预裂孔孔径75mm，长度6~8m，间距2.0~2.4m，距离巷道底板高度10cm。
[0084]5)在相邻顶板侧帮预处理巷道13底板采场交界位置施工垂直注浆孔10，垂直注浆孔10孔径75mm，长度40~50m，间距2.0~2.4m。垂直注浆孔10施工完成后，采用直径50mm注浆管进行中压注浆，注浆压力2~5MPa，当注浆压力达到设计压力的1.0~1.2倍(稳压30分钟)或浆液从相邻孔溢出后停止注浆。然后再施工垂直预裂孔9，预裂孔孔径75mm，长度40~50m，间距2.0~2.4m。
[0085]6)将直径32mm的乳化炸药分别装入水平预裂孔8和垂直预裂孔9内，相邻药卷间隔20~50cm，分别以水平注浆孔15和垂直注浆孔10为预裂空孔进行预裂爆破，从而将相邻采场侧帮和上中段采场底板与待开采采场侧帮和顶板进行分离。
[0086]7)在待回采采场及相邻采场顶部顶板侧帮预处理巷道13内施工一排注浆锚索孔，锚索孔距离巷道底板0.5~1.0m，角度向下倾斜1~2°，孔径60mm，钢芯钢丝绳直径22mm，水泥砂浆强度等级达到M2.5即可。锚索两端出露长度2.3~2.5m，回采前使用锚索专用机械接驳器16将相邻同排锚索进行连接，确保注浆长锚索11对上部矿岩有良好的支撑作用，防止矿岩大面积垮落，有效提高采场顶板的稳定性。
[0087]8)在各分段采场端部或中部矿体5稳固区域施工切割横巷和切割天井，采用中深孔凿岩台车在切割天井一侧或两侧施工上向平行中深孔，孔距0.3~0.5m，排距1.5~2.0m，炮孔孔底距离采场边界0.5~0.8m。同时在各分段凿岩巷4道内施工上向扇形中深孔17，孔底距2.0~2.2m，排距1.5~2.0m。崩矿时将单发数码雷管装入孔底起爆具内进行孔底起爆，先爆破切割天井旁边的切割井拉槽炮孔，以形成切割槽，再以切割槽为自由面和补偿空间向后依次分段爆破，上分段落矿超前下分段落矿5m以上。正排第一次排面爆破1~2排，之后每次爆破2～3排，控制爆破药量，同时正排采用“V”型微差爆破，尽可能降低爆破扰动。
[0088]9)落矿后采用在底部分段采用2~3m3铲运机出矿，采场全部回采结束后，尽快安排空区扫描，并根据空区扫描结果对顶板侧帮预处理工艺参数进行优化调整。
[0089]10)空区扫描工作完成后，可开始进行充填作业。充填前在各分段凿岩巷4道端部及出矿进路位置用封闭挡墙封堵，封闭挡墙可采用混凝土挡墙或柔性挡墙。充填过程中，采场底部6m高度范围内采用灰砂比为1∶4的高强度胶结充填料浆打底，充填体强度在3~4MPa，余下空区采用灰砂比为1∶6的胶结充填料浆进行充填，充填体强度在1.5~2.5MPa。采场开采完且充填完成后，充填体需至少养护一个月后再开始相邻采场施工作业。
[0090]以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本申请的保护范围之内。
[0091]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(8)
声明：
“矿岩顶板侧帮联合预处理的中深孔采矿法” 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, 西藏华泰龙矿业开发有限公司
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