适于厚大矿体多采场同步开采的采矿新方法

1424 编辑：中冶有色技术网来源：中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司, 华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司, 中钢集团南京华忻科技有限公司

2021-12-09 10:42:13

权利要求

1.适于厚大矿体多采场同步开采的采矿新方法，其特征在于采用以下工艺进行回采：

1)在运输水平沿矿体走向在上盘围岩中布置上盘沿脉运输巷(2)，在下盘围岩中布置下盘沿脉运输巷(1)；沿矿体走向每隔60～100m在上盘沿脉运输巷(2)一侧布置上盘溜井(13)，在下盘沿脉运输巷(1)一侧布置下盘溜井(12)；

2)沿矿体走向每隔46～70m将矿体划分为一个盘区(20)，每个盘区(20)自左向右划分为1号采场(16)、2号采场(17)、3号采场(18)、4号采场(19)共4个采场；

3)在盘区(20)底部垂直矿体走向掘进穿脉运输巷(5)，穿脉运输巷(5)将下盘沿脉运输巷(1)、上盘沿脉运输巷(2)连通；自穿脉运输巷(5)两侧按照设计间距掘进若干条出矿进路(11)通达各采场底部中央位置，穿脉运输巷(5)与出矿进路(11)夹角为35°～50°；

4)垂直矿体走向分别在1号采场(16)和4号采场(19)底部中央布置一条集矿堑沟(15)，在集矿堑沟(15)端部或中央布置垂直切割槽，然后利用凿岩设备在集矿堑沟(15)顶部钻凿上向扇形中深孔，以垂直切割槽为自由补偿空间逐排爆破后形成8～15m高的拉底空间(7)，在拉底空间(7)内预留部分崩落矿石(6)作为崩落上部矿体的缓冲垫层；

5)利用凿岩设备在位于1号采场(16)和4号采场(19)顶部的凿岩硐室(10)内钻凿下向大直径深孔(8)，以拉底空间(7)和垂直切割槽为自由面采用自下而上分段爆破或自上盘向下盘分排崩落采场上部矿体，操作铲运机将1号采场(16)和4号采场(17)内的崩落矿石(6)由出矿进路(11)内铲装后经穿脉运输巷(5)就近卸入上盘溜井(13)或下盘溜井(12)，从而实现1号采场和4号采场同步协调开采；

6)1号采场(16)和4号采场(19)回采结束后实施胶结充填，待充填体(14)达到设计养护强度后，采用4)、5)同样的回采工艺开采2号采场(17)和3号采场(18)。

2.如权利要求1所述的适于厚大矿体多采场同步开采的采矿新方法，其特征在于：所述的1号采场(16)和4号采场(19)保持相同的采场规格，宽度为15～20m；所述的2号采场(17)和3号采场(18)保持相同的采场规格，宽度为8～15m；其中位于中间的2号采场(17)和3号采场(18)的规格要小于位于两侧的1号采场(16)和4号采场(19)的采场规格。

3.如权利要求2所述的适于厚大矿体多采场同步开采的采矿新方法，其特征在于：1号采场(16)和2号采场(17)共用一侧出矿进路(11)，3号采场(18)和4号采场(19)共用另一侧出矿进路(11)。

4.如权利要求3所述的适于厚大矿体多采场同步开采的采矿新方法，其特征在于：相邻出矿进路(11)的间距为8～12m。

5.如权利要求1、2、3或4所述的适于厚大矿体多采场同步开采的采矿新方法，其特征在于：步骤5)中所述的自下而上分段爆破是指将采场上部矿体由下向上划分为若干分段，每个分段高度为10～15m，采用分段爆破方式崩落采场上部矿体。

6.如权利要求5所述的适于厚大矿体多采场同步开采的采矿新方法，其特征在于：每个盘区(20)只布置一条穿脉运输巷(5)，穿脉运输巷(5)位于2号采场(17)和3号采场(18)底部交界处的中央位置。

说明书

技术领域

本发明属于地下矿山开采技术领域，具体涉及一种地下矿山采矿方法，特别适用于高效快速开采矿岩稳固的急倾斜厚大矿体。

背景技术

目前，国内外针对地下矿山厚大矿体开采采矿方法主要有分段崩落法、阶段崩落法、分段空场嗣后充填采矿法、阶段空场嗣后充填采矿法和分层充填采矿法，各种采矿方法各有其适用性及特点。分段崩落和阶段崩落法适用于矿岩稳固、地表允许塌陷的矿山，由于其回采结束后造成地表移动界限范围内不同程度的塌陷，正逐步被淘汰；分层充填采矿法主要用于开采矿岩稳固性较差、矿石价值高的矿脉，由于分层回采和充填，导致矿石开采成本高和生产效率低下，仅在开采贵重金属矿脉时使用；分段空场嗣后充填和阶段空场嗣后充填采矿法主要适用于矿岩稳固、地表不允许发生变形的矿山，由于回采形成的采空区采用嗣后充填，使得该类采矿方法具有生产效率高、开采成本低、控制地表变形好的特点。

但无论是分段空场嗣后充填采矿法，还是阶段空场嗣后充填采矿法，往往都是采用隔一、采一开采方式，且一个矿房布置多条穿脉巷道、一个底部结构，采切工程量大、铲运作业受限制，导致该类采矿方法矿块生产效率无法进一步提升。因此，针对矿岩稳固的厚大矿体，如何减少采切工程量、实现多采场同步协调生产、提高矿山产能，这是当下采矿工作者需要探索解决的一个深刻问题。

中国专利CN201610439450.X公开了“一种地下矿山井下双采场协同开采的新方法”，其技术方案是：在矿体下盘脉外布置与矿体走向平行的沿脉平巷，将厚大矿体沿走向划分为若干矿块，每个矿块分为左、右两个采场，相邻两个采场共用一条出矿巷，左、右采场同时回采，左采场工作面超前右采场工作面。该方法虽然实现了双采场协同开采，提高了矿块生产能力，但也存在了如下技术缺陷：

(1)相邻两个采场同时开采，采空区暴露面积较大，特别是当二步骤回采两侧均为充填体时，采场稳定性较差；

(2)仅在矿体下盘布置沿脉平巷，采场内为独头工作面，采场内凿岩、爆破、铲运机出矿通风较为困难，作业环境恶劣；

(3)相邻两个采场共用一条出矿巷，一个溜井，左、右采场铲运机同时出矿时易产生相互干扰，不利于提升铲运效率。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，而提供一种多采场同步作业、减少采准切割工程量、改善回采作业环境、提高采场生产效率的适于厚大矿体多采场同步开采的采矿新方法。

为实现本发明的上述目的，本发明一种适于厚大矿体多采场同步开采的采矿新方法采用以下技术方案进行回采：

1)在运输水平沿矿体走向在上盘围岩中布置上盘沿脉运输巷，在下盘围岩中布置下盘沿脉运输巷；沿矿体走向每隔60～100m分别在上盘沿脉运输巷一侧布置上盘溜井，在下盘沿脉运输巷和下盘溜井。

2)沿矿体走向每隔46～70m将矿体划分为一个盘区，每个盘区划分为4个采场，采场编号自左向右分别为1号采场、2号采场、3号采场、4号采场共4个采场；1号采场和4号采场采用相同的采场宽度，以15～20m为宜；2号采场和3号采场保持相同的采场宽度，以8～15m为宜；其中位于中间的2号采场和3号采场的采场宽度要小于位于两侧的1号采场和4号采场的采场宽度。

3)在盘区底部垂直矿体走向掘进穿脉运输巷，穿脉运输巷将下盘沿脉运输巷、上盘沿脉运输巷连通；自穿脉运输巷两侧按照设计间距掘进若干条出矿进路通达各采场底部中央位置，穿脉运输巷与出矿进路夹角为35°～50°，以40°～45°为佳。

相邻出矿进路间距一般为6～16m，以8～12m为宜。

4)垂直矿体走向分别在1号采场和4号采场底部中央布置一条集矿堑沟，在集矿堑沟端部或中央布置垂直切割槽，然后利用凿岩设备在集矿堑沟顶部钻凿上向扇形中深孔，以垂直切割槽为自由补偿空间逐排爆破后形成8～15m高的拉底空间，在拉底空间内预留部分崩落矿石作为崩落上部矿体的缓冲垫层。

5)利用凿岩设备在位于1号采场和4号采场顶部的凿岩硐室内钻凿下向大直径深孔，以拉底空间和垂直切割槽为自由面采用自下而上分段爆破或自上盘向下盘分排崩落采场上部矿体，利用1～2台铲运机将1号采场和4号采场内的崩落矿石由出矿进路内铲装后经穿脉运输巷按“就近原则”卸入上盘溜井或下盘溜井，从而实现1号采场和4号采场同步协调开采。

6)1号采场和4号采场回采结束后实施胶结充填，待充填体达到设计养护强度后，采用4)、5)同样的回采工艺开采2号采场和3号采场。

在实际应用中1号采场和2号采场共用一侧出矿进路，3号采场和4号采场共用另一侧出矿进路；每个盘区只布置一条穿脉运输巷，穿脉运输巷位于2号采场和3号采场底部交界处的中央位置。这种结构布置方式有利于降低采切工程量。

步骤5)中所述的自下而上分段爆破是指将采场上部矿体由下向上划分为若干分段，每个分段高度为10～15m，采用分段爆破方式崩落采场上部矿体。

本发明一种适于厚大矿体多采场同步开采的采矿新方法采用以上技术方案后，具体表现为以下积极效果：

(1)在开采矿岩稳固性较好的厚大矿体时，仅需要在盘区底部中央布置一条穿脉运输巷，盘区内所有采场共用该穿脉运输巷，使得千吨采切比下降约35％、采准工作比重下降约29％，有效地减少了采切工程量。

(2)1号采场和4号采场可同时进行凿岩、爆破、出矿，采用铲运机将崩落的矿石就近铲运至上、下盘溜井，出矿工作互不影响，可实现两个采场同步开采；视充填体稳固性可灵活变换2号和3号采场规格，并决定是否同步开采2号和3号采场，同时开采时，生产效率提升50％，分先后开采时生产效率提升33％，极大程度地实现了厚大矿体安全高效规模化开采。

(3)采场回采时，上盘沿脉运输巷兼做回风巷，新鲜风流经下盘沿脉运输巷、穿脉运输巷汇流上盘沿脉运输巷，最后经中段回风井、回风竖井排至地表，有效改善了采场通风作业环境。

(4)采场充填时，特别是盘区中间两个采场充填时，仅需要分在底部穿脉运输巷两侧各砌筑一面充填挡墙，提升了充填作业效率，降低了充填材料成本。

附图说明

图1是一种适于厚大矿体多采场同步开采的采矿新方法正视图。

图2是一种适于厚大矿体多采场同步开采的采矿新方法俯视图，即：图1中的A-A向图。

图3是一种适于厚大矿体多采场同步开采的采矿新方法侧视图，即图2中的C-C向图。

图中标记为：1-下盘沿脉运输巷；2-上盘沿脉运输巷；3-凿岩水平下盘运输巷；4-凿岩水平上盘巷；5-穿脉运输巷；6-崩落矿石；7-拉底空间；8-大直径深孔；9-凿岩联络巷；10-凿岩硐室；11-出矿进路；12-下盘溜井；13-上盘溜井；14-充填体；15-集矿堑沟；16-1号采场(矿房)；17-2号采场(矿房)；18-3号采场(矿房)；19-4号采场(矿房)；20-盘区；21-上盘矿岩接触面；22-下盘矿岩接触面。

具体实施方式

为更好地描述本发明，下面结合附图对本发明一种适于厚大矿体多采场同步开采的采矿新方法做进一步详细描述。

由图1所示的本发明一种适于厚大矿体多采场同步开采的采矿新方法正视图并结合图2、图3看出，本发明一种适于厚大矿体多采场同步开采的采矿新方法，采用以下工艺进行回采：

1)在运输水平沿矿体走向在上盘围岩中布置上盘沿脉运输巷2，在下盘围岩中布置下盘沿脉运输巷1；沿矿体走向每隔60～100m分别在上盘沿脉运输巷2一侧布置上盘溜井13，在下盘沿脉运输巷1一侧布置下盘溜井12；在凿岩水平之上盘围岩中沿着矿体走向布置凿岩水平上盘巷4，在凿岩水平之下盘围岩中沿着矿体走向布置凿岩水平下盘运输巷3；

2)沿矿体走向每隔46～70m将矿体划分为一个盘区20，每个盘区20自左向右划分为1号采场16、2号采场17、3号采场18、4号采场19共4个采场；1号采场16和4号采场19保持相同的采场规格，宽度为16～20m；2号采场17和3号采场18保持相同的采场规格，宽度为8～15m；

3)在盘区20底部垂直矿体走向掘进穿脉运输巷5，穿脉运输巷5将下盘沿脉运输巷1、上盘沿脉运输巷2连通；自穿脉运输巷5两侧按照设计间距掘进若干条出矿进路11通达各采场底部中央位置，穿脉运输巷5与出矿进路11夹角为35°～50°；相邻出矿进路11的间距为8～12m；

4)垂直矿体走向分别在1号采场16和4号采场19底部中央布置一条集矿堑沟15，在集矿堑沟15端部或中央布置1条高度为8～15m的垂直切割井，通过浅孔爆破将垂直切割井刷大形成垂直切割槽，集矿堑沟15与出矿进路11连通，集矿堑沟15两端分别延长到采场的上盘边界——上盘矿岩接触面21和下盘边界——下盘矿岩接触面22，然后利用凿岩设备在集矿堑沟15顶部钻凿上向扇形中深孔，以垂直切割槽为自由补偿空间逐排爆破后形成8～15m高的拉底空间7，在拉底空间7内预留部分崩落矿石6作为崩落上部矿体的缓冲垫层；

5)利用凿岩设备在位于1号采场16和4号采场19顶部的凿岩硐室10内钻凿下向大直径深孔8，凿岩硐室10通过其两侧的凿岩联络巷9分别与凿岩水平上盘巷4、凿岩水平下盘运输巷3连通；以拉底空间7和垂直切割槽为自由面采用自下而上分段爆破或自上盘向下盘分排崩落采场上部矿体；出矿时，操作1～2台铲运机将1号采场16和4号采场17内的崩落矿石6由出矿进路11内铲装后经穿脉运输巷5卸入上盘溜井13或下盘溜井12，为避免铲运机作业期间相互干扰，可按照“就近原则”同时实施1号采场16和4号采场19出矿作业，从而实现1号采场和4号采场同步协调开采；

所述的自下而上分段爆破是指将采场上部矿体由下向上划分为若干分段，每个分段高度为10～15m，采用分段爆破方式崩落采场上部矿体。

6)1号采场16和4号采场19回采结束后，用充填挡墙封闭底部各出矿进路11，并在挡墙上预留滤水孔，然后再将充填管网由凿岩水平凿岩联络巷9敷设至采场实施胶结充填，待充填体14达到设计养护强度后方可实施临近采场回采工作实施胶结充填，待充填体14达到设计养护强度后，采用4)、5)同样的回采工艺开采2号采场17和3号采场18，回采结束后在穿脉运输巷5两侧各砌筑一面充填挡墙，然后在凿岩水平实施充填作业并确保充填接顶。至此，整个盘区20内采场全部回采结束。

本发明方法之1号采场16和2号采场17共用一侧出矿进路11，3号采场18和4号采场19共用另一侧出矿进路11；每个盘区20只布置一条穿脉运输巷5，穿脉运输巷5位于2号采场17和3号采场18底部交界处的中央位置。