申请/专利权人：河北省矾山磷矿有限公司

申请日：2019-09-02

公开（公告）日：2021-02-09

公开（公告）号：CN110685737B

主分类号：E21F15/00(20060101)

分类号：E21F15/00(20060101);E21F13/06(20060101);E21F17/00(20060101);E21C37/00(20060101);E21C41/22(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.02.09#授权;2020.02.11#实质审查的生效;2020.01.14#公开

摘要：本发明涉及金属、非金属矿的开采技术领域，具体地说是一种适合于回采急倾斜及倾斜矿体的平底结构分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿法。本发明的采矿方法适用于厚矿体及极厚矿体、矿体下盘边界和底板围岩接触面摩擦力比较小、矿石流动性较好、矿石下盘移动角在30°以上的急倾斜及倾斜金属和非金属矿体的开采。实现了分段空场采矿，嗣后充填空区，既有崩落法的采矿高效率，又具有充填法的安全性。开采环境安全，采空区利用充填法处理，提高了矿石回采率，降低矿石贫化率。

主权项：1.一种平底结构分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿法，适用于矿体上覆高承压含水层“三下”开采矿体，矿体顶板围岩稳固，矿体底板围岩不稳固，矿体为中等稳固，矿体和矿体之间夹石软硬互层，节理裂隙发育，具有明显似层状结构，致矿体、夹石及顶底板围岩力学强度有明显的差异性的矿体，适用于矿体水平厚度大于40m，走向长，倾角大于55°的急倾斜矿体，以及矿体下盘边界和底板围岩接触面摩擦力比较小，矿石流动性较好，矿石下盘移动角在30°以上的、倾角为30～55°的倾斜矿体中金属和非金属矿体的开采；其特征在于：矿块沿矿体走向布置，长48～64m，宽为矿体水平厚度，矿体中段内自上向下划分为第一分段、第二分段和第三分段；运输中段位于第三分段下方，运输中段负责矿石的运输，铺设轨道和架线后利用电机车牵引矿车运送矿石；运输中段底板距离第三个分段底板作为底柱；每个矿块沿矿体走向划分为四个矿房，分别为A、B、C、D矿房和一个间柱；每个矿房沿垂直矿体走向自矿体下盘方向往上盘方向划分为三部分回采单元，分别为第一部分回采单元、第二部分回采单元、第三部分回采单元，将每个矿块共计划分为12个回采单元，分别为①回采单元、②回采单元～⑫回采单元，其中第一部分回采单元和第二部分回采单元的三个分段一起参与回采，第三部分回采单元第二分段和第三分段参与回采；充填中段位于运输中段上部，且位于第一部分回采单元和第二部分回采单元的顶部，充填中段底板距离运输中段底板间用于布置充填工程和充填管路，作为矿块各个回采单元回采结束后从采空区顶板进行下放充填料浆接顶充填；在充填中段沿矿体走向从矿体下盘往矿体上盘方向依次布设1号充填巷（1）和2号充填巷（2），在充填中段间柱内布置充填联道（39），用于连通1号充填巷和2号充填巷，便于充填管路的布置和充填材料的运送；在运输中段上盘巷矿体边界处沿矿体走向布设运输中段上盘巷（15），在运输中段下盘巷矿体外侧沿矿体走向布设运输中段下盘巷（16）；自运输中段向上的三个分段共计施工布设6条溜井，分别为1溜井～6溜井，每条溜井下部安装振动放矿机一台，在运输中段间柱内布置运输中段穿脉巷（19）和1溜井、2溜井、3溜井、4溜井、5溜井，6溜井布置在运输中段上盘巷（15）靠上盘一侧，运输中段穿脉巷（19）连同运输中段上盘巷（15）、运输中段下盘巷（16）和6条溜井相互连通，一起铺设轨道并架线，利用电机车牵引矿车运送矿石；其中6溜井从运输中段上盘巷施工至第三分段，其余5条溜井均从运输中段穿脉巷施工至各个分段和充填中段，1溜井、2溜井、3溜井服务于第一分段掘进作业出渣和出矿作业出矿，1溜井、2溜井、3溜井、4溜井服务于第二分段掘进作业出渣和出矿作业出矿，2溜井、3溜井、5溜井、6溜井服务于第三分段掘进作业出渣和出矿作业出矿，2溜井同时服务于充填中段的掘进作业出渣；在第一分段、第二分段、第三分段矿体下盘边界位置沿矿体走向分别布置第一分段下盘巷（3）、第二分段下盘巷（4）、第三分段下盘巷（5）；在第一分段、第二分段矿体上盘侧第三部分回采单元岩石移动界限（20）外部分别布置第一分段上盘巷（12）、第二分段上盘巷（13），在第三分段第三部分回采单元上盘侧边界外侧布置第三分段上盘巷（14）；从下盘巷垂直矿体走向往上盘巷方向布置第一分段凿岩巷（24）、第二分段凿岩巷（25）、第三分段凿岩巷（21），每个矿块内三个分段中各分段均布置有四条与矿房相对应的凿岩巷和一条间柱；从第一分段下盘巷（3）沿各条凿岩巷方向往下盘方向施工第一分段切割井联巷（35），第一分段切割井联巷（35）端部再布置一条第一分段切割井（36），第一分段切割井顶板高度和充填中段内充填巷道顶板高度一致，作为爆破拉槽的自由面；从第二分段下盘巷（4）沿各条凿岩巷方向往下盘方向施工第二分段切割井联巷（47），第二分段切割井联巷端部再布置一条第二分段切割井（37），第二分段切割井顶板施工至第一分段凿岩巷（24）底板位置，作为爆破拉槽的自由面；从第三分段下盘巷（5）沿各条凿岩巷方向往下盘方向再施工第三分段切割井联巷（34）；第三分段切割井联巷端部再布置一条第三分段切割井（22），第三分段切割井顶板施工至第二分段凿岩巷（25）底板位置，作为爆破拉槽的自由面；在三个分段切割井周围、切割井联巷和下盘巷布置扇形中深炮孔（40）；第二分段和第三分段切割井边帮距离上分段下盘巷边帮距离为2.5～3米，防止下分段拉槽爆破时破坏上分段下盘巷；在三个分段内距离第一部分回采单元边界往上盘方向沿矿体走向分别施工第一分段1号出矿联络道（6）、第二分段1号出矿联络道（7）、第三分段1号出矿联络道（8）；在第二分段和第三分段距离第二部分回采单元边界往上盘方向沿矿体走向分别施工第二分段2号出矿联络道（9）、第三分段2号出矿联络道（10）；第二部分回采单元岩石移动界限（20）外部沿矿体走向施工第一分段2号出矿联络道（11）；在各分段间柱内布置溜井联巷（38）以及第一分段矿块之间出矿联络道（29）、第二分段矿块之间出矿联络道（30）、第三分段矿块之间出矿联络道（31）；第一分段矿块之间出矿联络道（29）位于间柱内中间位置，从第一分段1号出矿联络道（6）往下盘巷方向施工至和第一分段下盘巷（3）贯通，从第一分段施工的溜井联巷（38）分别垂直于第一分段矿块之间出矿联络道（29）、第一分段1号出矿联络道（6）和第一分段2号出矿联络道（11），并与1溜井、2溜井、3溜井贯通，便于掘进施工出渣和矿房回采时卸矿至溜井内；第二分段矿块之间出矿联络道（30）位于间柱内中间位置，从第二分段1号出矿联络道（7）往下盘巷方向施工至和第二分段下盘巷（4）贯通，从第二分段施工的溜井联巷（38）分别垂直于第二分段矿块之间出矿联络道（30）、第二分段1号出矿联络道（7）、第二分段2号出矿联络道（9）和第二分段上盘巷（13），并与1溜井、2溜井、3溜井、4溜井贯通，便于掘进施工出渣和矿房回采时卸矿至溜井内；第三分段矿块之间出矿联络道（31）位于间柱内中间位置，从第三分段上盘巷（14）往下盘巷方向施工至和第三分段下盘巷（5）贯通，第三分段的溜井联巷（38）均垂直于第三分段矿块之间出矿联络道（31），并与2溜井、3溜井、5溜井贯通，便于掘进施工出渣和矿房回采时卸矿至溜井内；第一部分回采单元设计三个分段一起参与回采，回采单元侧视呈三角形；回采前从第一分段、第二分段、第三分段切割井联巷、下盘巷及凿岩巷内施工扇形炮孔（27），排距1.2～1.5米，孔底距2米；回采时每次爆破3～5排中孔，爆破后只出设计崩矿量的30%，其他矿量待第三个分段爆破结束后，再从第一分段开始往下至第三分段各下盘巷以及第三分段凿岩巷正口共计四个出矿点开始大量出矿，其中各分段下盘巷位置的出矿顺序必须遵循严格的回采顺序，只能从上往下回收矿石，先用电铲出矿，出空后再使用遥控铲车进入空区内出矿，直至把矿石回收干净；然后再从第三个分段凿岩巷正口位置大量出矿，先用电铲出矿，出空后再使用遥控铲车进入空区内出矿，直至把整个回采单元内的矿石回收干净；矿石回收结束后，从三个分段下盘巷、凿岩巷和采空区连通的位置施工充填挡墙，把整个采空区封闭起来，进行尾砂胶结充填，充填时利用充填中段1号充填巷道布设充填管路，充填灰砂比从第三个分段底板开始沿采空区垂高方向8米段为1︰12，剩余部分灰砂比为1︰8，充填结束后对充填体养护大约1个月的时间，即可开始回采相邻的矿房，进入下一采充循环；第二部分回采单元设计为三个分段一起参与回采，回采单元侧视呈长方形，在第三个分段距离第三分段1号出矿联络道（8）往上盘方向4～6m处施工第一条底部出矿横穿（17），从第一条底部出矿横穿（17）往上盘方向4～6m再施工第二条底部出矿横穿（17）；回采前从第一分段1号出矿联络道（6）、第二分段1号出矿联络道（7）、第三分段1号出矿联络道（8）及各分段凿岩巷内施工扇形炮孔（27），排距1.2～1.5米，孔底距2米，回采时每次爆破3～5排中孔，爆破后只出设计崩矿量的30%，其他矿量等第三个分段爆破结束后再从第三分段凿岩巷（21）、底部出矿横穿（17）以及第三分段1号出矿联络道（8）共计四个出矿点开始大量出矿，先用电铲出矿，出空后再使用遥控铲车进入空区内出矿，直至把整个回采单元内的矿石回收干净；矿石回收结束后，从第一分段凿岩巷（24）、第二分段凿岩巷（25）、第三分段凿岩巷（21），第三分段底部出矿横穿（17）以及1号出矿联络道和采空区连通的位置施工充填挡墙，把整个采空区封闭起来，进行尾砂胶结充填，充填时利用充填中段2号充填巷道布设充填管路，充填灰砂比从第三个分段底板开始沿采空区垂高方向8米段为1︰12，剩余部分灰砂比为1︰8，充填结束后对充填体养护大约1个月的时间，即可开始回采相邻的矿房，进入下一采充循环；第三部分回采单元设计是两个分段，即第二分段、第三分段参与回采，回采单元侧视呈长方形，在第三分段距离第三分段2号出矿联络道（10）往上盘方向4～6m处施工第三部分底部出矿横穿（18）；回采前从第二分段2号出矿联络道（9）、第三分段2号出矿联络道（10）及第二、第三分段凿岩巷内施工扇形炮孔（27），排距1.2～1.5米，孔底距2米，回采时每次爆破3～5排中孔，爆破后只出设计崩矿量的30%，其他矿量等第三个分段爆破结束后再从第三分段凿岩巷（21）、第三部分底部出矿横穿（18）以及第三分段2号出矿联络道（10）共计三个出矿点开始大量出矿，先用电铲出矿，出空后再使用遥控铲车进入空区内出矿，直至把整个回采单元内的矿石回收干净；矿石回收结束后，从第二分段凿岩巷（25）、第三分段凿岩巷（21）、第三部分底部出矿横穿（18）以及2号出矿联络道和采空区连通的位置施工充填挡墙，把整个采空区封闭起来，进行尾砂胶结充填，充填时利用第一分段2号出矿联络道（11）布设充填管路，充填灰砂比从第三个分段底板开始沿采空区垂高方向8米段为1︰12，剩余部分灰砂比为1︰8，充填结束后对充填体养护大约1个月的时间，即可开始回采相邻的矿房，进入下一采充循环；矿块之间留设有间柱，作为矿房之间的矿柱支撑，保证矿块之间采空区即使充填接顶率低，也有矿柱支撑，能确保回采的安全；回采单元采空区顶板形状设计成拱形状，利用了拱形巷道受力结构好的特点，提高了矿房回采过程中采空区顶板的稳定性；底部结构布置在各个回采单元的底部第三分段，每个回采单元布置有凿岩巷，下盘巷或者出矿联络道以及底部出矿横穿多个出矿点，形成装矿底部结构，回采出矿时凿岩巷联合下盘巷或者出矿联络道以及底部出矿横穿多点出矿，提高了矿房回采速度；设计两个分段或者三个分段凿岩、爆破，各分段凿岩巷利用切割井联巷切割拉槽爆破，从回采单元下盘逐步向上盘方向爆破，V型堑沟出矿，作为受矿巷，爆破时利用分段毫秒延时起爆，同时在各凿岩巷眉线口提前加固支护，减小爆破振动对眉线的破坏；矿房内残留矿石，最后利用遥控铲运机出净；矿房出矿结束后，进行尾砂胶结充填，进入下一采充循环。

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