专利名称：一种适于井下二步骤回采的采场底部结构及其生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种地下矿山采场底部结构及生产工艺，尤其是涉及一种适于井下 二步骤回采的采场底部结构及其生产工艺。适用于各类矿山利用尾砂充填分步回采时无 轨设备出矿作业，实现采场出矿进路的共享，减少底部结构的工程量以及二步骤回采采 场的采准准备时间。
背景技术：
矿块的底部结构是采矿方法的重要构成要素，采场底部结构对采矿方法的技术 经济效果和回采工作的安全程度都有重大影响。据统计，形成矿山井下采场底部结构的 劳动消耗量占每吨矿石总的劳动消耗量的20 40%，因此针对矿山的具体条件，研究、 设计出合理的矿山井下采场底部结构，是采矿方法的关键内容。目前，地下充填法开采矿山底部结构，根据出矿设备的不同，采用不同的底部 结构，一个采场通常采用一个底部结构，其出矿进路完全是分开的，只是共用一条出矿 穿脉或沿脉。为了防止二步骤回采时的底部结构的安全影响，常在充填体中进行二次开 挖出新的出矿进路，或者新掘独立底部结构。当采场垂直矿体走向布置时，该巷道为穿 脉巷道；当采场沿矿体走向布置时，该巷道沿矿体走向布置于矿体下盘或上盘围岩中。 其结构型式通常有二种一是双侧进路底部结构，二是单侧进路底部结构。这两种底部结构工程量大，对底部矿柱切割比例大，影响底柱的稳定性，也增 加支护工程量。二步骤回采采切比高，采场准备时间长，影响采场综合生产能力。矿块的底部结构是采矿方法的重要构成要素，它在很大程度上决定了采矿方法 的生产能力、劳动生产率、矿石的损失与贫化及出矿工作的安全。底部结构的设计，应 考虑满足放矿、稳定性、出矿质量、工程量少，结构力求简单，施工方便。底部结构的设计既要依据矿岩和充填体的强度和支承能力，又要考虑其采矿工 艺条件、掘进成本和准备时间。目前国内未见公开的可用于两个采场的底部结构设计方 法，《采矿技术》2006年12月上公开了一中采场结构参数优化方法，它是采用平底型底 部结构，服务于单一采场。这种底部结构采准比高，不能适应厚大矿体、分布回采以及 大型出矿设备的要求。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术中存在的上述缺陷，而提供一种适于井下二步 骤回采的采场底部结构，可以服务两个采场，既可服务于一步骤回采矿房采场，又可为 二步骤回采矿柱采场服务，减少工程量和支护量，降低了采切比，提高底部结构的稳定 性，节省二步骤回采的开采成本和准备时间。本发明的另一目的是提供一种适于井下二步骤回采的采场底部结构的生产工 艺。为实现本发明的上述目的，本发明一种适于井下二步骤回采的采场底部结构的技术方案为矿房采场和矿柱采场交替布置，矿柱的下部留有底柱，底柱的侧面为斜面，底 柱间为堑沟；在矿房采场和矿柱采场的两侧设有沿脉运输巷道，矿石溜井竖直布置在沿 脉运输巷道的外侧。其特点是在沿脉运输巷道之间沿采场设有穿脉出矿巷道，穿脉出 矿巷道布置在两个采场的一侧底柱中，在矿房下部沿穿脉方向布有矿房拉底巷道，在矿 房拉底巷道与穿脉出矿巷道之间顺序布有矿房出矿进路、共用出矿进路；共用出矿进路 与穿脉出矿巷道斜交，角度45° 55°，矿房出矿进路、共用出矿进路之间根据出矿设 备的参数、采场布置可以有适当转角。矿房采场通过堑沟与矿房出矿进路衔接。所述堑沟斜面与水平面的夹角，即堑沟斜面倾角为45° 55°。在一步骤开采矿房采场并充填后，再二步骤回采矿柱采场。此时，在矿柱下部 沿穿脉方向布置矿柱拉底巷道，在矿柱采场中新掘堑沟，利用缩短的出矿进路和出矿巷 道进行出矿作业。所述穿脉出矿巷道的位置在采场底部且距离堑沟的边界不小于5m，前后5m范 围内围岩坚固稳定、完整性好，完整性系数不小于0.8。 所述各巷道采用喷射混凝土支护，需要时加锚杆挂钢丝网支护。矿房采场、矿柱采场的宽度10 18m、长度30 90m、高度40 90m。其它有关参数指标如下(1)出矿进路间距为10 15m。(2)出矿横巷长度根据铲运机体长，二步骤回采矿柱采场进路长度应不小于 10 12m。(3)穿脉出矿巷道与共用出矿进路交角为45° 55°。(4)堑沟斜面倾角采用45° 55°。(5)堑沟底部宽度4 6m。本发明还提供了一种适于井下二步骤回采的采场底部结构的生产工艺，其技术 方案为1)按照采准工程设计完成相应的采准工程完成沿脉运输巷道、矿石溜井、穿 脉出矿巷道、矿房拉底巷道、共用出矿进路、矿房出矿进路，根据矿岩情况，进行巷道 支护，保证支护质量；2)利用矿房拉底巷道的中深孔拉底形成堑沟采用浅孔或中深孔爆破、切割形 成拉底空间，最终形成矿房堑沟；3)矿房矿石爆落至堑沟采用凿岩爆破爆落矿石，自重落于堑沟；4)矿房矿石铲运至矿石溜井卸矿在出矿进路中通过井下铲运机铲装堑沟中爆 落矿石，将矿石倒入矿石溜井；5)矿房回采出矿完毕重复3)、4)工序，利用遥控铲运机，解决残矿的装运问 题，直至矿房出矿完毕，封闭墙强度满足设计要求；6)矿房出矿进路封闭对矿房形成采空区采用封闭挡墙加以封闭；7)矿房尾砂胶结充填、达到设计强度胶结充填矿房形成的采空区，养护达到 设计强度，保证充填接顶效果；8)矿柱新掘矿柱拉底巷道利用共用出矿进路在矿柱中新掘矿柱拉底巷道；
9)矿柱拉底形成矿柱堑沟凿岩爆破、切割形成拉底空间，形成矿柱堑沟；10)矿柱采场爆破出矿回采矿柱，铲运机将爆落矿石通过共用出矿进路、穿 脉出矿巷道、沿脉运输巷道，倒入矿石溜井，残矿利用遥控铲运机装运；11)矿柱回采出矿完毕二步骤回采矿柱结束，为充填作准备；12)矿柱采场封闭充填把矿柱回采后形成的矿区采用尾砂或尾砂胶结充填， 消除采空区。本发明一种适于井下二步骤回采的采场底部结构及其生产工艺采用以上技术方 案后，具有以下效果(1)减少巷道工程量、避免二次开挖；(2)为增加出矿进路放矿口稳定性，减少支护工程量；(3)加快二期回采矿柱时的矿块准备，降低采矿成本，增加充填体稳定性；(4)采用本发明，一步骤回采矿房采场后采空区充填采用尾砂胶结充填，充填 体抗压强度在3MPa以上，充填接顶率达到80%以上，二步骤回采矿柱采场后采空区充 填，接顶率达到60%以上；(5)利用遥控铲运机，解决堑沟内残矿的装运问题，使得矿房采场、矿柱采场内 的矿石回收率达到98%以上。
图1为本发明一种适于井下二步骤回采的采场底部结构纵向投影图。图2为本发明一种适于井下二步骤回采的采场底部结构水平向投影图。图3为本发明一种适于井下二步骤回采的采场底部结构的生产工艺流程图。
具体实施例方式为进一步描述本发明，下面结合附图和实施例对本发明一种适于井下二步骤回 采的采场底部结构及其生产工艺作进一步详细描述。图1为本发明一种适于井下二步骤回采的采场底部结构纵向投影图。图2为本一种适于井下二步骤回采的采场底部结构水平向投影图。附图标记为1-矿房；2-矿柱；3-底柱；4-沿脉运输巷道；5-矿石溜井；6_穿脉出矿巷 道；7-矿房拉底巷道；8-矿柱拉底巷道；9-共用出矿进路；10-矿房出矿进路；11-爆 落矿石；12-堑沟。由图1所示的本发明一种适于井下二步骤回采的采场底部结构纵向投影图并结 合图2看出本发明一种适于井下二步骤回采的采场底部结构，井下采场分为矿房采场和矿 柱采场，二者交替布置，矿柱2的下部留有底柱3，底柱3的侧面为斜面，底柱3间为堑 沟12;在矿房采场和矿柱采场的两侧设有沿脉运输巷道4，矿石溜井5竖直布置在沿脉运 输巷道4的外侧。在沿脉运输巷道4之间沿采场设有穿脉出矿巷道6，穿脉出矿巷道6布 置两个采场的一侧底柱3中。矿石运搬利用沿脉运输巷道4、穿脉出矿巷道6，将采场爆 落矿石11在堑沟12中，通过铲运机倒入矿石溜井5中。在矿房1下部沿穿脉方向布有矿房拉底巷道7，在矿房拉底巷道7与穿脉出矿巷道6之间顺序布有矿房出矿进路10、共 用出矿进路9;共用出矿进路9与穿脉出矿巷道6斜交，角度45° 55° ；矿房出矿进 路10、共用出矿进路9之间根据出矿设备的参数、采场布置可以有适当转角。矿房采场 通过堑沟12与矿房出矿进路10衔接；矿房采场尾砂胶结充填后，开采矿柱采场时新掘矿 柱拉底巷道8，拉底形成矿房回采的堑沟12。矿房采场、矿柱采场宽度10 18m，长度30 90m，高度40 90m，进路间距 10 15m，堑沟底部宽度4 6m，穿脉出矿巷道6与共用出矿进路9交角45° 55°， 堑沟斜面倾角采用45° 55°。由图3所示的本发明一种适于井下二步骤回采的采场底部结构的生产工艺流程 图并结合图1、图2看出，它是按照以下工艺流程进行1)按照采准工程设计完成相应的采准工程完成沿脉运输巷道4、矿石溜井5、 穿脉出矿巷道6、矿房拉底巷道7、共用出矿进路9、矿房出矿进路10，根据矿岩情况， 进行巷道支护，保证支护质量。2)利用矿房拉底巷道7中深孔拉底形成堑沟12 采用浅孔或中深孔爆破、切割 形成拉底空间，最终形成矿房堑沟12。3)矿房1矿石爆落至堑沟8 采用凿岩爆破爆落矿石，自重落于堑沟12。4)矿房1矿石铲运至溜井5卸矿在出矿进路中通过井下铲运机铲装堑沟12中 爆落矿石11，将矿石倒入矿石溜井5。5)矿房1回采出矿完毕重复3)、4)工序，利用遥控铲运机，解决残矿的装运 问题，直至矿房1出矿完毕，封闭墙强度满足设计要求。6)矿房1出矿进路10封闭对矿房1形成采空区采用封闭挡墙加以封闭。7)矿房1尾砂胶结充填、达到设计强度胶结充填矿房1形成的采空区，养护 达到设计强度，保证充填接顶效果。8)矿柱2新掘矿柱拉底巷道8 利用共用出矿进路9在矿柱2中新掘矿柱拉底巷 道8。9)矿柱2拉底形成矿柱堑沟12 :凿岩爆破、切割形成拉底空间，形成矿柱堑沟 12。10)矿柱2采场爆破出矿回采矿柱2，铲运机将爆落矿石11通过共用出矿进路 9、穿脉出矿巷道6、沿脉运输巷道4，倒入矿石溜井5，残矿利用遥控铲运机解决。11)矿柱2回采出矿完毕二步骤回采矿柱2结束，为充填作准备。12)矿柱2采场封闭充填把矿柱2回采后形成的矿区采用尾砂或尾砂胶结充 填，消除采空区。
权利要求
1.一种适于井下二步骤回采的采场底部结构，矿房采场和矿柱采场交替布置，矿柱 (2)的下部留有底柱(3)，底柱(3)的侧面为斜面，底柱(3)间为堑沟(12)；在矿房采 场和矿柱采场的两侧设有沿脉运输巷道(4)，矿石溜井(5)竖直布置在沿脉运输巷道的外 侧，其特征在于在所述沿脉运输巷道(4)之间沿采场设有穿脉出矿巷道(6)，穿脉出矿 巷道(6)布置两个采场的一侧底柱(3)中，在矿房(1)下部沿穿脉方向布有矿房拉底巷 道(7)，在矿房拉底巷道(7)与穿脉出矿巷道(6)之间顺序布有矿房出矿进路(10)、共用 出矿进路(9)；共用出矿进路(9)与穿脉出矿巷道(6)斜交，矿房采场通过堑沟(12)与 矿房出矿进路(10)衔接；所述矿房采场、矿柱采场的宽度10 18m、长度30 90m、 高度40 90m，所述的出矿进路(9或10)间距为10 15m ；矿房出矿进路(10)、共用 出矿进路(9)之间有转角，共用出矿进路(10)与穿脉出矿巷道(6)斜交的角度为45° 55°，所述堑沟(12)斜面倾角为45° 55°。
2.如权利要求1所述的一种适于井下二步骤回采的采场底部结构，其特征在于在 所述矿柱(2)下部沿穿脉方向布置矿柱拉底巷道(8)。
3.如权利要求2所述的一种适于井下二步骤回采的采场底部结构，其特征在于所 述的堑沟底部宽度4 6m。
4.如权利要求1、2或3所述的一种适于井下二步骤回采的采场底部结构，其特征在 于所述穿脉出矿巷道(6)的位置在采场底部且距离堑沟(12)的边界不小于5m，前后 5m范围内围岩坚固稳定、完整性好，完整性系数不小于0.8。
5.如权利要求2所述的一种适于井下二步骤回采的采场底部结构的生产工艺，其特征 在于按照以下工艺流程进行1)按照采准工程设计完成相应的采准工程完成沿脉运输巷道(4)、矿石溜井(5)、 穿脉出矿巷道(6)、矿房拉底巷道(7)、共用出矿进路(9)、矿房出矿进路(10)，根据矿 岩情况，进行巷道支护，保证支护质量；2)利用矿房拉底巷道(7)中深孔拉底形成堑沟(12)采用浅孔或中深孔爆破、切割 形成拉底空间，最终形成矿房堑沟(12)；3)矿房(1)矿石爆落至堑沟(8)采用凿岩爆破爆落矿石，自重落于堑沟(12)；4)矿房(1)矿石铲运至矿石溜井(5)卸矿在出矿进路中通过井下铲运机铲装堑沟 (12)中爆落矿石(11)，将矿石倒入矿石溜井(5)；5)矿房⑴回采出矿完毕重复3)、4)工序，利用遥控铲运机，解决残矿的装运问 题，直至矿房(1)出矿完毕，封闭墙强度满足设计要求；6)矿房(1)出矿进路(10)封闭对矿房(1)形成采空区采用封闭挡墙加以封闭；7)矿房(1)尾砂胶结充填、达到设计强度胶结充填矿房(1)形成的采空区，养护 达到设计强度，保证充填接顶效果；8)矿柱(2)新掘矿柱拉底巷道(8)利用共用出矿进路(9)在矿柱(2)中新掘矿柱拉 底巷道⑶；9)矿柱(2)拉底形成矿柱堑沟(12)凿岩爆破、切割形成拉底空间，形成矿柱堑沟 (12)；(10)矿柱(2)采场爆破出矿回采矿柱(2)，铲运机将爆落矿石(2)通过共用出矿进 路(9)、穿脉出矿巷道(6)、沿脉运输巷道(4)，倒入矿石溜井(5)，残矿利用遥控铲运机装运；(11)矿柱⑵回采出矿完毕二步骤回采矿柱(2)结束，为充填作准备；(12)矿柱(2)采场封闭充填把矿柱(2)回采后形成的矿区采用尾砂或尾砂胶结充 填，消除采空区。
全文摘要
本发明公开了一种适于井下二步骤回采的采场底部结构及其生产工艺，井下采场分为矿房采场和矿柱采场，根据底部结构形式留设底柱，矿石运搬利用沿脉运输巷道(4)、穿脉出矿巷道(6)，将采场爆落矿石(11)在堑沟(12)中；铲运机通过共用出矿进路(9)和矿房出矿进路(10)，将矿石倒入矿石溜井(5)中，矿房采场尾砂胶结充填后，开采矿柱采场时在底柱(3)中，新掘矿柱拉底巷道(8)，通过凿岩爆破拉底形成矿房回采的堑沟(12)，回采出矿完毕后对矿柱(2)形成的采空区进行充填。本发明可以服务两个采场，减少工程量和支护量，降低了采矿的采切比，提高底部结构的稳定性，节省二步骤回采的开采成本和准备时间。
文档编号E21C41/22GK102011589SQ20101052706
公开日2011年4月13日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者叶振华, 张传信, 张鹏, 胡永泉, 赵继银, 郭金峰 申请人:中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司