一种不留顶底柱预置空间充填采矿法
【专利摘要】本发明公开了一种不留顶底柱预置空间充填采矿法，充分利用顶底板和围岩的自承能力，在采场允许暴露面积范围内，采用预先留置空间的充填方式来充填采空区，在采场回采完毕后立即回收底部结构，并采用高强度混凝土充填料充填底板区域，作为下一中段矿体开采的人工顶柱，采用废石胶结充填料充填采空区，并依据采空区形态和围岩稳固性的实际情况，决定充填高度和充填体积，预置空间，采空区均为不完全接顶充填。本发明特别适用于充填原料缺乏或供应不足条件下采用充填采矿法的地下矿开采，具有作业安全、生产效率高、矿石损失率低和采矿成本低等特点。
【专利说明】一种不留顶底柱预置空间充填采矿法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种地下矿充填采矿法，特别是涉及一种不留顶底柱预置空间充填采矿法，适用于地下矿山充填原料缺乏，或供给不充足，且矿体顶底板均为较稳固的倾斜或急倾斜矿体的开采。
【背景技术】
[0002]充填采矿法可有效解决地下矿山采空区处理和地压管理等难题，为矿山安全开采提供了保障，但同时也给矿体开采带来了充填系统建设投资高、充填工艺复杂、采矿成本过高等缺点，降低了矿山的经济效益，尤其是部分矿山面临充填原材料缺乏，导致充填工作滞后或停止，因而无法及时的充填采空区，既影响了临近矿体的顺利开采，也给矿山的安全生产留下了重大安全隐患。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种在矿山充填原料缺乏或供应不充足时具有作业安全、生产效率高、矿石损失率低和采矿成本低的不留顶底柱预置空间充填采矿法。
[0004]为了解决上述问题，本发明采用的一种不留顶底柱预置空间充填采矿法，充分利用顶底板和围岩的自承能力，在采场允许暴露面积范围内，采用预先留置空间的充填方式来充填采空区，其特征是:在采场回采完毕后立即回收底部结构，并采用高强度混凝土充填料充填底板区域，作为下一中段矿体开采的人工顶柱，采用废石胶结充填料充填采空区，并依据采空区形态和围岩稳固性的实际情况，决定充填高度和充填体积，预置空间，采空区均为不完全接顶充填。
[0005]在采场一侧钻凿切割天井，以切割天井为自由面爆破形成切割槽，作为大规模回采的自由面，在中段底部区域开凿受矿堑沟，矿房中部掘进凿岩巷道，凿岩设备钻凿平行深孔，爆破时，上分段需超前下分段两至三排炮孔崩矿；崩落的矿石堆积于堑沟内，由铲运机集中出矿；不留顶底柱，采场回采完毕后立即回收底部结构区域矿石，并以高强度的混凝土充填料充填底板区域，矿房区域则采用废石胶结充填料充填；充填作业采用铲运机直接将充填料倒入采空区。
[0006]上下中段矿房交错布置。
[0007]根据围岩及顶底板稳固性确定采场结构参数、充填料配比、充填高度和充填料总方量，并预置空间；在围岩条件好且允许暴露面积大时选用较低强度充填料，并适当降低充填高度和减少充填料方量；反之，则选用较高强度充填料，并提高充填高度和增大充填料方量。
[0008]采用上述技术方案的不留顶底柱预置空间充填采矿法，充分利用顶底板和围岩的自支承能力，在采场允许暴露面积范围内，采用预先留置空间的充填方式来充填采空区，通过上下中段矿房交错布置，减小不同中段同时回采时矿房之间的相互扰动，从而避免出现应力集中对岩层的破坏；不留顶底柱，矿房回采完毕后立即回收底部结构区域的矿体，并以高强度混凝土充填料充填底部结构区域，作为下一中段矿体开采的人工顶柱；采用废石胶结充填料充填采空区，并依据采空区形态和围岩稳固性的实际情况，决定充填高度和充填体积，预置空间，采空区均为不完全接顶充填。既保证了采空区的稳定性，又减少了充填料体积总量。
[0009]根据围岩及顶底板稳固性确定采场结构参数、充填料配比、充填体积；在围岩条件好且允许暴露面积大时可选用较低强度的废石胶结充填料，并可适当降低充填高度；反之，则选用较高强度的废石胶结充填料，并提高充填高度。
[0010]本发明的有益效果是，解决了充填原料缺乏或供应不足条件下采用充填采矿法处理采空区的难题，对地压进行了有效管理，并降低了充填成本，经济效益明显提高；矿房交错布置，减小了不同中段同时回采时采区之间的相互影响，减少了应力集中对岩层的破坏；不留顶底柱降低了矿石损失率，提高了经济效益；底部结构区域高强度混凝土充填料保证了人工假顶具有足够的强度，有利于工人在人工假顶下的作业安全。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是不留顶底柱预置空间充填采矿方法设计主视图即沿图2中1-1线剖示图。
[0012]图2是沿图1中I1-1I线剖面图。
[0013]图3是沿图1中II1-1II线剖面图。
[0014]图4是沿图1中IV -1V线剖面图。
[0015]图中:1.穿脉巷道，2.分段凿岩巷道，3.出矿川巷道，4.受矿巷道，5.炮孔，6.切割天井，7.充填联络道，8.高强度混凝土充填料，9.充填体，10.PVC排水管，11.水平沿脉巷道，12.充填挡墙，13.斜坡道，14.中段运输巷道，15.堑沟，16.围岩，17.崩落矿石。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明进一步说明。
[0017]参见图1、图2、图3和图4，在矿体下盘围岩中掘进水平沿脉巷道11，并掘进穿脉巷道I连通采场和水平沿脉巷道，构成采区运输系统。采场划分时，将上下中段采场交错布置。沿采场一侧钻凿切割天井6，并以切割天井6为爆破自由面形成切割槽，并作为大规模回采的爆破自由面。在中段下盘围岩中掘出矿川巷道3，并在中段底部区域开挖受矿堑沟15，完成中段出矿的底部结构工程；从穿脉巷道I进入矿体内，掘进分段凿岩巷道2 ;凿岩设备在分段凿岩巷道2内钻凿平行深孔作炮孔5，并依次进行装药、联线、爆破作业，根据生成能力要求和爆破补偿空间，确定每次爆破的排数。爆破时，上分段需超前下分段两至三排炮孔崩矿；崩落的矿石堆积于堑沟内，由铲运机集中出矿。各中段的矿石依此经中段运输巷道14、斜坡道13运出地表。采场回采完毕后立即回收底部结构区域矿石，并以高强度的混凝土充填料8充填底板区域，为下一中段矿体的开采形成人工顶柱，矿房区域则采用废石胶结充填，形成充填体9 ;充填作业采用铲运机经过充填联络道7直接将充填料倒入采空区；依据采空区形态和围岩稳固性的实际情况，决定充填高度和充填体积，采空区均为不完全接顶充填；根据围岩及顶底板稳固性确定采场结构参数、充填料配比、充填高度和充填料总方量，并预置空间；在围岩条件好且允许暴露面积大时选用较低强度充填料，并适当降低充填高度和减少充填料方量；反之，则选用较高强度充填料，并提高充填高度和增大充填料方量。采场进行充填前，预先砌筑充填挡墙12，并预埋PVC排水管10，将积水排至各中段水仓。回采过程中，需加强通风管理，风流路线为:中段运输巷道14—出矿川巷道3—采场一上一中段运输巷道，部分采场通风采用局扇+风筒的方式，将新鲜风流压入工作面。
[0018]回采过程中，根据矿体和上下盘围岩的地质条件采用合适的支护方式，并加强对充填体强度的监测。
【权利要求】
1.一种不留顶底柱预置空间充填采矿法，充分利用顶底板和围岩的自承能力，在采场允许暴露面积范围内，采用预先留置空间的充填方式来充填采空区，其特征是:在采场回采完毕后立即回收底部结构，并采用高强度混凝土充填料充填底板区域，作为下一中段矿体开采的人工顶柱，采用废石胶结充填料充填采空区，并依据采空区形态和围岩稳固性的实际情况，决定充填高度和充填体积，预置空间，采空区均为不完全接顶充填。
2.根据权利I所述的不留顶底柱预置空间充填采矿法，其特征是:在采场一侧钻凿切割天井，以切割天井为自由面爆破形成切割槽，作为大规模回采的自由面，在中段底部区域开凿受矿堑沟，矿房中部掘进凿岩巷道，凿岩设备钻凿平行深孔，爆破时，上分段需超前下分段两至三排炮孔崩矿；崩落的矿石堆积于堑沟内，由铲运机集中出矿；不留顶底柱，采场回采完毕后立即回收底部结构区域矿石，并以高强度的混凝土充填料充填底板区域，矿房区域则采用废石胶结充填料充填；充填作业采用铲运机直接将充填料倒入采空区。
3.根据权利I或2所述的不留顶底柱预置空间充填采矿法，其特征是:上下中段矿房交错布置。
4.根据权利要求1或2所述的不留顶底柱预置空间充填采矿法，其特征是:根据围岩及顶底板稳固性确定采场结构参数、充填料配比、充填高度和充填料总方量，并预置空间；在围岩条件好且允许暴露面积大时选用较低强度充填料，并适当降低充填高度和减少充填料方量；反之，则选用较高强度充填料，并提高充填高度和增大充填料方量。
【文档编号】E21C41/18GK103437768SQ201310406271
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年9月9日 优先权日:2013年9月9日
【发明者】周科平, 李杰林, 李斌, 邓红卫, 胡建华, 杨念哥, 高峰 申请人:中南大学