专利名称：：地下矿山采矿新工艺的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种地下矿山采矿的上行开采尾砂矸石充填采矿法。传统的下行开采方案不能首先开采深部富矿中段，投产初期经济效益差，基建贷款偿还年限长，矿产资源回收率低，井下废石和选厂的尾砂贮存在地表，即多占土地，也污染环境，增加投资，增加废石的提升、运输费用，不能及时处理采空区，引起地表下沉或塌陷，破坏了生态环境。鉴于传统的下行开采方案的缺点和存在的问题，本发明提出了一种上行开采尾砂矸石充填法，它是解决传统下行开采方法所存在缺点的地下矿山采矿新工艺。本发明的地下矿山采矿新工艺打破传统的下行开采方式和矿块中留顶、底、间柱，先采矿房，后采矿+柱，以及许多矿山不充填采空区的模式，在矿床开采全深度内任意选择富矿中段作为首采中段，由此一次或分段上行开采，即开拓中段设在最上层20，采准切割中段设在中间层21，矿柱回采和矿房回采中段设在中间层21和最下层22(见图1)(称之为上行开采)。在矿块回采时，先采间柱11，如果间柱11内有采准巷道时，用水平分层废石、尾砂胶结充填法回采间柱，否则(如脉外天井9和天井联络道10)用浅孔留矿法回采间柱后，用废石和5％～8％尾砂水泥浆嗣后一次充填间柱采空区(见图4)。间柱11回采结束后，用空场法(如浅孔留矿法或分段空场法)回采矿房13，大量放矿工作结束后，矿房采空区13嗣后一次充填废石和尾砂。这种采矿方法称为上行开采尾砂矸石充填法。本发明打破传统的模式，矿块中不留顶柱，只留底柱，利用采准巷道最终回收底柱。技术经济与环境效果的评价使用本发明，可以首先开采深部的富矿中段，提高投产初期的经济效益，缩短基建贷款偿还年限，提高矿山服务年限内企业利润贴现到投产年的贴现值。矿块中不留顶柱，留底柱，用最廉价的废石和水泥尾砂胶结体取代矿房间柱11，故矿产资源回收率比传统方法提高15～20％。本发明中所有的井下废石被充填到采空区13、11，既节省了废石的提升运输费用，又处理了采空区13、11，防止地表塌陷，保护地表农田、林木、建筑物、构筑物等生态环境，且在被充填的采空区上部地表上可建造一些工业设施和民用建筑。因为在矿区中没有废石场，不用占有农田或林木山地，保护了生态环境，消除了废石场粉尘对环境的污染。因为尾矿中的粗砂(有害排弃物)被充填到采空区，所以减少进入尾矿库的年尾砂量，延长尾矿库寿命，减少环境污染。“地下矿山采矿新工艺”将会引起采矿工艺的变革。图1是上行开采尾砂矸石充填法的开采示意图；图2是急倾斜单矿脉开采的尾砂矸石充填法的采矿方法正视图，图3是图2的A-A剖视图，图4是图2的C-C剖视图，图5是图2的B-B剖视图；图6是急倾斜平行矿脉开采方法侧视图，图7是图6的E-E剖面图，图8是图6的F-F剖面图；图9是缓倾斜薄矿脉开采的壁式尾砂矸石充填法采矿方法图，图10是图9的H-H剖视图图11是缓倾斜密集平行脉开采的组合壁式尾砂矸石充填法的采矿方法图；图12是缓倾斜中厚矿脉开采的分层壁式尾砂矸石充填法的采矿方法图；图13是缓倾斜厚矿脉开采的尾砂矸石充填法的侧视图，图14是图13的J-J剖视图；图15是倾斜薄矿脉开采的单线索道台车壁式尾砂矸石充填法的采矿方法侧视图；图16是爆力运矿采矿方法的侧视图，图17是图16的L-L剖视图；图18是注浆锚杆工艺示意图；图19是注浆锚杆工艺护顶的分段空场法图，图20是图19的N-N剖视图，图21是图19的O-O剖面图。下面分别论述本发明中各种矿床类型的开采方法。1.急倾斜矿床的开采1.1急倾斜单矿脉的开采下面以矿脉平均厚度为6米，矿体倾角为70°，平均地质品位为含钼0.28％，矿石和围岩f＝8～10，均稳固的钼矿床作为实例，进一步说明。一、矿床开拓与采准切割工作见图1、图2、图3、图4、图5。根据矿床的赋存特点，矿床用主井1、付井2、通风井3来进行开拓，中段高度定为40米，开拓中段20上部中段开凿回风巷道19。各中段用马头门及调车场4、石门5、主运巷道6、穿脉运输巷道7来进行开拓。急倾斜单矿脉开采用尾砂矸石充填采矿法。矿块构成要素矿块沿走向布置，矿块长度50米，宽度为矿体厚度，高度为40米，间柱宽度为3～5米，不留顶柱，只留保护穿脉运输巷道7的底柱24。矿块用平底结构脉外电耙巷道8、漏斗付川12、脉外天井9、天井联络道10、充填巷道15来进行采准，用拉底巷道14进行切割。脉外天井9可起到如下三种作用，见图2。1、当矿块处在开拓和采准、切割阶段时，不开凿天井联络道10，此时天井9可作为废石溜井9，贮存开拓、采准、探矿巷道掘进中所供应的废石，调节供应充填采空区所需要的废石量。2、当矿块处在回采间柱11或回采矿房13时，先开凿天井联络道10，此时天井9可作为行人、运搬材料设备、通风之用。3、当矿块处在已充填完间柱11和矿房13时，已封闭天井联络道10的天井9可作为上一中段回采矿房时，电耙29耙运的矿石溜井9。为了兼顾回采矿房13和回采间柱11，天井联络道10巷道中心线正好对准矿房13与间柱11的分界线，好让回采矿房13与回采间柱11时都能使用，因此相邻的上、下天井联络道10各指向相邻的两个矿房13，使得回采间柱11和回采矿房13时，有两个安全出口和通风口(见图4、图2)。当矿体厚度较大时，为了增加回采间柱的安全出口和加强采矿通风以及充填工作，可在矿体上盘与围岩接触处开凿脉内天井及天井联络道，它随着回采工作面的向上推进，自动消失。二、间柱回采间柱11用无底柱浅孔留矿法进行回采。为了保护穿脉运输巷道7，在穿脉运输巷道壁四周留3米厚矿柱24，以此为前提，开凿平底底部结构的漏斗付川15和拉底巷道14以及开凿堑沟。开采间柱11时用YSP-45凿岩机进行浅孔凿岩，用导火线、火雷管、二号岩石炸药或铵油炸药进行爆破，爆破下来的矿石借助重力流至漏斗付川15中，再用人工或装岩机装至穿脉运输巷道7的矿车16中。开采间柱11时，分层开采高度一般为2～2.5米。回采间柱的回采标高比上一中段电耙巷道8底板标高要高出2.5米。回采间柱阶段，每一次落矿量中约放出1/3的局部矿量，回采工作结束后，用装岩机进行大量放矿，大量放矿工作结束后，利用上一中段漏斗付川15进行间柱采空区11的充填工作。充填间柱空区11时，先密闭全部天井联络道10、漏斗付川15等巷道与间柱采空区11的连接处，并预留好泄水孔洞及泄水管道。间柱采空区11用废石和5～8％水泥尾砂浆嗣后一次充填，充填的标高为上一中段电耙巷道8底板标高。三、矿房回采回采间柱11的充填工作结束后，才能进行回采矿房13工作。矿房回采采用脉外无底柱电耙底部结构浅孔留矿法。矿房13的矿石用YSP-45凿岩机浅孔凿岩，用导火线、火雷管或非电导爆管和二号岩石炸药或铵油炸药来进行爆破，矿房13回采的分层高度为2～2.5米。矿房回采标高比上中段电耙巷道8底板标高要高出2.5～5米，并形成倾斜面，使得矿房采空区用废石和尾砂充填后所形成的倾斜面要保持2～2.5米空间，减少平底结构中损失的三角形松散矿石量。采下的矿石借助重力流至漏斗付川12和电耙巷道8内，用电耙把矿石耙运至矿石溜井9内，再用下中段振动放矿机23把矿石放至穿脉运输巷道7中的矿车16中。矿车组16用电机车经穿脉运输巷道7、主运巷道6、石门5后运至主井调车场4。开采首采中段22时，为了取消下一中段的运输矿石的巷道，采场的矿石用电耙耙运至本水平人工搭设的木板台阶漏斗后直接装入矿车16。矿房回采阶段需放出1/3的落矿量，大量放矿阶段需放出2/3的落矿量。矿房的大量放矿工作结束后，密闭通向采空区13的联络通道10、12、15，并预留好泄水管道和泄水孔。充填工作是用废石和粗尾砂嗣后一次充填矿房采空区13。粗尾砂浆经聚氨酯衬胶的主钢管18和支钢管17，直接送至采空区13。上一中段开拓和采准、探矿巷道的废石贮存在废石溜井9，再用振动放矿机23把废石放止废石车16中。本中段的开拓和采准、探矿巷道的废石车和废石溜井的废石车16运至采空区13上部充填巷道15或漏斗付川12后，把废石卸入采空区13中，充填的标高为电耙巷道地板标高，边充填，边前进，直至填满为止，然后用后退式人工形成倾斜充填面，减少上一矿房13回采时平底结构所留的松散三角体矿石量。1.2急倾斜平行矿脉开采本方法的特点是传统方法所不能分采的密集平行脉，可以用廉价的开采方法分采两个平行脉，剔除夹石，从而大幅度降低贫化率和损失率。一、开采急倾斜平行脉时一般由下盘向上盘推进，中段之间由下中段向上中段推进，也就是上行开采。开采急倾斜平行脉的单脉矿体时，仍采用急倾斜单脉开采方法。首先用空场法开采最下盘矿体的间柱11和矿房13后，采空区11、13用废石和低标号水泥尾砂浆或尾砂浆嗣后一次充填，然后进行相邻上盘矿脉的间柱11、矿房13的回采工作和充填采空区工作，依此类推，由下盘向上盘开采各个矿体。二、开采急倾斜密集平行脉时，要考虑平行矿脉之间的距离，如果相邻平行脉间距能布置上盘矿脉的下盘采准巷道(脉外天井9和电耙道8)时，应该布置该矿体的下盘采准巷道，否则布置该矿体的上盘采准巷道，且脉外天井9应离矿体顶板3米。下盘矿脉的采准巷道仍布置在该矿体的下盘。三、如果三条矿体中各个矿体之间间距都无法布置采准巷道时其上盘矿体的采准巷道布置在该矿体的上盘，中间矿体和下盘矿体一起共同布置下盘采准巷道。见图6、图7、图8。1、下盘矿体的开采下盘矿体留底柱25和顶柱26，底柱25高度为3～4米，顶柱26高度为2～3米。下盘矿体用尾砂胶结充填法回采间柱11，用普通漏斗浅孔留矿法回采矿房13。主要采准巷道有脉外运输巷道8、普通漏斗及漏斗颈27、天井9、天井联络道10，在底柱25上部布置拉底巷道14。用尾砂胶结充填法回采间柱11时，回采的分层高度为2～2.5米，用YSP-45凿岩机进行浅孔凿岩，火雷管和导火线、二号岩石炸药进行爆破，采下的矿石用人力推车运至天井9的放矿格内。采场用5％～8％水泥尾砂浆进行充填，充填时做好预留天井联络道10的木制模板，并做好泄水的有关工作。用普通漏斗浅孔留矿法回采下盘矿体的矿房13时，回采的分层高度为2～2.5米，用YSP-45浅孔凿岩机凿岩，用火雷管、导火线或非电导爆管以及二号岩石炸药或铵油炸药进行爆破。采下的矿石由普通漏斗27放止脉外运输巷道8中的矿车16后，经穿脉运输巷道7、主运巷道6、石门5后运至主井调车场4。矿房13回采结束后，进行大量放矿，大量放矿结束后的采空区13嗣后一次充填废石和尾砂。开拓、采准、探矿巷道的工作面废石可以直接运至采空区充填，或者运止废石溜井9中贮存，然后用振动放矿机23放至废石车16后运至采空区进行充填。充填用的尾砂浆用衬聚氨酯耐磨材料的主钢管18和支钢管17输送至采空区13。2、中间矿体的开采当下盘矿体采空区13被充填后，可以进行中间矿体的开采。开采中间矿体时，漏斗付川12穿过下盘矿体的底柱25，在漏斗付川12内用装岩机把矿石装入矿车16内。中间矿体下盘侧开凿拉底巷道14，与漏斗付川12相联接。见图6、图7、图8。中间矿体用无底柱浅孔留矿法回采间柱11和矿房13，且采空区11、13嗣后一次充填5～8％水泥尾砂浆和废石、尾砂。3、上盘矿体的开采当中间矿体的采空区13被充填后，可以进行上盘矿体的开采。开采上盘矿体时采准巷道布置在该矿体的上盘，且天井应位于离矿体顶板3米。见图6、图7、图8。上盘矿体用无底柱浅孔留矿法回采间柱11和矿房13，且采空区11、13嗣后一次充填5～8％尾砂胶结体和废石、尾砂。由此可见，用传统方法很难分采的急倾斜密集平行矿脉可用如上所述的方法进行分采，并且剔除夹石。2.缓倾斜矿床的开采2.1缓倾斜薄矿脉开采当矿岩中等以上稳固的缓倾斜薄矿脉开采时，传统的采矿方法为普通全面采矿法和浅孔房柱法。本专利以壁式尾砂矸石充填法取代普通全面法和浅孔房柱法。采场内不留间柱和顶柱及矿房内矿柱，少留底柱，以规则的钢筋砼点柱来代替矿柱，因此大幅度提高了矿石回收率。回采顶板较不稳固的矿块时，回采工作划分一采、一充、不留控顶距的分条，保证回采工作的安全。回采顶板较稳固的矿块时，回采工作划分一采、一充、一个控顶距分条的回采方法。矿山的有害废弃物一废石和尾砂充填采空区，防止地表塌陷，保护地表生态环境，地表上可以建造一些工业设施及民用建筑，取消了废石场，节省了废石的提升运输费用，减少环境污染，增加尾矿库服务年限，减少尾矿库投资。当开采顶板较不稳固的矿体时，使用传统采矿方法所没有的方法，即钢筋砼点柱上用强力胶(如环氧树脂)粘贴尼龙编织带后，围拦充填的废石和尾砂。这种方法比砼隔墙或人工砌废石墙的方法省工、省钱、生产工艺简单、充填成本低，且充填体也能支撑顶板，保证生产安全。当开采顶板较稳固的矿体时，可增加钢筋砼点柱的间距，不用尼龙编织带，废石和尾砂可以自然堆放，远离回采工作面的充填废石上面用尾砂浆浇灌顶板接顶部位。壁式尾砂矸石充填法仍使用上行开采方案，其目的在于使上中段开拓、采准、探矿掘进面的废石可以直接充填到采空区，创造了不留顶柱的有利条件。一、矿床开拓与采准切割工作根据矿床赋存条件决定开拓方式，当矿床用竖井开拓时，开拓系统为主井1、付井2、通风井3、马头门及调车场4、石门5、主运苍道6、穿脉运输巷道7所组成。中段高度一般为20～30米。矿块构成要素矿块沿走向布置，矿块长度为40～60米，矿块斜长一般40～60米，不留间柱、顶柱和矿房矿柱，留底柱25，使用钢筋砼点柱30。采准切割工作在矿体的下盘开凿脉外运输巷道8，其上部布置漏斗颈及漏斗27，矿块两侧布置脉内上山天井10，在底柱25下面布置联络道12和充填巷道15，在底柱25中布置电耙硐室28，底柱25上部布置拉底巷道14。见图9、图10。二、矿块回采工作矿块用壁式尾砂矸石充填法进行开采。回采的分条宽度与矿体厚度和顶板的稳定性有关，一般分条宽度为8～12米。在回采工作面上用7655凿岩机打水平浅孔凿岩，用导火线、火雷管、二号岩石炸药或非电导爆管、铵油炸药进行爆破，采下的矿石用电耙29运搬至采场漏斗27内，漏斗内矿石放至脉外运输巷道8中的矿车16后运出穿脉运输巷道7，再用电机车把矿车组16经穿脉运输巷道7、主运巷道6、石门5后运至主井调车场4内。三、充填工作已回采的采空区13中充填分条被充填之前，应密闭好漏斗27，并预留好泄水孔洞及泄水管道，而且用快凝快硬硅酸盐(双快-200)水泥及钢筋现场浇注钢筋砼点柱或先做普通水泥钢筋砼预制件后用双快-200水泥和钢筋现场浇注钢筋砼点柱的接顶和立脚部分。钢筋砼点柱断面(一般200×200～400×400)、配钢筋、点柱间距、尼龙带的厚度随着矿体厚度、顶板稳定性不同而不同。点柱间距一般8～12米。尼龙带不仅满足围拦废石和尾砂时抗拉强度要求，而且能泄出粗尾砂浆中的水。上中段开拓、采准、探矿时掘进面的废石经主运巷道6、穿脉运输巷道7、脉外运输巷道8、联络道12后运至充填巷道15中，废石卸入采空区13后用上部中段电耙峒室28中的电耙绞车29和电耙29把废石向下耙运，直到再不能耙运为止，充填体的接顶用浇灌粗尾砂浆来实现。四、底柱回采当充填完一个分条后，其下部底柱可以部分回收(约50％)，所留的2～3米厚底柱可支撑采场顶板，挡住其上部充填体。回收底柱时，在充填巷道15中被浅孔崩落的矿石用装岩机装入矿车16后，经联络道12、脉外运输巷道8，运出穿脉巷道7。2.2缓倾斜密集平行脉的开采开采缓倾斜密集平行脉时，仍采用上行开采方式，即由下中段向上中段、由下盘向上盘、同一矿脉中由低标高向高标高推进的方法。见图11和图9。本方法的特点是用放矿溜井32和天井9把各个密集矿脉串联起来，形成一个组合壁式尾砂矸石充填法，它不仅具有单矿脉壁式尾砂矸石充填法的优点和特点，而且能开采传统的下向开采方法无法开采的矿脉，不留传统的下向开采方法所留的护顶矿层，从而大幅度提高资源利用率。本方法同样存在因充填废石和尾砂引起的一系列优点。缓倾斜密集平行脉中，各个矿脉的开采也使用壁式尾砂矸石充填法。因为是缓倾斜密集平行脉，所以布置开拓巷道和采准巷道时，无法对每个矿脉进行布置，只能在一个中段内，一个采区中的开采矿脉要统筹按排开拓和采准巷道，因此中段的穿脉运输巷道和沿脉运输巷道以棋盘规则格式布置(如50×50m)。一个中段沿走向划分盘区，盘区的长×宽＝矿床宽度×盘区宽度(150～200M)，盘区沿垂直走向划分分区，分区长×宽＝盘区宽度(150～200)×50米，分区沿走向划分3～4个采区，采区长×宽＝50×50M，一个采区按矿脉划分矿块，矿块沿走向划分8～12米的分条。一个采区的各个矿块用天井9串联起来，各个矿块的每一个分条用放矿溜井32串联起来，便形成组合壁式尾砂矸石充填法的采区。放矿系统和废石充填系统见图9、图11。一个采区回采之前必须有一个分条溜井32与上部中段充填联络道15和中段沿脉运输巷道8相联接，并且该溜井32与各个矿脉充填联络道12、电耙峒室28、充填巷道15相联接。该溜井的上半部分作为充填井32，下半部分作为矿石溜井32，且废石漏斗27随充填空区的上移而上移，安全棚33也是随回采矿脉的上移而上移，安全棚33必须在该矿脉回采之前安装好，上移废石漏斗27或安全棚33时，必须放空溜井中的废石，清理好安全棚33上部的溜井32。在一个采区中，除一个放矿溜井32在采准工作时形成以外，其余的放矿溜井是随着矿脉的开采顺路形成的。放矿工作矿块中回采的矿石用电耙绞车29和电耙29把矿石耙运到矿石溜井32中，再用漏斗27把矿石卸入沿脉运输巷道8中的矿车16后，运到穿脉运输巷道7中编组形成矿车组16，再用电机车把矿车组运出主运巷道6中。充填工作上中段开拓和采准、探矿时掘进面的废石直接运到沿脉运输巷道8和充填联络道15后，矿车16中的废石侧翻卸入采准时形成的废石溜井32中，废石溜井中的废石经充填矿块的废石漏斗27把废石卸入侧卸矿车16后，经充填联络道12、电耙巷道28后运至充填巷道15侧翻卸入采空区13。坑口充填车间的粗尾砂浆经主充填管18送至各中段，各中段用充填支管17经主运巷道6、穿脉运输巷道7、脉外运输巷道8、采区天井9、充填巷道15后用软胶管充填采空区13。充填分条13被充填前，砌好放矿溜井的密闭墙34，并预留好泄水孔和泄水管道，注意保存放矿溜井的完整性，以防被充填的废石和尾砂进入放矿溜井中。开采较不稳定矿体时，回采工作采用一采、一充、不留控顶距分条。此时，充填分条13被充填之前先做好钢筋砼点柱30，用强力胶把尼龙带粘贴在点柱上，以便围栏废石和尾砂。开采稳定矿体时，回采工作采用一采、一充、一个控顶距分条的回采方式；此时不用尼龙编织带31，废石和尾砂自然堆放，接顶部位浇灌粗尾砂浆。充填巷道15中被卸入的废石用采场上部电耙绞车29和电耙29把废石耙运至采空区13，一直耙运至电耙再不能耙动为止，充填废石时也充填粗尾砂，接顶部位浇灌粗尾砂浆。2.3缓倾斜中厚矿脉开采开采缓倾斜中厚和厚矿脉时仍使用上行开采方式，其特点是把缓倾斜中厚和厚矿脉分为若干个分层，每个分层以薄矿脉壁式尾砂矸石充填法进行开采，采空区13用废石和尾砂充填后，在上部矿层接顶部位35(约0.5米)充填8％～10％水泥尾砂浆，便形成分层壁式尾砂矸石充填法。采场支护以钢筋砼点柱为主，废石和尾砂支撑顶板为辅。因为每个分层使用薄矿脉壁式尾砂矸石充填法，所以缓倾斜中厚和厚矿体的开采仍具有薄矿脉壁式尾砂矸石充填法的开采特点和优点，本节不再重复。一、采准切割工作矿块构成要素矿块沿走向布置，矿块长度为40～60米，矿块斜长40～60米，不留间柱和顶柱及矿房矿柱，只留底柱25，使用钢筋砼点柱30，点柱间距8～12米。见图12、图9。采准切割工作在矿体的下盘布置脉外运输巷道8，其上部布置漏斗颈及漏斗27，矿块的每一分层两侧布置脉内上山天井10，在底柱25下面每个分层布置联络道12和充填巷道15，在底柱25中每个分层布置电耙峒室28，底柱25上部每个分层布置拉底巷道14。二、矿房回采缓倾斜中厚和厚矿脉中每个分层的回采方法与缓倾斜薄矿脉的开采方法完全相同。充填完下部分层后，方能进行上部分层的开采。为了保护分层的人工底板35，先对该分层上部开凿掏槽，形成自由面后，依次向下进行爆破，且控制好爆破参数，确实保护好底板35。三、充填工作开拓和采准、探矿时掘进面的废石经主运巷道6、穿脉运输巷道7、脉外运输巷道8、联络道12后直接运至充填巷道15中把废石卸入采空区13。要充填的尾砂浆用主充填管18和支充填管17经主运巷道6、穿脉运输巷道7、脉外运输巷道8、联络道12、充填巷道15后，用软管直接浇注采空区13中废石堆。当充填充填巷道15底板标高以上、底柱25旁侧的三角形采空区时，来自上一中段脉外运输巷道8的尾砂浆经联络道12、充填巷道15、上山天井10后，再经本中段拉底巷道14、电耙硐室28后直接充填该三角空区，此时不充填废石。当开采下部分层矿体时，钢筋砼点柱30要高出该分层顶板标高0.2～0.3米，以便上一分层开采时钢筋砼点柱30正好接上该点柱30，形成一个上、下对应的整体点柱30，加强支撑顶板的能力。当顶板较不稳固时，用强力胶把尼龙编织带粘贴在钢筋砼点柱30后，围栏废石和尾砂；当顶板较稳固时，不用尼龙编织带，废石和尾砂可以自然堆放，用尾砂浆进行接顶。采场内废石、尾砂的运搬及充填方法与缓倾斜薄矿脉壁式充填法完全相同，不同的是采空区被充填后接顶部位(约0.5米)35浇灌8％～10％水泥尾砂浆，以便开采上部矿层时作为较硬的人工底板35，减少电耙耙矿时的贫化，也强化钢筋砼点柱的基础稳定性。四、底柱回采为了保护脉外运输巷道8，除了在其巷道壁周围3～4米处留永久底柱外，其余的底柱均可回收。如果脉外运输巷道8可以作废时，方可回收其上部的底柱25。回收底柱25时，利用充填巷道15和联络道12，后退式回收约50％的底柱25矿量。回收底柱25的分条为充填分条，故要留2～3米底柱隔墙，以便挡住充填料。2.4缓倾斜厚矿脉开采开采缓倾斜厚矿脉的特点是矿体下盘围岩中布置脉外电耙巷道37及漏斗38，矿体与下盘围岩接触处布置脉内凿岩巷道39，用中深孔或深孔43崩落矿石，采空区13用废石和尾砂嗣后一次充填。采场的四角留保护天井的永久矿柱25，底柱24和间柱11用5％～8％水泥尾砂浆和废石进行充填，便形成尾砂矸石充填法。见图13和图14。开采顺序为上行开采，在一矿块内先采底柱24和间柱11后充填矿柱的采空区，当矿柱充填胶结体已达到强度要求时，方可回采矿房13。本采矿方法同样具有充填废石和尾砂引起的优点，且用廉价的充填体来取代底柱24和间柱11，故矿石的回收率较高。但是本采矿方法的采准、切割工程量较大。一、采准切割工作矿块构成要素矿块沿走向布置，矿块长度为30～50米，矿块斜长为40～60米，间柱11(充填体)宽度为6米，底柱24(充填体)宽度为4～5米，矿块的四角留保护天井9的永久矿柱25，其尺寸为8×8m2。见图13和图14。采准切割工作在矿体的下盘布置脉外运输巷道8，其上部布置高颈漏斗27，用联络道12与充填巷道15和电耙巷道联络道36进行联接，电耙巷道联络道36与各个下盘脉外电耙道37联接后，电耙道37中开凿漏斗38和电耙峒室28、天井联络道42。天井联络道42与天井9、天井与采场联络道10进行联通。当矿房采空区进行充填时，开凿充填联络道41。充填巷道15与其下部中段天井9、矿房中央充填井9相联。二、矿柱回采矿房13回采之前，用浅孔留矿法回采底柱24和间柱11。1，底柱24回采底柱宽度为4～5米，回采底柱24之前，开凿好脉外运输巷道8及其上部的高颈漏斗27，其喇叭口正好在矿体下盘接触处。采场行人及通风是经电耙道37、天井联络道42、天井9、天井与采场联络道10来进行的。底柱的回采及局部放矿、大量放矿工作与传统的浅孔留矿法相同。回采底柱24后，方可充填其采空区。开拓、采准、探矿的掘进面废石和5％～8％水泥尾砂浆经脉外运输巷道8、联络道12、充填巷道15、天井9后，进行嗣后一次充填。2、回采间柱11间柱宽度为6米，回采间柱11之前，在矿体下盘围岩中开凿电耙巷道37和漏斗38。充填巷道15顶板标高以下部分的间柱用浅孔留矿法进行回采，其充填系统为该充填巷道15同一水平的脉外运输巷道8、联络道12、充填巷道15所组成。采空区用废石和5～8％水泥尾砂浆嗣后一次充填，充填标高为充填巷道15底板标高以下1米处，这一米部分充填8％～10％的水泥尾砂浆。充填巷道15以上的间柱11用水平分层尾砂胶结充填法进行回采，分层高度为2.5米，崩落2.5米矿石后，用人工手推车把矿石卸入天井9的放矿格，再经天井联络道42，矿石流至脉外运输巷道8上部的漏斗27中。开采完充填巷道15底板标高以上5米处，便预制充填巷道15的模板(此时不留充填联络道41)，用10～12％水泥尾砂浆充填至该巷道顶板标高以上2.5米处。该标高以上的间柱11用5～8％水泥尾砂浆进行水平分层尾砂胶结充填。三、矿房回采矿房13回采之前，在矿体底部开凿凿岩巷道39，并在底柱24上侧和两边间柱11的内侧用浅孔留矿法开凿切割槽40，切割槽宽度为3～4米，开凿切割槽的目的是作为补偿空间外，防止中深孔或深孔爆破对间柱11和充填巷道15的破坏。在凿岩巷道39中用YGZ-90凿岩机或QZJ-100B潜孔钻机钻凿垂直中深孔或深孔43，用岩石炸药、铵油炸药和非电导爆管进行微差爆破。崩落的矿石经漏斗38流到电耙巷道37，再用电耙绞车和电耙29把矿石耙运至漏斗27中，漏斗的矿石卸入脉外运输巷道8中的矿车16后进行矿车编组，电机车把矿车组运出脉外运输巷道8。矿房采空区13的充填分两部分。充填巷道15以下部分采空区13充填系统以该巷道水平的脉外运输巷道8、联络道12、充填巷道15、充填联络道41所组成，且充填之前必须开凿充填联络道41。充填巷道15以上部分采空区13充填系统以上部中段的脉外运输巷道8、联络道12、充填巷道15、天井9、天井与采场联络道10、矿房中央充填井9所组成。粗尾砂浆和开拓、采准、探矿巷道的废石经上述充填系统后，嗣后一次充填采空区。四、开采矿石价值不高的缓倾斜厚矿体时，可用传统空场法(如房柱采矿法、分段采矿法)的矿房和矿柱回采方法，且留顶、底柱和间柱，有时留矿房内的矿柱，但是采掘顺序上仍用上行开采方法，采空区仍用废石和尾砂嗣后一次充填。这种方法虽然采矿成本低，采矿工艺简单，但是矿石的损失率比较高。这种开采方法同样具有废石和尾砂充填采空区的优点。当使用本开采方法时，除了传统的开采方法所开凿的采准、切割巷道外，还要开凿充填巷道15和充填联络道41和顶柱中的充填小井。3.倾斜矿床的开采3.1倾斜薄矿脉的开采倾斜矿床是采矿过程中比较难为开采的矿床，它的困难就在于工人在采场中工作时无法立脚，采场中的滚石会击伤工人，这是开采倾斜矿床的最关键的一环。为了解决这些问题，我们使用简易的无极单绳往复式索道台车。见图15、图9、图10。这种索道虽然运输能力不大，但可用在坡度较大的地方，其设备及工程投资少，准备时间快，工艺简单易行。单线往复式索道系统由驱动机44、拉紧装置和尾轮45、牵引索46、拉紧装置导向轮47、拉紧重锤48、驱动机的导向轮组49、固定式弹簧抱索器50、台车51等组成。单线客运索道的牵引索(又是承载索)46用6×19绳纤维芯钢丝绳，其直径d＝15.5mm，绳速2-4m/s，绳结接头长度L≥1000d＝15.5m，该部分钢绳布置在承载绳的下侧钢丝绳中央，以便免受承载的拉力。驱动轮44和尾部游轮45直径D≥80d＝1240mm，单槽，包角为170～180度，用橡胶或塑胶衬垫，增加其磨擦力。为了满足调速性能的要求，最好用直流电动机拖动驱动轮44，电机功率为15KW，为了保证生产的可靠性和工人的安全，索道台车系统做为I类负荷，必须配备两个电源供电。索道台车驱动装置由人工操作。为了满足台车在采场中移动的需要，全部驱动装置44安装在平板车上，在充填巷道15的轻轨上来回移动。索道牵引时，为了防止驱动轮44向下偏斜，驱动轮44的轴用活动的套管杆件固定在充填巷道15壁旁工字钢上，该工字钢固定在充填巷道壁15中的锚杆上。尾部游轮45及槽钢制成的拉紧装置45用采场顶板的锚杆来固定，拉紧素的导向轮47也是用采场顶板的锚杆来固定。拉紧索有两根钢丝绳，其型号为6×37绳，直径d＝11mm，拉紧索导向轮47有两个，其直径D≥40d＝440mm，拉紧重锤48为铸铁块，有两个拉紧重锤组，其拉紧程度视台车51离底板的高度而定，一般离底板0.2～0.4米为宜。牵引索的导向轮组49由三个导向轮组成，其直径D≥20d＝310mm，有两个导向轮组49。用固定弹簧式抱索器50把台车51固定悬挂在牵引索(承载索)46上，当坡度不大时抱索器50可用单钳口，钳口长度为60～70mm，当坡度较大时可用双钳口，钳口长度为50～60mm，钳口间距为400～600mm。单钳口爬坡能力达80％，双钳口最大爬坡能力可达120％。固定弹簧抱索器50借助拉杆和4条钢丝绳与台车51进行联接，拉杆可用螺母、螺杆结构，工人手摇螺杆端部手柄，可升降台车51的高度。台车51是一侧折叠式台板组成，主台板与抱索器相联，端部台板与采场工作面联接，主台板与端部台板之间用中间台板进行联接，中间台板的个数根据爆破进尺的长度而定，但是台板最大总长度＝分条宽度-1米。主台板长×宽＝2×2m，其厚度为8mm钢板，端部台板长×宽＝2×2m，其厚度为8mm钢板，且均匀分布30～40mm空眼。中间台板角钢框架上焊接10mm钢筋，其间距为100mm。中间台板长×宽＝2×2m。为了减少重量，中间台板也可用塑料制品。主台板和端部台板四角上安装螺杆螺母结构，工人手摇螺杆端部手柄把螺杆向下拧紧支撑整个台板。为了保证生产的可靠性和工人的安全，经常维修和保养所有索道系统及电力拖动系统，在爆破之前，用草袋保护好上述系统。开采倾斜薄矿脉时，可用单线索道台车的壁式尾砂矸石充填法，它可以取代传统的全面留矿法。开采倾斜薄矿脉时，开采顺序、采准切割、矿块回采、充填、底柱回采、采矿方法的优、缺点等，完全与缓倾斜薄矿脉的开采方法相同，本节不再重复。但是采场内的行人、凿岩、装药、制作钢筋砼点柱时制模板、绑钢筋、浇注混凝土、粘贴尼龙编织带等项工作，必须在简易单线索道台车上进行。充填废石和尾砂时，在充填分条上布置人行梯子，随着充填表面的提高，随时撤掉部分梯子。3.2倾斜密集平行脉的开采开采倾斜密集平行脉的开采顺序、采准切割、矿块回采、充填工作、底柱回采、采矿方法的优缺点等完全与缓倾斜密集平行脉的开采一样，本节不再重复。见图11、图9、图15。开采倾斜密集平行脉时用组合壁式尾砂矸石充填法代替传统的全面溜矿法。倾斜平行脉中单矿脉的开采完全与倾斜薄矿脉的开采一样，矿块开采使用壁式尾砂矸石充填法，工人在简易单线索道台车上进行采场内的作业。3.3倾斜中厚和厚矿脉的开采开采倾斜中厚和厚矿脉的特点是把倾斜中厚和厚矿脉分为若干个分层，每个分层用倾斜薄矿脉的壁式尾砂矸石充填法进行开采，下部分层采空区13用废石、尾砂充填后，与上部矿层接顶部位35(约0.5米)用8％～10％水泥尾砂浆充填，以便开采上部矿层时作为较硬的底板，减少电耙29耙矿过程中的贪化，也加强钢筋砼点柱30基础稳定性。倾斜中厚和厚矿脉的开采方法完全与缓倾斜中厚和厚矿脉的开采方法相同，所不同的是工人在采场内工作时，在单线往复式索道台车51上作业。见图15、图12、图9。倾斜中厚和厚矿体中单分层的开采方法完全与倾斜薄矿体的开采方法相同，也与缓倾斜薄矿脉的开采方法相似，即倾斜中厚和厚矿脉的中段和分层的开采顺序、采准切割、矿房回采、底柱回采、充填工作以及采矿方法的优、缺点，基本上相同或相似缓倾斜中厚和厚矿脉的开采方法，本节不再重复。倾斜中厚和厚矿脉也可以用爆力运矿采矿法。3.4爆力运矿采矿方法爆力运矿采矿法一般适用于倾斜中厚和厚矿脉的开采，它要求底板较平整。根据矿岩稳固程度、矿体倾角、矿体厚度以及沿倾斜底板变化情况，可分为阶段爆力运矿空场法和分段(分为高、低分段)爆力运矿空场法。该方法凭借炸药爆破时的动能及矿体倾角引起的位能，把矿石抛掷和滚动到底盘漏斗38中，工人不进入爆破顶板下采场13内，工作安全，采矿成本低。被采空的矿房13用废石和尾砂进行嗣后一次充填，故仍具有上行开采尾砂矸石充填法的优点。一、采准切割工作矿块构成要素用阶段爆力运矿法时矿块倾斜长度为30～50米，用高分段时分段倾斜长度为20米左右，用低分段时分段倾斜长度为12米左右。矿块长度一般为深孔爆破50米左右，中深孔爆破40米左右，矿块内不留顶柱，底柱24宽度为6米～8米，间柱11的宽度为6米，漏斗38间距为6米，凿岩上山39间距为中深孔14～20米，深孔40～50米。采准切割工作见图16和图17。在矿体的下盘布置中段脉外沿脉运输巷道8，沿脉运输巷道8用天井9联接间柱11中的上山天井及其联络道10、底柱24中的电耙巷道28、拉底巷道及其联络道14、上部中段充填巷道15和充填联络道41。沿脉运输巷道8用联络道12联接本中段的充填巷道15和充填联络道41和下部中段天井9及矿房中央充填井9。采场中矿石经漏斗38和电耙巷道37、溜矿井27放至沿脉运输巷道8中的矿车16中。上下中段拉底巷道14之间，可开凿凿岩上山天井39，凿岩上山巷道的个数和间距是由凿岩爆破种类和参数来决定。二、矿房回采回采顺序一般爆力运矿回采的炸药消耗比正常回采炸药消耗多0.5～1.0倍，当深孔或中深孔进行爆破时，无法保护水泥尾砂胶结体的间柱11和底柱24及其内的巷道，故本采矿方法必须留原矿体的间柱11和底柱24。采掘顺序上先采矿房、充填采空区后，方可进行矿柱回采工作。矿房内沿倾斜由下往上进行回采，凿岩上山天井39之间以相同的速度推进，保持一条直线的工作线。矿房回采在矿房的下部两侧沿垂直走向方向用浅孔留矿法开凿切割立槽，槽宽4米，槽长5米左右。先利用拉底巷道14开凿垂直扇形深孔或中深孔，以切割立槽为自由面向两侧依次进行爆破，便形成补偿空间40。矿房回采是在凿岩上山天井39内打倾斜扇形中深孔或深孔43，由下而上分次爆破、爆破步距视底部漏斗38容积而定。爆力运矿回采的炸药消耗比正常回采炸药消耗多0.5～1.0倍，其消耗量随运距增大、倾角变缓、厚度变薄而增加。采场的爆力运搬具有爆力抛掷运距和重力滚动运距。使用本方法时，选择好合理的矿块结构参数和爆破参数，保证有效的运距。不使底板残留矿石，在迫不得已的情况下，采场内使用电耙，作为辅助运搬。三、充填工作当矿房回采结束后，方可进行采空区的充填工作。当充填充填巷道15以下部分采空区时，尾砂浆和开拓、采准、探矿掘进面的废石经该水平的脉外运输巷道8、联络道12后，运至间柱11中的充填巷道15，再经充填联络道41和矿房中央充填井9把尾砂浆和废石直接充填采空区13。当充填充填巷道15以上部分采空区时，尾砂浆和废石经上一中段脉外运输巷道8、联络道12、充填巷道15后，经天井9、充填联络道41和矿房中央充填井9把废石和尾砂浆充填采空区13。四、矿柱回采充填工作结束后，可进行矿柱回采工作。回采底柱24时，电耙巷道37的另一侧开凿一排漏斗付川38，在漏斗付川38中向上打扇形炮孔，崩落的底柱矿石经电耙道37中的电耙29把矿石耙运至小溜井27。放矿工作是复盖岩下放矿，其损失率及贫化率是较高的。回采间柱时，在上山天井10中能回收的下部间柱中打扇形炮孔，崩落的矿石经漏斗38流至电耙巷道37中，再用电耙29把矿石耙运至小溜井27。因在复盖岩下放矿，其损失率及贫化率较高，且间柱11的上半部分作为永久矿柱。4，不稳定矿床的开采当开采矿石价值较高的不稳固矿床时，一般采用充填法；开采矿石价值较低的不稳固矿床时，一般采用崩落法。无论用什么方法开采，其关键问题在于如何保护采场和巷道、硐室的顶板。本节重点介绍注浆锚杆新工艺，以解决巷道和采场的护顶问题。4.1注浆锚杆新工艺注浆锚杆新工艺是注浆工艺和锚杆技术巧妙相结合的新工艺方法，这种新工艺的成功在于使用三瓣逆止阀。注浆锚杆工艺的特点是不仅具有全长粘结型锚杆的局部锚固的特点，而且还具有注浆浆液向注浆孔(锚杆孔)四周的裂隙中压力充填，使锚杆孔四周岩石固结成整体，增加锚杆孔周围岩石的稳定性和隔水性，因此本工艺具备了单纯锚杆支护所没有的特点一大范围增强顶板岩石的稳定性。因此它不仅适用于裂隙发育的围岩和矿石，而且也适用于层状和其他类型的不稳固矿床。利用注浆锚杆新工艺，有的矿床可以把原崩落法改为空场法，例如分段崩落法改为分段空场法。一，氰凝--水泥混合浆注浆锚杆工艺氰凝--水泥混合浆一般适用于重要的工程及矿石价值高的采场和巷道的护顶工作。1.注浆浆液和注浆原理注浆浆液使用氰凝(聚氨酯类化学注浆材料)--水泥混合浆液，其材料配比如下①予聚体本方法使用的予聚体有两种，即TT-1和TT-2。其材料性能见下表</tables>甲苯二异氰酸酯(TDI)中多异氰酸酯-NCO与聚醚中羟基-OH反应形成聚氨酯，异氰酸酯与水反应生成二氧化碳，异氰酸酯又与水解生成的中间产物反应疫聚合体发生交联。这些反应生成的聚氨酯及其与水反应生成的脲的衍生物借助CO2形成的压力，二次渗透到裂隙，凝固后粘结强度值可达10kg/cm2左右。二官能团聚醚(N204)HO-R-OH中官能团R的链结构愈长，与多异氰酸酯反应生成的凝胶体弹性越好。三官能团聚醚与多异氰酸酯反应生成空间网状结构的凝胶体，其强度较高。甲苯二异氰酸酯(TDI)性能规格为分子量174.-NCO含量48％，比重1.22g/cm3，粘度～244厘泊。聚醚树脂的性能规格如下</tables>②溶剂(稀释剂)和增塑剂溶剂采用⑤号稀释剂，其配比为邻苯二甲酸二丁酯∶丙酮＝1∶1。丙酮是亲水性或憎水性有机溶剂，其稀释效果较强，降低予聚体的粘度，提高浆液的可注性及渗透性，扩大浆体的注浆半径，由于它亲水性好，促使加快胶凝时间。邻苯二甲酸二丁酯(DBP)不仅是溶剂，而且又是增塑剂，它可以提高固结物的弹性和韧性，还可以降低浆液的粘度。③表面活性剂吐温-80(聚氧化乙烯山梨糖醇酐油酸酯)可提高浆液在水中的分散性和催化剂在浆液中的分散性，使得予聚体与水的反应均匀。④催化剂三乙胺用于促进浆液与水的反应，控制发泡量。三乙胺(C2H5)3N中氮原子受斥电子基团的影响有较强的电负性，它破坏了-NCO化学链的稳定性，提高了-NCO同水和羟基化合物反应的活性，而它本身并不引入反应分子结构中去，使浆液处于活泼状态，浆液一旦与水接触，它激发反应过程。三乙胺的加入量，根据凝胶时间的需要而定，一般0.1～0.5％为宜，有时可以不加入。⑤阻缓剂苯磺酰氯能延缓浆液与水的反应速度，使浆液保持良好的渗透能力。当需要延缓凝固时间时可加入0.5％苯磺酰氯。⑥水予聚体浆液遇水之前是比较稳定的，遇水后反应开始，粘度增加，逐渐形成不溶于水的聚合体，有较高的机械强度。浆液遇水反应时放出CO2，使浆液膨张，向四周二次渗透扩散，扩大渗透半径和固结体积比。并且随着压力的增高，浆液膨胀受到限制而形成的聚合体将越紧密，强度和抗渗性也随之提高。一般用水量为浆液总体积的6％。本浆液可以用催化剂或阻缓剂的用量来控制凝固时间。2.注浆锚杆浆液的制作按计算量称取甲苯二异氰酸酯(TDI)加到带有液封的干燥三口瓶中，在剧烈搅拌下漫漫滴加聚醚，反应温度控制在50±2℃左右，并定期取样分析-NCO含量，当-NCO百分比分析值达到理论终点值时，降温出料，并将予取体保存在密封干燥容器中。按配方做成予聚体后，在锚杆孔中注浆之前按配方加入丙酮、邻苯二甲酸二丁酯、400#普通水泥、标准砂(骨料)搅拌均匀后装入人工注浆泵内。一般标准砂∶浆液＝3∶1。注浆之前，封闭好锚杆孔。用人工注浆泵进行注浆时，便把三乙胺、吐温-80和水加入注浆液内。一般加入注浆体容积的6％水和浆体重量的0.1％三乙胺。如果不需要加快凝固，可以不加入三乙胺。这种注浆液能灌注0.2～0.5mm宽的裂缝，如不加入三乙胺，胶凝时间为1～2小时，如加入0.1％三乙胺，胶凝时间为0.5～1小时。为了工人的安全，操作时必须带好劳动保护手套和劳动服及面具等防护用具，防止浆液与人体直接接触。3，注浆锚杆工艺根据顶板岩石的稳定性和岩层赋存情况以及工作需要，决定锚杆长度和直径，有可能用一般锚杆，有可能用长锚索。注浆之前进行压力实验，其目的是清洗裂隙中的泥和充填物，增加裂隙的粘结强度。另外通过实验，选取注浆的技术参数和材料配比。注浆锚杆工艺的关键问题是巧妙地使用了三瓣逆止阀55，三瓣逆止阀55是丁睛橡胶或弹性软聚氨酯材料制成的，各瓣之间相互交叉咬合，咬合的尖部始终指向浆液出口方向。见图18中55。注浆工作使用人工注浆泵和人工加压泵(另报专利)。见图18。来自注浆泵的注浆液52通过橡胶管58、联接套管57、封孔塞54、逆止阀55、压逆止阀垫圈56后，进入锚杆孔43内，孔内注浆液52上部的气体通过塑料管53经过封孔塞54后往外排出。橡胶管58套在联接套管57后，用铁丝59绑紧。封孔塞54是铁制品，其表面用橡胶皮粘贴，其上部用垫圈56压紧固定逆止阀55。封孔塞54上有两个孔，一个是螺杆螺母结构连接的联接套管57和进浆孔，另一个是通过塑料管的排气孔。排气的塑料管顶尖应处在锚杆孔孔底。当排气的塑料管53出浆时，便说明注浆液已到锚杆孔孔底，此时结束第一步注浆，拿掉塑料管53，并用封孔塞子61把排气孔塞紧。锚杆孔的第二步注浆是加压注浆，由人工加压泵来完成。它所产生的压强是人工注浆泵的4～9倍，使得锚杆孔的浆液在高压下一次渗透到岩石裂缝中。加压注浆结束后，卸掉锚杆孔的联接套管57，并立即清洗注浆泵、加压泵、橡胶管、联接套管等，否则浆液被凝固后，将会报废如上设备和材料。注浆工作结束后，便安装金属锚杆60，其长度根据需要而定，如果认为注浆体的锚固力不够时，金属锚杆件应到孔底，否则反之。如果进行采场顶板围岩的护顶或巷道、硐室护顶时，金属锚杆件应到锚杆孔孔底，如果分段崩落或分段空场法的矿体中凿岩巷道的护顶时，其锚杆的金属杆件长度为0～0.5米，避免放矿漏斗中金属杆件阻挡矿石下放而引起的矿石损失。当注浆液开始凝固时，螺纹钢制成的锚杆件60通过封孔塞54的中央孔插入锚杆孔43内。注浆液凝固后，在螺纹钢60上套托盘62、垫圈63后，再用螺母64拧紧，托盘62托住岩体。如果需要挂金属网时，可在金属锚杆件60的尾部焊接圆钢钩子，挂金属网，根据需要也可以喷射砼，便形成金属网喷射砼支护。人工注浆泵可产生1.3kg/cm2的压强，人工加压泵可产生5～12kg/cm2的压强，此时锚杆孔孔底注浆液压强可达4～11kg/cm2。注浆锚杆支护的锚杆锚固力可达8～20吨，它是根据注浆材料、岩石稳定性、锚杆类型、金属杆件的长短等不同而不同。注浆锚杆工艺是简单易行，适宜用在采矿场和巷道、硐室的护顶工作。二、水泥浆类注浆锚杆工艺1，膨胀性水泥浆一般适用于矿石价值较高的采场和巷道的护顶中，它是由硅酸盐膨胀水泥或快凝膨胀水泥或膨胀性不透水水泥与水配制而成，其水灰比为0.5∶1～2∶1之间。水灰比是根据岩石的稳定性、裂隙的发育情况、注浆的用途不同而不同。膨胀性水泥浆注浆锚杆工艺具有浆液凝固时发生膨张，使浆液二次渗透到岩石的裂隙中，增加锚杆本身的锚固力，且加固锚杆周围岩体，提高锚杆周围岩体的稳定性。2，水泥浆注浆锚杆工艺一般适用于矿石价值较低的采场和巷道护顶中，水泥浆注浆液的水灰比为0.5∶1～2∶1之间。我们用人工注浆泵和人工加压泵来加压注水泥浆，使锚杆孔内水泥浆一次加压渗透到周围岩石的裂隙中，以此达到加固锚杆孔周围岩石的目的。3，水泥-水玻璃浆适用于矿石价值中等的采场及巷道的护顶中，其配方如下<tablesid="table3"num="003"><tablewidth="709">原料规格要求作用用量比例主要性能水泥400#或500#普通硅酸盐水泥主剂11、凝胶时间可控制在几秒至几十分钟。水玻璃模数2.4～3.4浓度30～45Be主剂0.5～12、抗压强度为5～20MPa。氢氧化钙工业品速凝剂0.05～0.2磷酸氢二钠工业品缓凝剂0.01～0.03</table></tables>工人用人工注浆泵和人工加压泵把水泥-水玻璃浆液加压注浆到锚杆孔内，锚杆孔内浆液借助浆液的压力一次渗透到周围岩石裂隙中，加固周围岩石，提高顶板岩石的稳定性和锚杆的锚固力，达到了锚杆工艺和注浆工艺的目的。这种材料的结石率为100％，结石体抗压强度可达10～20MPa，结石体渗透系数为10-3cm/s，适用于0.2mm以上的裂隙中。该浆液的材料来源丰富、价格便宜。水泥浆类注浆锚杆工艺的注浆过程、安装锚杆等工艺，在前面已介绍，本节不再重复。4.2不稳定矿床的开采开采不稳定的有些矿床可以用注浆锚杆工艺护顶的空场法取代传统的崩落法和充填法，这样不仅大幅度降低损失率、贫化率，发挥了空场法和嗣后用废石和尾砂一次充填采空区的优点(简称注浆锚杆护顶尾砂矸石充填法)。一、急倾斜不稳定矿床的开采下面以具体实例来进一步说明。1，开采技术条件与采矿方法选择某矿床矿体倾角为60～80°矿体厚度14～16m，矿石价值较高，矿石和围岩均不稳固，裂隙较发育。地表有森林，允许地表陷落。根据开采技术条件，传统的采矿方法中可以选择分段崩落法或者上向进路充填法，但是分段崩落法具有损失贫化率高，上向进路充填法具有采矿成本高的缺点，因此要寻找损失贫化率较低，采矿成本较低，保证生产安全的采矿方法。注浆锚杆工艺护顶的分段空场法及采空区嗣后一次充填废石和尾砂的方法基本能满足上述要求。注浆锚杆工艺中选用的注浆材料为水泥-水玻璃浆液，其配比及注浆锚杆工艺过程前面已论述。2，采准切割工作矿块沿走向布置，中段高度为40～60米，矿块长度为40～50米，矿块宽度为矿体厚度，人工假顶顶柱厚度0.5米，留底柱，间柱厚度为6-8米，以尾砂胶结体取代间柱矿量。见图19、图20、图21。在矿体的下盘布置脉外电耙道8，它与拉底巷道14用漏斗付川12进行联接，本中段的天井9可作为行人、通风、材料运搬之用，下中段天井可作为本中段的放矿溜井9，上中段的天井可作为本中段的废石溜井9。天井9用天井联络道10与凿岩巷道39进行联接。穿脉巷道7与电耙道8、充填巷道15(尾砂胶结体间柱11内)进行联接。在矿体中央沿脉巷道8与充填巷道15进行联接，沿脉巷道8上部布置漏斗27，并保留底柱25。在矿体与上盘围岩接触处开凿脉内天井9(尾砂胶结体间柱11内)，并用天井联络道10(间柱11内)与采场13进行联接。在采准切割巷道中不稳固的地段用注浆锚杆工艺43支护，在围岩中的注浆锚杆43可用金属锚杆件，而矿石中的注浆锚杆43用水泥-水玻璃注浆锚杆加短的金属锚杆件。3，间柱11回采间柱用水平分层尾砂胶结充填法进行回采，胶结体配比为含水泥8％～10％，在间柱11内有充填巷道15、天井9和天井联络道10，因此充填过程中用模板留好这些巷道。采场中采下的矿石装入人工手推车后运至天井9的放矿格内，放矿格内矿石经漏斗放入穿脉运输巷道7中的矿车16内。充填的水泥尾砂浆经上中段穿脉运输巷道7、充填巷道15、天井9进入间柱11的采场内。4，矿房13回采间柱11的尾砂胶结体凝固后方可回采矿房13。矿房回采时，首先用浅孔留矿法开凿切顶空间和切割槽40，切顶40是矿体上盘处进行，切割槽40是矿房13一侧进行，切顶时随着工作面的向上推进，边进行回采，边向不稳固的上盘围岩进行注浆锚杆支护(金属锚杆)，以提高上盘围岩的稳定性和生产中的安全性，减少贫化率。切顶的矿石经漏斗27放至沿脉巷道8中的矿车16中，矿车16经沿脉巷道8、充填巷道15后，运至穿脉运输巷道7中。切割槽40的矿石经漏斗付川12流至电耙道8后，用电耙29耙运至矿石溜井9中。切顶和切割槽均进行局部放矿，不进行大量放矿，其目的是用矿房中保留的矿石来进行护顶。切顶和切割槽40回采工作结束后，在凿岩巷道39中用YGZ-90凿岩机打垂直中深孔43，微差挤压爆破1～3排孔，爆破的矿石进行局部放矿，其目的是矿房内矿石保护顶盘围岩；当矿房13的矿石全部采完后方可进行大量放矿。采下的矿石经漏斗付川12流至电耙道8，再用电耙29把矿石耙运至放矿溜井9中；或者采下的矿石经漏斗27放至沿脉巷道8中的矿车16中。为了顺利进行放矿工作，凿岩巷道39的护顶使用水泥-水玻璃注浆锚杆工艺，且使用短的金属杆件，避免长金属杆件在漏斗付川12或漏斗27中阻挡矿石下放而引起的矿石损失。5，充填工作开拓、采准、探矿时掘进面的废石和废石溜井9中放出的废石经穿脉巷道7、充填巷道15充填采空区13。尾砂浆经穿脉巷道7、充填巷道15充填采空区13。在充填巷道15中，边充填废石和尾砂，边前进，直至采空区13充满为止。在充填巷道15底板以下0.5米空间26用5～8％的尾砂水泥浆充填，以便回收底柱25时矿石落在硬地板，减少贫化。6，底柱25的回收底柱25是在沿脉巷道8中后退式进行回收，浅孔或中深孔崩落的矿石用装岩机进行装矿。因为复盖岩下放矿，其损失率、贫化率较高，能回收50％～60％底柱矿量。二，缓倾斜不稳定矿床的开采不稳定的缓倾斜薄脉、中厚矿脉、密集平行脉的开采方法与稳定的矿脉开采方法基本相同，不同的是壁式尾砂矸石充填法中钢筋砼点柱的间距适当地缩短，在采场和巷道中用注浆锚杆工艺进行护顶。不稳定的缓倾斜厚矿脉开采与稳定矿脉的开采方法基本相同，即在矿体下盘围岩中布置漏斗38及电耙巷道37，在凿岩巷道39中打中深孔或深孔，不同的是先进行矿体上部的切顶工作，并用注浆锚杆工艺加强顶板围岩的稳定性，凿岩巷道39和其他巷道中，用注浆锚杆工艺加强护顶工作三，倾斜不稳定矿床的开采不稳定的倾斜薄和中厚矿脉、密集平行脉的开采与稳定的矿脉开采一样采用单线往复式索道台车的壁式尾砂矸石充填法，不同的是采场和巷道中用注浆锚杆工艺加强护顶工作，适当地缩短采场中钢筋砼点柱的间距。不稳定的倾斜厚矿体的开采与稳定的倾斜厚矿体开采基本相同，不同的是矿体与上盘围岩接触处进行切顶，并用注浆锚杆工艺来增强顶板岩石的稳定性。在凿岩巷道39和其他巷道中用注浆锚杆工艺加强护顶。总之，开采不稳定矿床时，若能够用注浆锚杆工艺稳定采场和巷道顶板时，则使用注浆锚杆工艺的上行开采尾砂矸石充填法或壁式尾砂矸石充填法，否则使用传统的崩落法或下向充填法。权利要求1.地下矿山采矿新工艺，其特征在于A、矿床开采全深度内，任意选择富矿中段作为首采中段，由此一次或分段上行开采；B、矿块中不留顶柱，只留底柱；C、开采急倾斜矿床和厚矿床时，用尾砂胶结充填法先采间柱，用空场法后采矿房，废石和尾砂一次充填采空区，最终开采底柱；缓倾斜和倾斜单脉、密集平行脉、中厚矿脉开采用壁式、组合壁式、分层壁式尾砂矸石充填法，且倾斜矿体使用单线索道台车；不稳定矿床开采用注浆锚杆护顶的壁式或尾砂矸石充填法。全文摘要地下矿山采矿新工艺是矿床中首先开采富矿中段，由此上行开采。急倾斜和厚矿脉开采用尾砂矸石充填法，矿块中不留顶柱，只留底柱。缓倾斜和倾斜单脉、平行脉、中厚脉开采用壁式、组合壁式、分层壁式尾砂矸石充填法，且倾斜矿体使用单线索道台车；不稳定矿床开采用注浆锚杆护顶的壁式或尾砂矸石充填法。使用本发明，将提高投产初期效益，缩短还本年限，提高资源回收率15～20％，且处理采空区，保护地表，取消废石场，减少环境污染，保护生态环境。文档编号E21C37/00GK1162690SQ9611522公开日1997年10月22日申请日期1996年4月12日优先权日1996年4月12日发明者崔正洙申请人:崔正洙