专利名称：阶梯式分段挤压崩矿跟随充填连续采矿法的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属矿床地下开采的采矿方法，主要适用于回采矿体比较破碎、围岩不稳固、矿石价值不高(品位低)、地表不允许陷落的缓倾斜中厚矿体。
背景技术：
在开采矿体不稳固、价值较低、地表不允许陷落的缓倾斜中厚以上金属矿床时，为了取得较好的经济效益，必须采用采矿成本比较低、生产能力大的采矿方法。对这类矿体的开采，通常采用的是上向分层充填采矿法回采和爆力运搬分段空场嗣后充填采矿法。开采中厚以上矿体的分层充填采矿方法，一般将矿体划分成矿房、矿柱，矿柱包括间柱、底柱和顶柱。先回采矿房，后采矿柱。
“上向分层充填采矿法”的特点是自下而上一层一层地往上回采，每采完一个分层(或者二个分层)，随即用充填材料充填分层空区，然后再回采上一分层；充填体的作用在于支护上、下盘围岩，并作为上层回采作业的工作平台。采用这种方法回采时，采场顶板大面积暴露，支护成本高，贫化、损失大，人员、设备在空顶高达5-7m的顶板暴露面下工作，生产安全性差。
上述传统的分层充填采矿法的作业循环包括凿岩爆破、出矿、充填和护顶，完成一个作业循环后，转入另一分层的回采。因此，这种采矿方法的回采工艺十分复杂、安全条件不好、工作面劳动生产率较低、作业成本高、矿块生产能力也受到很大限制，为了完成产量，同时回采的矿块数多，井下工作线长，生产组织管理复杂。
为了维护矿体上、下盘和采场顶板的稳定性，传统的分层充填采矿法在回采的过程中需留下大量的矿柱，这些矿柱由于受到地压破坏和矿房回采时的爆破损伤，致使后期回收的生产效率更低、安全性更差、成本更高，矿石资源损失量更大；此外，由于充填过程中都存在接顶不好的问题，从而给矿山的生产安全留下重大隐患。
爆力运搬分段空场嗣后充填采矿法，沿矿体走向划分采场，矿柱成为永久性损失。回采方法是利用在矿体下盘底板沿矿体倾向布置的凿岩巷道打垂直扇形中深孔，然后分次抛掷爆破，用铲运机出矿，分段充填。此种采矿方法生产能力中等，但上盘破碎带长期处于较大的暴露面积，作业不安全，贫化损失率大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服缓倾斜中厚低品位矿体分层充填采矿法所存在的安全条件差、工作面劳动生产率较低、作业成本高等问题，提供一种采场生产能力大，作业安全性高，矿石损失贫化小，开采成本低的阶梯式分段挤压崩矿跟随充填连续采矿法本发明采矿法的技术方案如下①将矿体划分为中段，中段内划分小中段，小中段内设置分段，每3个分段为一个小中段；②沿走向划分矿段，在矿体下盘沿脉布置分段凿岩平巷，各分段平巷通过联络道与主斜坡道相联，在矿段上盘顶板位置沿脉布置一条用于采场顶板支护与充填的脉内支护、充填平巷；③矿房从两端向中央后退式回采，回采工作面阶梯式连续推进，用凿岩机钻凿70°上向扇形中深孔，采用岩石炸药崩矿，装药器装药，导爆索、非电导爆管联合微差起爆；④充填料由充填平巷经过充填脱水器充填采空场；⑤对于上盘破碎顶板，使用锚固深度3m或3m以上长效超深锚杆，以及钢钎维喷射混凝土对破碎带进行支护。
作为本发明的进一步改进，本发明采用无胶凝剂的尾砂充填采空场，小中段内分三次充填；所述中段高可为80～90米，分段高可为8～10米；所述矿段长可为120m。
图1为本发明采场结构示意图。
图2为图1的B-B剖视图。
图3为图1的C-C剖视图。
图中1-阶段运输巷2-分段巷道3-分层联络道4-泄水井5-溜矿井6-充填通风护顶巷道7-分段凿岩出矿巷道8-充填体9-长锚索具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步阐述①将矿体划分为中段，高80～90m，中段内划分为三个小中段，中段高30m，每个小中段内沿走向分为三个分段，分段高10m。
②沿走向划分矿段，矿段长可为120m，每个分段在矿体下盘的边界沿脉布置凿岩出矿巷道，其断面尺寸可为4m×3m；在分段顶部靠矿体上盘位置处布置通风、充填、护顶巷道，该巷道还可以起到探清矿体上盘边界线的作用。
③用前倾式扇形中深孔进行落矿，用微差同排同段非电导爆毫秒雷管进行起爆，普通岩石炸药爆破。开采中视岩石的稳固性情况确定每次爆破的炮孔排数。
开采从小中段的一端向另一端或两端向中央推进。每3个小分段在空间上形成连续阶梯式推进，凿岩、爆破平行连续进行，同时或分段出矿。
④用无胶凝剂的分级尾砂一次充填。本发明的落矿量大，多地点出矿，生产能力大，充填时间集中，二次贫化损失相对较低。
⑤在开采前，可依据顶板岩石的稳固情况在充填通风护顶巷道中进行新型长效锚杆或锚索的支护，确保工作面作业安全。生产中，采用YGZ-90钻机进行打眼，电动遥控铲运机出矿。
如附图1～3所示首先掘出阶段运输巷1，再按照一定的角度往上分别掘进一条泄水井4和溜矿井5，在矿体的下盘方向沿矿体走向按照一定的高度掘进分段巷道2，在分段巷道2中垂直矿体走向掘进分层联络道3直到矿体下盘边界，并分别与泄水井4、溜矿井5连通。为了维护矿体上盘的稳定，沿矿体上盘边界掘充填通风护顶巷道6，并在充填通风护顶巷道6中采用长锚索9以及喷射混凝土对破碎顶板进行支护。在每条分层联络道中沿矿体下盘边界掘分段凿岩巷道7，在分段凿岩巷道7中，采用中深孔钻机往上打倾角为70的扇形炮孔，用装药器在扇形炮孔中装药，以充填尾砂为亚自由面，对矿体进行爆破回采，爆下的矿石用铲运机运到溜矿井5进行存贮，然后通过溜井把矿石放到矿车中，通过阶段运输巷1或其它环节运出地表。回采后的空间用非胶结的尾砂充填体8进行充填，维护矿体的稳定和已经完成炮孔的完整性。
在矿床开采过程中，采切、落矿、出矿、充填作业分别在不同的分段协调地平行进行，回采工作面连续推进，后退式回采。
本发明具有以下优点①采场生产能力大矿段长度120m，中段高度80～90m，回采时将采场沿倾向分割为3个小中段，每个小中段又划分为3个垂高8～10m左右的分段。各个分段的凿岩平行进行，3个分段同次爆破，可在3个分段巷道中同时出矿。每个小中段有3个分段，若从两侧向中央推进，一个小中段上同时的工作面数可达6个，所以崩落矿量很大，加上出矿通道多，效率高，因此采场生产能力大；②作业安全性高凿岩在巷道中进行，作业安全。在回采过程中，根据采场顶板的稳固情况，对顶板不稳固矿体可在上盘充填通风护顶平巷中进行长锚杆支护或长锚索支护。其采场暴露面积可依据顶板岩石的稳固性予以调节，合理的确定暴露面积与暴露时间。在出矿方式上可依据安全性选择，确定采用电动铲运机出矿或遥控铲运机出矿。由于采场强采强出，作业循环时间短，3个分段一次充填，顶板暴露时间短，因此作业安全性好。
③矿石损失贫化小矿体开采采用中段内自下而上的上行式开采顺序，用无胶凝剂的分级尾砂作充填料进行采空区处理，可有效地解决采空区的地压问题，不留顶底柱、间柱和点柱，从而避免了因采场地压管理需要设计大量矿柱而造成的大量资源损失。开采中采用分段崩矿，分段或小中段一次充填，并且充分利用充填料的自然安息角使充填料自立，大大减少无胶凝剂充填时要求设置挡砂矿壁造成的损失和分段充填回采造成的大量的二次损失与贫化。
④技术新颖，工艺先进传统的充填采矿方法多采用尾砂胶结充填技术与工艺，充填成本高，工艺复杂，本采矿方法采用高斜壁无胶结剂分级尾砂充填技术，既降低了充填成本，又减少了因尾砂产生的二次贫化。
传统的采矿方法为了达到比较好的爆破破碎效果，往往在爆破之前要形成比较大的爆破空间，或者一个或多个自由面，本采矿方法利用尾砂具有比较大的压缩变形特性，采用无自由面挤压崩矿新技术，充分利用了爆破能量，既可以达到很好的爆破破碎效果，又可以维持高斜壁尾砂的稳定性，降低采矿成本。
⑤开采成本低本发明采用井下尾砂充填，不但解决了开采废料的堆放问题，还防止了井下大面积地压活动带来的安全危害与灾难，并阻止了地表因开采带来的变形与下沉，实现了矿山无废开采，可节省大量的环境保护费用和开采投资，具有重大的社会效益和经济效益。开采中采用无胶凝剂的分级尾砂充填技术，节约了大量的充填费用。
权利要求
1.一种阶梯式分段挤压崩矿跟随充填连续采矿法，其特征在于①将矿体划分为中段，中段内划分小中段，小中段内设置分段，每3个分段为一个小中段；②沿走向划分矿段，在矿体下盘沿脉布置分段凿岩平巷，各分段平巷通过联络道与主斜坡道相联，在矿段上盘顶板位置沿脉布置一条用于采场顶板支护与充填的脉内支护、充填平巷；③矿房从两端向中央后退式回采，回采工作面阶梯式连续推进，用凿岩机钻凿70°上向扇形中深孔，采用岩石炸药崩矿，装药器装药，导爆索、非电导爆管联合微差起爆；④充填料由充填平巷经过充填脱水器充填采空场；⑤对于上盘破碎顶板，使用锚固深度3m或3m以上长效超深锚杆，以及钢钎维喷射混凝土对破碎带进行支护。
2.根据权利要求1所述的阶梯式分段挤压崩矿跟随充填连续采矿法，其特征在于采用无胶凝剂的尾砂充填采空场，小中段内分三次充填。
3.根据权利要求1所述的阶梯式分段挤压崩矿跟随充填连续采矿法，其特征在于所述中段高为80～90m，分段高为8～10m。
4.根据权利要求1所述的阶梯式分段挤压崩矿跟随充填连续采矿法，其特征在于所述矿段长为120m。
全文摘要
本发明公开了一种阶梯式分段挤压崩矿跟随充填连续采矿法，是将矿体划分为中段，中段内划分小中段，小中段内设分段，每3个分段为一小中段；沿走向划分矿段，在矿体下盘沿脉布置分段凿岩平巷，各分段平巷通过联络道与主斜坡道相联，在矿段上盘顶板位置沿脉布置一条脉内支护、充填平巷；矿房从两端向中央后退式回采，回采工作面阶梯式连续推进，用凿岩机钻凿70°上向扇形中深孔，采用岩石炸药崩矿，装药器装药，导爆索、非电导爆管联合微差起爆；充填料由充填平巷经充填脱水器进入采空场；对于上盘破碎顶板，用长效超深锚杆，以及钢纤维喷射混凝土对破碎带进行支护。本发明具有采场生产能力大，作业安全性高，矿石损失贫化小，开采成本低等特点。
文档编号E21C41/22GK1474032SQ03124720
公开日2004年2月11日 申请日期2003年8月8日 优先权日2003年8月8日
发明者李夕兵, 赵国彦, 周科平, 古德生, 徐国元, 李启月 申请人:中南大学