一种缓倾斜薄矿体废石胶结条柱充填采矿法的制作方法

本发明涉及一种地下金属矿充填采矿法，特别是涉及一种缓倾斜薄矿体的充填采矿法，适用于地下矿山充填原料缺乏，且顶板围岩不稳固的厚度为3-5m的缓倾斜薄矿体开采。

背景技术：

缓倾斜薄矿体一直被视为一种复杂难采矿体，传统工艺中多采用全面采矿法、房柱法等采矿方法进行开采，存在着矿石损失率高、安全性差等缺点。尤其是当围岩和顶板不稳固时，容易发生采空区顶板冒落、垮塌，引发地压灾害。如采用充填采矿法，虽然能有效解决采空区和地压管理等技术难题，但同时也会带来增加充填作业工序、采矿成本过高等缺点，尤其是当矿山缺乏足够的充填料时，极易导致充填工作滞后或停止，因而无法及时的充填采空区，既影响了矿山的正常生产，也给矿山的安全生产留下了重大安全隐患。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种在矿山充填料缺乏时具有作业安全、所需充填料少、矿石损失率低和采矿成本低的缓倾斜薄矿体废石胶结条柱充填采矿法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的缓倾斜薄矿体废石胶结条柱充填采矿法，以斜坡道为采准联络道，使用凿岩台车和铲运机无轨设备，钻凿扇形中深孔进行崩矿，后退式回采，回采完毕后，利用废石胶结充填方式构筑人工条柱，由人工条柱支撑采空区，确保采空区的暴露面积在最大允许暴露面积范围内。

具体地，采场沿走向布置，以斜坡道为采准联络道，并根据矿体倾角变化进行灵活布置；在每个采场底部掘进一条凿岩出矿进路，并由采场底板向顶板掘进一条切割天井，以切割天井为自由面形成切割槽；采用后退式回采，在凿岩出矿进路中钻凿中深孔，并以切割槽为自由面进行崩矿，以提高采场的生产能力，崩落的矿石采用铲运机经由凿岩出矿进路进行出矿；当采空区暴露面积达到最大允许暴露面积时，采用废石胶结充填的方式进行人工条柱的构筑，用以支撑采空区；达到处理采空区的目的；当人工条柱构筑完毕后，继续采用中深孔崩矿工艺回采临近矿体，待采空区的暴露面积接近最大允许暴露面积时，继续构筑人工条柱，如此循环，构筑多条人工条柱，从而实现矿体的连续回采。

矿体回采完毕后，全部由废石胶结人工条柱支撑采空区；人工条柱的间距和数量根据采空区的围岩和顶底板稳固性情况进行调节，在围岩条件好且采空区允许暴露面积大时，增大人工条柱的间距，并适当减少人工条柱尺寸；反之，则减少人工条柱间距，并增加人工条柱的尺寸。实现灵活布置。矿体回采完毕后，全部由废石胶结人工条柱支撑采空区，从而在矿山无充填系统或充填料不充足时，达到保证采空区的稳定性，减少充填料体积总量，降低采矿成本的目的。

通过采准斜坡道，在连续矿柱内掘进一条充填、通风联络道，充填、通风联络道的坡度控制在8％-15％范围内，充填口布置在靠近采场顶板的位置。

在构筑人工条柱时，铲运机铲装的废石直接倒入到采空区内，堆砌成梯形的废石堆，同时预先在废石堆中布设注浆管道，待废石堆的尺寸达到设计要求后进行注浆作业，最终形成梯形的废石胶结充填人工条柱，支撑采空区顶板。

采用上述技术方案的缓倾斜薄矿体废石胶结条柱充填采矿法，以斜坡道为采准联络道，根据矿体倾角和厚度的变化进行灵活布置，使总体坡度控制在8％-15％之间；采用扇形中深孔崩矿，后退式回采，提高薄矿体的生产效率；废石胶结充填构筑人工条柱支撑采空区，确保采空区的暴露面积在最大允许暴露面积范围内，所需充填料少，实现充填料不足条件下的矿体安全高效回采。

本发明适用于地下金属矿充填料不充足，且厚度为3-5m的缓倾斜薄矿体回采中，实现了工艺简单，作业安全，所需充填料少，矿石损失率大幅降低，采矿成本低等目的。

本发明的有益效果是，采用中深孔崩矿、铲运机出矿的回采工艺来开采缓倾斜薄矿体，并利用废石胶结充填方式构筑人工条柱，由人工条柱支撑采空区；人工条柱之间的间距和数量可根据采空区的围岩和顶底板稳固性情况进行调节，且所需充填料最少，解决了充填原料缺乏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，矿石回收率高，采矿成本低，工艺简单，经济效益明显提高。

综上所述，本发明是一种在矿山充填料缺乏时具有作业安全、所需充填料少、矿石损失率低和采矿成本低的缓倾斜薄矿体废石胶结条柱充填采矿法。

附图说明

图1是缓倾斜薄矿体废石胶结条柱充填采矿法设计主视图，即沿图2中Ⅰ-Ⅰ线剖示图。

图2是沿图1中Ⅱ-Ⅱ线的剖面图。

图3是沿图1中Ⅲ-Ⅲ线的剖面图。

图4是沿图1中Ⅳ-Ⅳ线剖面图。

图5是沿图1中Ⅴ-Ⅴ线剖面图。

图中：1-连续矿柱；2-沿脉运输巷道；3-采准斜坡道；3-凿岩出矿进路；5-溜井；6-采区斜坡道；7-切割槽联络道；8-切割井；9-废石胶结人工条柱；10-爆破炮孔；11-崩落矿石；12-充填、通风联络道；13-注浆管道；14-锚杆；15-采空区。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

参见图1、图2、图3、图4和图5，首先沿矿体走向划分采区，各采区利用采区斜坡道6进行联接。每个采区在垂高上划分上、下2个分段，分段间留连续矿柱1，连续间柱1的宽度为10m；每个分段中沿矿体走向布置采场，采场宽度为20m。

通过沿脉运输巷道2，在采区中间掘进一条3×3m的采准斜坡道3，通过采准斜坡道3，在每个采场底部靠近下盘位置掘进一条凿岩出矿进路4，凿岩出矿进路4贯穿整个采场，并在采场端部，从底板向顶板掘进一条切割天井8，并以切割天井8为自由面形成切割槽7。

通过采准斜坡道3，在上、下分段间的连续矿柱1内掘进一条3×3m的充填、通风联络道12，用来进行采场通风、以及铲运机进行充填工作的通道。充填、通风联络道12的坡度控制在8％-15％范围内，充填口布置靠近采场顶板的位置。

采场内采用两翼向中间的后退式回采方式，在凿岩出矿进路4中钻凿扇形中深孔10，并以切割槽7为自由面进行崩矿，以提高采场的生产能力，崩落的矿石11采用铲运机经由凿岩出矿进路4卸至直径为φ2m的溜井5处进行出矿。

当出矿后的采空区15暴露面积达到最大允许暴露面积时，进行人工条柱9的构筑。利用铲运机铲装的废石经由充填、通风联络道12倒入到采空区15内，逐渐堆砌成梯形的废石堆，同时预先在废石堆中布设注浆管道13，待废石堆的尺寸达到设计要求后就进行注浆作业，从而形成梯形的废石胶结充填人工条柱9，用以支撑采空区15，达到处理采空区15的目的。当人工条柱9构筑完毕后，继续采用中深孔崩矿工艺回采临近矿体，待采空区15的暴露面积接近最大允许暴露面积时，继续构筑人工条柱9，如此循环，从而实现矿体的连续回采。

人工条柱9的间距和数量，将依据采空区15的形态和围岩稳固性的实际情况来确定。当采空区15的顶板围岩不稳固时，可采用锚杆支护的方式，在采场顶板安装锚杆14，用于提高顶板的稳定性，增大采空区15的最大允许暴露面积，从而可以增大人工条柱9之间的间距或减少人工条柱的数量，尽可能的减少充填料。

矿体回采完毕后，全部由废石胶结人工条柱9支撑采空区15，从而在矿山充填料不充足时，达到保证采空区的稳定性，减少充填料体积总量，降低采矿成本的目的。