一种高地应力大型矿体下向分段充填采矿方法与流程

本发明涉及高地应力矿体开采技术领域，具体涉及一种高地应力大型矿体下向分段充填采矿方法。

背景技术：

在高地应力大型矿体的开采中，因工程地质条件复杂，地压管理难度大，通常采用下向分层进路式回采嗣后充填法采矿，以减小采空区暴露面积，避免采场失稳破坏，达到安全回采的目的。虽然进路式回采能够有效控制地压、实现安全回采，但其只能采用水平浅孔落矿，回采效率低、成本高、工艺冗长复杂，矿山产能提升受到制约，很难实现资源的经济、高效开发。

技术实现要素：

本发明是针对现有技术中存在的不足，提供一种缩短采空区的暴露面积和暴露时间、提高回采效率、降低采矿成本的高地应力大型矿体下向分段充填采矿方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种高地应力大型矿体下向分段充填采矿方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一：将矿体顶部分为上下两个分层，采用下向分层进路式胶结充填法回采两个分层，形成矿体控顶层；

步骤二：将矿体在竖直方向划分为分段和中段，以分段矿体高度作为采场高度自上而下回采；沿矿体走向将分段矿体划分为若干采场，采场垂直矿体走向分布，再从矿体上盘至矿体下盘将采场划分为若干回采区段；采场内靠近顶板和底板的区域分别掘进充填回风巷道和凿岩出矿巷道，每个采场回采前充填回风巷道和凿岩出矿巷道需从矿体下盘一次性施工到矿体上盘，再从矿体上盘开始以回采区段为单元向矿体下盘后退式开采，每完成一个回采区段的回采后进行一次充填，直至回采至矿体下盘矿岩边界停止；

步骤三：每个回采区段回采之前，在相应采场的充填回风巷道的端部掘进垂直于充填回风巷道的凿岩硐室；在凿岩硐室铅垂方向对应的凿岩出矿巷道内施工垂直于凿岩出矿巷道的拉底空间；

步骤四：在凿岩硐室内向对应的拉底空间钻凿垂直炮孔；

步骤五：采用炸药包在垂直炮孔内自下而上分层装药、分次引爆，形成回采区段端部的切割立槽；

步骤六：回采区段的切割立槽形成后，在凿岩出矿巷道内按照排间距参数打扇形炮孔，并按照落矿步距参数在回采区段内依次完成装药、起爆、通风、出矿，直至完成回采区段的回采；

步骤七：一个回采区段回采结束后，分别在充填回风巷道和凿岩出矿巷道靠近采空区的区域砌筑充填挡墙，从充填回风巷道内连接充填管道对采空区进行砂浆胶结充填；

步骤八：一个回采区段完成充填后继续从步骤三开始进行下一个回采区段的回采作业。

根据上述的方法，其特征在于，步骤一中矿体顶部上下两个分层的进路垂直交错布置。

根据上述的方法，其特征在于，步骤六中炸药包为球状。

本发明的有益技术效果：本发明将下向分段采场沿轴向从上盘依次划分为若干区段进行回采和充填，形成“即采即充”的中深孔落矿高效回采工艺，有效缩短了采空区的暴露面积和暴露时间，实现了高地应力大型矿体从进路式浅孔落矿工艺向分段中深孔高效落矿工艺的改进，大幅提高回采效率、降低采矿成本。

附图说明

图1为本发明方法的过程示意图；

图2为图1的左视图；

图3为图1的俯视图。

具体实施方式：

参见图1、图2和图3，本发明的一种高地应力大型矿体下向分段充填采矿方法，包括以下步骤：步骤一：将矿体顶部分为上下两个分层，采用下向分层进路式胶结充填法回采两个分层，形成矿体控顶层1，优选的，矿体顶部上下两个分层的进路垂直交错布置；步骤二：将矿体在竖直方向划分为分段和中段，以分段矿体高度作为采场高度自上而下回采；沿矿体走向将分段矿体划分为若干采场，采场垂直矿体走向分布，再从矿体上盘至矿体下盘将采场划分为若干回采区段，回采区段是最小的回采单元；采场内靠近矿体底板掘进凿岩出矿巷道3，在凿岩出矿巷道3附近掘进下一分段充填回风联络道12至下一分段采场顶板，形成充填回风巷道2，每个采场回采前充填回风巷道2和凿岩出矿巷道3需从矿体下盘一次性施工到矿体上盘，再从矿体上盘开始以回采区段为单元向矿体下盘后退式开采，每完成一个回采区段的回采后进行一次充填，直至回采至矿体下盘矿岩边界停止；在分段沿脉运输巷道9中每隔一定距离设置中段溜井10；步骤三：每个回采区段回采之前，在相应采场的充填回风巷道2的端部掘进垂直于充填回风巷道的凿岩硐室6；在凿岩硐室6铅垂方向对应的凿岩出矿巷道3内施工垂直于凿岩出矿巷道3的拉底空间；步骤四：在凿岩硐室6内向对应的拉底空间钻凿垂直炮孔4；步骤五：采用炸药包在垂直炮孔4内自下而上分层装药、分次引爆，形成回采区段端部的切割立槽7，优选的，炸药包为球状；步骤六：回采区段的切割立槽7形成后，在凿岩出矿巷道3内按照排间距参数打扇形炮孔5，并按照落矿步距参数在回采区段内依次完成装药、起爆、通风、出矿，直至完成回采区段的回采；步骤七：一个回采区段回采结束后，分别在充填回风巷道2和凿岩出矿巷道3靠近采空区8的区域砌筑充填挡墙13，从充填回风巷道内连接充填管道对采空区8进行砂浆胶结充填形成充填体11；步骤八：一个回采区段完成充填后继续从步骤三开始进行下一个回采区段的回采作业。

实施例1

一种高地应力大型矿体下向分段充填采矿方法，包括以下步骤：步骤一：将矿体顶部分为上下两个分层，两个分层的进路垂直交错布置，每个分层高度为4m，进路宽度为5m，采用下向分层进路式胶结充填法回采两个分层，充填体强度为5mpa，形成矿体控顶层；步骤二：将矿体在竖直方向划分为100m中段和20m分段，自上而下回采，沿矿体走向将分段矿体划分为多个宽度为20m的采场，采场垂直矿体走向分布，再从矿体上盘至矿体下盘将采场划分为多个长度为20m-30m的回采区段；采场中每隔100m布设一条中段溜井，采场内靠近顶板和底板的区域分别掘进断面为4m×4m的充填回风巷道（2）和断面为4m×4m的凿岩出矿巷道（3），每个采场回采前充填回风巷道（2）和凿岩出矿巷道（3）需从矿体下盘一次性施工到矿体上盘，再从矿体上盘开始以回采区段为单元向矿体下盘后退式开采，每完成一个回采区段的回采后进行一次充填，直至回采至矿体下盘矿岩边界停止；步骤三：每个回采区段回采之前，在相应采场的充填回风巷道（2）的端部掘进垂直于充填回风巷道的断面为4m×4m的凿岩硐室（6）；在凿岩硐室铅垂方向对应的凿岩出矿巷道（3）内施工垂直于凿岩出矿巷道的断面为20m×4m的拉底空间；步骤四：在凿岩硐室内向对应的拉底空间钻凿直径为89mm垂直炮孔（4）；步骤五：采用球形炸药包在垂直炮孔（4）内自下而上分层装药、分次引爆，形成回采区段端部的切割立槽（7）；步骤六：回采区段的切割立槽形成后，在凿岩出矿巷道（3）内按照排间距参数打直径为76mm的扇形炮孔，并按照落矿步距参数在回采区段内依次完成装药、起爆、通风、出矿，直至完成回采区段的回采；步骤七：一个回采区段回采结束后，分别在充填回风巷道（2）和凿岩出矿巷道（3）靠近采空区的区域砌筑充填挡墙（13），从充填回风巷道内连接充填管道对采空区进行砂浆胶结充填。

技术特征：

技术总结
本发明的一种高地应力大型矿体下向分段充填采矿方法包括以下步骤：回采矿体顶部分层；将矿体划分为分段和中段回采；采场内掘进充填回风巷道和凿岩出矿巷道，完成回采后进行一次充填；回采前掘进凿岩硐室，并钻凿垂直炮孔，形成切割立槽，在凿岩出矿巷道内打上向扇形炮孔，并依次完成回采区段内装药、起爆、通风、出矿，直至完成回采区段的回采；回采结束后砌筑充填挡墙，充填后开始下一个回采区段的作业。每完成一个区段的回采对采空区进行充填，形成即采即充的中深孔落矿回采工艺。本发明能够在提高采场生产能力的前提下，将控制采空区暴露面积，避免采空区暴露面积过大、暴露时间过长的问题，降低了采场失稳的风险。

技术研发人员：张鹏强;李凤
受保护的技术使用者：金川集团股份有限公司
技术研发日：2018.12.10
技术公布日：2019.04.05