一种起伏分段巷的缓倾斜中厚矿体采矿方法与流程

本发明属于地下采矿领域，尤其涉及一种起伏分段巷缓倾斜中厚矿体采矿方法。

背景技术：

对于缓倾斜中厚矿体，尤其是矿体倾角大于15°的缓倾斜中厚矿体，由于设备爬坡能力受限以及矿体倾角远小于矿石自然安息角，因此矿石的装运难度很大，要实现高效安全开采更是难上加难。

为了实现缓倾斜中厚矿体高效安全开采，必须选用铲运机和凿岩台车等设备，为了配套设备的运行，往往采用斜坡道+分段平巷的布置形式。该布置形式的分段高度较小时，有利于布置穿脉巷，可以有效控制矿石贫化损失率，但是，中段高度一定的情况下，分段高度越小，分段平巷的数量也越多，工程量就会明显提高，采切比也相应提高，矿石的单位成本也会提高；相反，当分段高度较大时，中段高度一定的情况下，分段平巷的数量就越少，工程量也相对较少，但是分段高度过大不利于布置穿脉巷和凿岩巷，矿石贫化损失率也相对较高。总之，该布置形式可以确定出最优的分段高度，但是不能最好地同时解决采切比高和贫化损失高的问题。

为此，本发明创造一种起伏分段巷缓倾斜中厚矿体采矿方法，旨在综合解决上述问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种安全可靠、生产能力稳定、生产成本低的一种起伏分段巷缓倾斜中厚矿体采矿方法。该方法适应于矿体倾角>15°，矿岩中等稳固的中厚缓倾斜矿体，通过布置起伏分段巷，可减少分段工程量和有效控制贫化损失率，保证规模化出矿，通过嗣后充填有效控制地压，最终实现安全、经济、高效开采。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种起伏分段巷缓倾斜中厚矿体采矿方法包括如下步骤：

1)将矿体沿走向划分为等宽的矿块，然后沿矿体倾向将各矿块划分为条形采场，在矿体下盘沿矿体走向布置中段运输平巷，沿矿体走向每隔200m布置垂直矿体走向的中段运输横巷，自中段运输平巷开口掘进采区斜坡道；

2)自采区斜坡道每隔垂高20m开口掘进分段巷联络道，并沿矿体走向布置分段巷道，分段巷道采用起伏状布置，每隔100m变坡，在对应的间柱中央位置分别为分段巷道高点和分段巷道低点；

3)自分段巷道高点垂直矿体掘进上层联络巷至矿体上盘，沿该方向继续掘进形成上层充填回风联络巷，然后自上层充填回风联络巷端头沿矿体走向掘进上层充填回风巷。在距上层充填回风联络巷开口约80m处设置上层充填回风硐室，在上层充填回风硐室内布置充填回风钻孔至条形采场顶部。另外，在上层联络巷靠近矿体2条条形采场下盘处沿矿体走向布置2条上层凿岩巷；

4)自分段巷道低点垂直矿体掘进下层联络巷至矿体上盘，沿该方向继续掘进形成下层充填回风联络巷，然后自下层充填回风联络巷端头沿矿体走向掘进下层充填回风巷。在距下层充填回风联络巷开口约80m处设置下层充填回风硐室，在下层充填回风硐室内布置充填回风钻孔至条形采场顶部。另外，在下层联络巷靠近矿体2条条形采场下盘处沿矿体走向布置2条下层凿岩巷；

5)自分段巷道低点外侧设置泄水钻孔硐室，在泄水钻孔硐室下向钻凿泄水钻孔至中段排水联络巷，排水联络巷与中段运输横巷相通；

6)自分段巷道高点外侧设置上层溜矿井硐室，在上层溜矿井硐室向下掘进上层矿石溜矿井至中段运输横巷；

7)自下层联络巷距凿岩巷开口10m左右设置下层溜矿井硐室，在下层溜矿井硐室向下掘进下层矿石溜矿井至中段运输横巷。

所述矿块宽度为100m，所述条形采场宽度需要根据矿岩物理力学性质来确定。

所述采区斜坡道为每隔600m设置一个，负责左右300m矿体的人员材料设备运输，坡度≤15％。

所述分段巷道呈起伏状，降坡坡度和爬坡坡度均等于10％，所述分段巷道高点和分段巷道低点的高差为10m。

所述上层联络巷和上层充填回风联络巷呈爬坡状，爬坡坡度≤3‰，所述下层联络巷和下层充填回风联络巷呈爬坡状，爬坡坡度≤3‰。

所述充填回风井用于采场爆破通风和采场的嗣后充填，所述泄水钻孔硐室内的泄水钻孔通常需要设置2个，一备一用。

所述条形采场分两步骤间隔回采，一步骤回采奇数号条形采场，高强度胶结充填体充填，二步骤回采偶数号条形采场，低强度充填体充填，采场回采采用中深孔落矿，崩落矿石采用铲运机出矿，回采出矿完毕后采空区嗣后充填，采场每次爆破后，采用非遥控铲运机自所述凿岩巷端部出矿，出矿量为每次崩落矿石的三分之一，采场矿石全部崩落后，再采用遥控铲运机自所述凿岩巷端部出矿，直至整个采场矿石全部出完。

有益效果

本发明的优点和积极效果包括：第一、分段巷道设置为起伏状，穿脉巷道也在垂直空间上交错布置，相邻穿脉的垂直高差为10m，更有利于控制矿体，可大大降低贫化损失率；第二、由于分段巷道设置为起伏状，在垂高方向上都控制矿体10m的前提下，相比平坡分段巷布置，减少了一半的分段巷道工程量，大大降低了采切比；第三、上分层联络巷(或上分层联络巷)可回采左右100m采场共4个，采切工程利用率高，便于协同管控和设备调控；第四、所有采切工程中，凡是坡度＞3‰的巷道工程只运行空载设备和运输材料设备，运矿设备所运行的巷道坡度均≤3‰，可大大提高运矿设备的工作效率，有利于推广采用全自动化铲运机；第五、泄水钻孔硐室设置在分段巷道的最低点，有利于汇集地下水、设备用水和充填体滤水，避免了巷道道路泥泞，有利于提高设备运行效率；第六、专门设置了充填回风井，通风条件好，并且有利于充填接顶和控制地压；第七、爆破落矿采用扇形中深孔微差爆破方式，炸药和雷管单耗低，一次爆破矿量大，可实现铲运机的集约化出矿，提高了自动化铲运机的工作效率。

附图说明

图1为本发明a-a剖面图；

图2为本发明b-b俯视图；

图3为本发明c-c侧视图；

图中：1-中段运输平巷；2-中段运输横巷；3-采区斜坡道；4-分段巷道；4-1-分段巷道高点；4-2-分段巷道低点；5-1-上层联络巷；5-2-下层联络巷；6-1-上层凿岩巷；6-2-下层凿岩巷；7-1-上层溜矿井硐室；7-2-下层溜矿井硐室；8-1-上层溜矿井；8-2-下层溜矿井；9-泄水钻孔；10-1-上层充填回风联络巷；10-2-下层充填回风联络巷；11-1-上层充填回风巷；11-2-下层充填回风巷；12-1-上层充填回风硐室；12-2-下层充填回风硐室；13-1-上层充填回风井；13-2-下层充填回风井；14-扇形中深孔；15-1-高强度充填体；15-2-低强度充填体；16-集矿堑沟；17-间柱；18-分段巷联络道；19-泄水钻孔硐室；20-中段排水联络巷。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

如图1、图2和图3所示，本发明实施例提供的一种起伏分段巷缓倾斜中厚矿体采矿方法，包括以下步骤：

1)将矿体沿走向划分为等宽的矿块ⅰ，然后沿矿体倾向将各矿块ⅰ划分为条形采场ⅱ；

2)在矿体下盘沿矿体走向布置中段运输平巷1，沿矿体走向每隔200m布置垂直矿体走向的中段运输横巷2；

3)自中段运输平巷1开口掘进采区斜坡道3；

4)自采区斜坡道3每隔垂高20m开口掘进分段巷联络道18，并沿矿体走向布置分段巷道4，分段巷道采用起伏状布置，每隔100m变坡，在对应的间柱17中央分别为分段巷道高点4-1和分段巷道低点4-2；

5)自分段巷道高点4-1垂直矿体掘进上层联络巷5-1至矿体上盘，沿该方向继续掘进形成上层充填回风联络巷10-1，然后自上层充填回风联络巷10-1端头沿矿体走向掘进上层充填回风巷11-1。在距上层充填回风联络巷11-1开口约80m处设置上层充填回风硐室12-1，在上层充填回风硐室12-1内布置上层充填回风井13-1至条形采场ⅱ顶部。另外，在上层联络巷5-1靠近矿体2条条形采场ⅱ下盘处沿矿体走向布置2条上层凿岩巷6-1；

6)自分段巷道低点4-2垂直矿体掘进下层联络巷5-2至矿体上盘，沿该方向继续掘进形成下层充填回风联络巷10-2，然后自下层充填回风联络巷10-2端头沿矿体走向掘进下层充填回风巷11-2。在距下层充填回风联络巷11-2开口约80m处设置下层充填回风硐室12-2，在下层充填回风硐室12-2内布置下层充填回风井13-2至条形采场ⅱ顶部。另外，在下层联络巷5-2靠近矿体2条条形采场ⅱ下盘处沿矿体走向布置2条下层凿岩巷6-2；

7)自分段巷道低点4-2外侧设置泄水钻孔硐室19，在泄水钻孔硐室19下向钻凿泄水钻孔9至中段排水联络巷20，中段排水联络巷20与中段运输横巷2相通；

8)自分段巷道高点4-1外侧设置上层溜矿井硐室7-1，在上层溜矿井硐室7-1向下掘进上层矿石溜矿井8-1至中段运输横巷2；

9)自下层联络巷5-2距下层凿岩巷6-2开口10m左右设置下层溜矿井硐室7-2，在下层溜矿井硐室7-2向下掘进下层矿石溜矿井8-2至中段运输横巷2；

10)为了进一步说明该采矿方法的优越性，现结合采切工程对采矿工艺做进一步说明。

①该采矿方法回采顺序采用间隔回采，即分两步骤回采，一步骤奇数号条形采场回采充填完毕后，当充填体强度满足相邻矿体回采要求后，进行相邻偶数号条形采场的二步骤回采工作；

②在条形采场ⅱ靠近间柱17，采用天井钻机在上层凿岩巷6-1(或下层凿岩巷6-2)顶部向上钻凿切割天井，然后采用中深孔凿岩台车钻凿上向扇形中深孔14进行爆破形成切割槽，形成的切割槽与上层充填回风井11-1(或下层充填回风井11-2)相通；

③以切割槽为自由面，中深孔凿岩台车平行切割槽沿上层凿岩巷6-1(或下层凿岩巷6-2)钻凿上向扇形中深孔14，采用微差起爆方式进行逐排爆破并形成集矿堑沟16，爆破的矿石通过集矿堑沟16汇集落入上层凿岩巷6-1(或下层凿岩巷6-2)中。

对于落入上层凿岩巷6-1的矿石，铲运机经过中段运输平巷1、采区斜坡道3、分段巷联络道18、分段巷道4、分段巷道高点4-1、上层联络巷5-1、上层凿岩巷6-1到达落矿点。铲装落入上层凿岩巷6-1的矿石经过上层凿岩巷6-1、上层联络巷5-1、分段巷道高点4-1、上层溜矿井硐室7-1，倒入上层溜矿井8-1。然后铲运机在上层凿岩巷6-1落矿点和上层溜矿井硐室7-1间做往复循环出矿工作。

对于落入下层凿岩巷6-2的矿石，铲运机经过中段运输平巷1、采区斜坡道3、分段巷联络道18、分段巷道4、分段巷道低点4-2、下层联络巷5-2、下层凿岩巷6-2到达落矿点。铲装落入下层凿岩巷6-2的矿石经过下层凿岩巷6-2、下层联络巷5-2、下层溜矿井硐室7-2，倒入下层溜矿井8-2。然后铲运机在下层凿岩巷6-2落矿点和下层溜矿井硐室7-2间做往复循环出矿工作。

④为了实现采场安全高效回采，顺畅的采场通风是必要的。新鲜风流经过中段运输平巷1、采区斜坡道3、分段巷联络道18、分段巷道4、上层联络巷5-1(或下层联络巷5-2)进入上层凿岩巷6-1(或下层凿岩巷6-2)，然后携带上层凿岩巷6-1(或下层凿岩巷6-2)中的粉尘和有毒有害气体经过上层充填回风井13-1(或下层充填回风井13-2)、上层充填回风巷11-1(或下层充填回风巷11-2)并逐段回风至回风主巷中，避免了污风串联；

⑤为了实现采场安全高效回采，顺畅的排水系统是必要的。上层凿岩巷6-1的生产用水和充填体滤水经过上层联络巷5-1、分段巷高点4-1、分段巷低点4-2到达泄水钻孔硐室19，通过泄水钻孔9下放污水至中段排水联络巷20，然后通过中段运输横巷2和中段运输平巷1的水沟排水至排水系统水仓；下层凿岩巷6-2的生产用水和充填体滤水经过下层联络巷5-2、分段巷低点4-2到达泄水钻孔硐室19，通过泄水钻孔9下放污水至中段排水联络巷20，然后通过中段运输横巷2和中段运输平巷1的水沟排水至排水系统水仓；；

⑥为了有效控制采场地压，保证安全作业，提高回采率，需要对回采完毕的条形采场ⅱ进行嗣后充填。首先在上层凿岩巷6-1(或下层凿岩巷6-2)两侧开口处设置充填挡墙，然后将充填管道经过分段巷道4、上层联络巷5-1(或下层联络巷5-2)、上层充填回风井联络巷10-1(或上层充填回风井联络巷10-2)、上层充填回风巷11-1(或下层充填回风巷11-2)、上层充填回风硐室12-1(或下层充填回风硐室12-2)架设至上层充填回风井13-1(或下层充填回风井13-2)，最后将胶结充填材料充往条形采场ⅱ空区，充填体养护28天后可以开采相邻采场矿体，其中一步骤奇数号条形采场回采完毕的采场采用高强度充填体15-1充填，二步骤偶数号条形采场回采完毕的采场采用低强度充填体15-2充填。

所述矿块ⅰ宽度为100m。

所述条形采场ⅱ宽度根据矿岩物理力学性质来确定为12.5m。

所述采区斜坡道3为每隔600m设置一个，负责左右300m矿体的人员材料设备运输，坡度≤15％。

所述分段巷道4呈起伏状，降坡坡度和爬坡坡度均等于10％。

所述分段巷道高点4-1和分段巷道低点4-2的高差为10m。

所述上层联络巷5-1和上层充填回风联络巷10-1呈爬坡状，爬坡坡度≤3‰

所述下层联络巷5-2和下层充填回风联络巷10-2呈爬坡状，爬坡坡度≤3‰

所述上层充填回风井13-1和下层充填回风井13-2用于条形采场ⅱ爆破通风和嗣后充填。

所述泄水钻孔硐室19内的泄水钻孔9通常需要设置2个，一备一用。

所述嗣后充填是指采场回采完毕后，在联通采场的开口处设置充填挡墙，然后通过充填回风井采用胶结充填材料进行充填接顶。

本发明适应于缓倾斜中厚矿体，尤其适用于大型现代化深地矿山。相比其他采矿方法，该采矿方法采切比低、贫化损失率低、安全可靠、生产能力稳定、集约化程度高，通过嗣后充填有效控制地压，最终实现安全、经济、高效的开采。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。