一种用于倾斜、急倾斜薄矿体的安全高效采矿方法与流程

1.本发明属于地下矿山开采技术领域，具体涉及一种矿体厚度《5m的倾斜及急倾斜薄矿体的高效采矿方法，用于代替倾斜及急倾斜薄矿体目前广泛使用的浅孔留矿法。


背景技术：

2.浅孔留矿法是一种传统的开采倾斜或急倾斜薄矿体(《5m)的采矿方法，目前仍是全国钨及黄金等矿山开采倾斜或急倾斜薄矿体的主要采矿方法。该方法矿块长、高一般为40～60m，宽为矿体厚度(厚度《5m，大部分在2m以下)。开采时，先在矿块中央掘进一条采准通风天井，然后在底部掘进拉底平巷，最后逆倾斜往上回采。回采时，随着高度的增加，逐步在矿块两侧架设顺路人行天井(或回采前在矿块两侧先行掘进人行通风天井，并在天井内每隔4m掘进一条采场进路)。该方法矿体倾角一般在60
°
～65
°
以上，矿岩稳固，产状单一，无结块性、自燃性。该方法的主要特点是：
3.(1)它是空场法的一种，具有空场法的共同特点。它也是将矿块划分为矿房和矿柱两步骤回采。先采矿房，后采矿柱。
4.(2)这种采矿方法工人直接在矿房顶板暴露面下工作。
5.(3)浅孔留矿法是自下而上分层回采矿房，使用浅孔崩薄矿石。
6.(4)每次采下的矿石，靠矿石自重从漏斗放出1/3左右，留下2/3矿石作为下次凿岩爆破工作的临时工作台。当矿房全部采空后，再将留下的2/3的矿石全部放出(这叫大量放矿)。
7.(5)凿岩工人是站在留矿堆上进行作业的。
8.浅孔留矿法的回采工作包括有：凿岩、装药爆破、通风、局部放矿、撬毛、平场和大量放矿等。矿房回采是自下而上分层进行的，每一分层的高度一般为2—3米左右。采用浅孔崩矿。凿岩方式有2种，即上向孔和水平孔。当矿石比较稳固时一般采用上向孔，凿岩效率高，工人操纵容易，但工人直接在受振动的矿体下工作，安全性差，劳动条件差(凿岩时水往下流)，同时凿岩时换钎杆次数多，影响凿岩效率。当矿石稳固性差些时一般采用水平孔，凿岩爆破后形成的工作面比较平整，光滑，工作时安全性比较好，凿岩效率比上向孔低，崩落矿石大块比上向孔多。目前在薄和极薄矿脉中用留矿法开采的采场中。多数采用上向炮眼。炮眼中的装药系数不宜太小，最好能达到60—70％。如果装药系数太小，则炸药在矿石中分布不均匀，崩下的矿石大块比较多。
9.浅孔留矿法具有结构简单、管理方便、采切工程量比较小、矿石损失贫化比较低、采矿成本低等优点，但传统浅孔留矿法开采，人员站在采场矿堆上凿岩、爆破，上部为空区顶板。作业时，所有人员需通过两端的人行顺路天井攀爬进入采场，钻机、支护材料等也全靠人力搬运到工作面，存在以下较多缺点：
10.(1)所有采掘作业机械化程度低，人员劳动强度大、效率低；
11.(2)大部分的作业，人员均在采场空顶下作业，当矿岩体稳固性差时，容易发生片帮、冒顶等事故，安全可靠性差；
12.(3)当没有中央通风天井时，通风效果差，容易发生中毒、窒息等事故；
13.(4)采场矿堆发生悬拱时，容易造成人员、设备被埋事故。
14.由于浅孔留矿法存在的上述缺点，特别是劳动强度大、生产效率低，安全性差，井下已越来越难以招到愿意从事该工作的工人。寻找该类急倾斜或倾斜薄矿体新的采矿方法，已势在必行。国内已有章源钨业等个别矿山自行开展了类似于分段空场回采的试验工作，但收效甚微。
15.过去我国的采矿业，由于受设备的限制，凿岩设备主要以浅孔钻机为主，少部分采用中孔钻机，但其凿岩深度一般也在20m以下。近二十年来，随着进口及国产高效液压凿岩台车的出现，中厚矿体的开采，大部分已经改为液压台车凿岩，其孔深从十多米到近百米均已不存在技术难度。高效凿岩设备的出现，为本发明的实施提供了有利的设备条件。


技术实现要素：

16.本发明的目的就是针对现有浅孔留矿法开采倾斜或急倾斜薄矿体存在的机械化程度低、人员劳动强度大、效率低、安全可靠性差等缺陷，而提供一种机械化程度高、采矿效率高、且能够大大改善现有浅孔留矿法回采时的安全状况的用于倾斜、急倾斜薄矿体的安全高效采矿方法。
17.为实现本发明的上述目的，本发明一种用于倾斜、急倾斜薄矿体的安全高效采矿方法采用“深孔凿岩设备、中深孔孔径、中浅孔孔网参数”的联合回采工艺代替浅孔留矿法，在待采矿房两侧设有间柱，待采矿房的上部为上中段底柱，待采矿房的下部为本中段底柱，具体采用以下步骤实施：
18.1)首先在矿块上中段距矿体下盘7～12m距离范围，平行矿体掘进一条中段脉外平巷；然后垂直中段脉外平巷并对应间柱的中部，在矿块两端掘进上部深孔凿岩平巷联络巷，在上部深孔凿岩平巷联络巷之间沿矿体走向掘进上部深孔凿岩平巷并最少扩帮到矿体边界线，上部深孔凿岩平巷上部的上中段底柱厚度要求最少大于3m；
19.2)对应上中段，在矿块下中段距矿体下盘7～12m距离范围，平行矿体掘进一条下部装矿进路联络巷，垂直下部装矿进路联络巷，每隔5～7m掘进装矿进路到达矿体内，然后将装矿进路之间矿体段连通形成下部中孔凿岩平巷并最少扩帮到矿体边界线；
20.3)上部深孔凿岩平巷、下部中孔凿岩平巷形成后，在矿块中部位置，掘进切割天井；
21.4)以上工程完成后开始回采，在下部中孔凿岩平巷内以切割天井为中心，采用中孔钻机或采矿凿岩台车钻凿上向拉底中孔；在上部深孔凿岩平巷内以切割天井为自由面，采用采矿凿岩台车钻凿下向回采深孔；
22.5)上向拉底中孔和下向回采深孔凿岩完成后，以切割天井为自由面，分次、分段、逐排对炮孔进行侧向崩矿爆破；上下对应矿体中，每次先爆破上向拉底中孔，后爆破下向回采深孔，每次爆破后在装矿进路内采用铲装设备将崩落矿石的一部分或全部铲装运出采场。
23.所述的上向拉底中孔孔深在13～18m范围为宜，所述的下向回采深孔孔深在35～45m之间为佳。
24.步骤5)中，具体出矿数量不定，但铲装运出采场的崩落矿石最小量必须达到出矿
后采场空间满足下一次爆破的补偿空间。
25.所述的上部深孔凿岩平巷顶部必须留设》3m的隔离矿柱，该隔离矿柱既可以是上中段采场的底柱，也可以是本中段采场的顶柱。
26.本发明方法中，上向拉底中孔和下向回采深孔的长度、角度不限，孔径的具体数值不限，除上部深孔凿岩平巷和下部中孔凿岩平巷为必须工程外，其余采准、切割工程及下部拉底中孔可根据矿山设备情况、矿体赋存情况、采场周边已有工程情况等因素进行增减，所有工程的断面大小不限。
27.本发明一种用于倾斜、急倾斜薄矿体的安全高效采矿方法采用以上技术方案后，具体表现为以下积极效果：
28.(1)本发明方法采用“深孔凿岩设备、中深孔孔径、中浅孔孔网参数”的联合回采工艺代替浅孔留矿法，采用深孔或深孔加中孔设备凿岩，中孔孔径，中孔或浅孔的孔网参数，一种采矿方法糅合了浅孔、中孔、深孔三类采矿方法的相关工艺，极大地提高了倾斜、急倾斜薄矿体的采矿效率。
29.(2)回采时凿岩、装药工作均在上下中段脉内平巷中进行，可以大大改善现有浅孔留矿法回采时的安全状况。
30.(3)在上下中段沿脉巷内，采用中孔钻机或采矿台车，分别往上钻凿上向中孔和往下钻凿下向深孔，以切割天井为自由面，采用侧崩回采矿体，大幅度提高了急倾斜薄矿体回采的机械化程度，实现减员增效。
附图说明
31.图1是本发明一种用于倾斜、急倾斜薄矿体的安全高效采矿方法正视图；
32.图2是本发明一种用于倾斜、急倾斜薄矿体的安全高效采矿方法侧视图；
33.图3是本发明一种用于倾斜、急倾斜薄矿体的安全高效采矿方法之拉底及出矿水平俯视图；
34.图4是本发明一种用于倾斜、急倾斜薄矿体的安全高效采矿方法之上中段凿岩水平俯视图。
35.图中标记为：1-中段脉外平巷；2-上部深孔凿岩平巷联络巷；3-上部深孔凿岩平巷；4-下部装矿进路联络巷；5-装矿进路；6-下部中孔凿岩平巷；7-切割天井；8-上向拉底中孔；9-下向回采深孔；10-崩落矿石；11-间柱；12-上中段底柱；12
’‑
本中段底柱；13-矿体边界线；14-待采矿房。
具体实施方式
36.为更好地描述本发明，下面结合附图对本发明一种用于倾斜、急倾斜薄矿体的安全高效采矿方法做进一步详细描述。
37.由图1所示的本发明一种用于倾斜、急倾斜薄矿体的安全高效采矿方法正视图并结合图2、图3、图4看出，在待采矿房14两侧设有间柱11，待采矿房14的上部为上中段底柱12，待采矿房14的下部为本中段底柱12’，具体采用以下步骤实施：
38.1)首先在矿块上中段距矿体下盘7～12m距离范围，平行矿体掘进一条中段脉外平巷1；然后垂直中段脉外平巷1并对应间柱11的中部，在矿块两端掘进上部深孔凿岩平巷联
络巷2，在上部深孔凿岩平巷联络巷2之间沿矿体走向掘进上部深孔凿岩平巷3并最少扩帮到矿体边界线13，上部深孔凿岩平巷3上部的上中段底柱12厚度要求最少大于3m；
39.2)对应上中段，在矿块下中段距矿体下盘7～12m距离范围，平行矿体掘进一条下部装矿进路联络巷4，垂直下部装矿进路联络巷4，每隔5～7m掘进装矿进路5到达矿体内，然后将装矿进路5之间矿体段连通形成下部中孔凿岩平巷6并最少扩帮到矿体边界线13；
40.3)上部深孔凿岩平巷3、下部中孔凿岩平巷6形成后，在矿块中部位置，掘进切割天井7；
41.4)以上工程完成后开始回采，在下部中孔凿岩平巷6内以切割天井7为中心，采用中孔钻机或采矿凿岩台车钻凿上向拉底中孔8，上向拉底中孔8孔深在13～18m范围；在上部深孔凿岩平巷3内以切割天井7为自由面，采用采矿凿岩台车钻凿下向回采深孔9，所述的下向回采深孔9孔深在35～45m之间；所述的上部深孔凿岩平巷3的顶部必须留设》3m的隔离矿柱，该隔离矿柱可以为上中段采场的底柱，也可以是本中段采场的顶柱。
42.5)上向拉底中孔8和下向回采深孔9凿岩完成后，以切割天井7为自由面，分次、分段、逐排对炮孔进行侧向崩矿爆破；上下对应矿体中，每次先爆破上向拉底中孔8，后爆破下向回采深孔9，每次爆破后在装矿进路5内采用铲装设备将崩落矿石10的一部分或全部铲装运出采场，具体出矿数量不定，但铲装运出采场的崩落矿石10最小量必须达到出矿后采场空间满足下一次爆破的补偿空间。当然采下矿石通过铲装设备铲装，即可直接倒入运矿设备运走，也可倒入采场溜井。
43.本发明一种用于倾斜、急倾斜薄矿体的安全高效采矿方法已经成功应用于工程实践，应用结果表明，与原先的浅孔留矿法相比具有以下突出优点：一是可以大幅提高急倾斜薄矿体回采的机械化程度，实现减员增效，现场采矿人员减少50％以上；二是回采作业各工序均在上下中段脉内平巷中进行，可以大大改善现有浅孔留矿法回采时的安全状况；三是大幅提高该类矿体的采矿效率，采矿效率提高60％以上。