一种适用于竖向连续回采的二步骤采矿方法与流程

本发明涉及采矿，尤其涉及一种适用于竖向连续回采的二步骤采矿方法。

背景技术：

1、随着矿山采矿技术的发展，充填采矿方法已经在金属矿山开采中广泛应用。尤其针对缓倾斜厚大矿体，多步骤连续回采的充填采矿方法应用更加广泛。一般来说，厚大矿体在纵向方向分为多个中段，每个中段50-60m；横向方向划分多个盘区，盘区内划分一步骤采场及二步骤采场，一步骤胶结充填，二步骤微胶结充填，一步骤胶结充填体抗压强度高，作为二步骤回采的矿柱；盘区之间为隔离矿柱，作为三步骤回采。

2、尤其厚大矿体回采中，竖向方向采场数量多，底部采场回采完成后，底部采场被充填，上部采场在充填体上采用平底出矿，一般平底出矿中，由于铲运机无法较多的进入采空区，且需在两侧布置出矿结构，尤其对于宽度较宽的采场，中部会残留有一定高度的矿堆，该矿堆无法回收，为永久损失资源。

3、安徽某低品位铜矿，矿床厚度大，纵向矿床划分多个中段，包括-770m、-705m、-650m、-585m、-530m、-465m、-410m、-345m、-290m等中段，在横向上划分3个盘区，-1#盘区、1#盘区、2#盘区；盘区内划分一步骤采场、二步骤采场，盘区之间为隔离矿柱三步骤回采。对于盘区内厚大矿体的回采中，均采用空场嗣后充填采矿方法在竖向方向对采场进行连续回采，即优先采充底部采场，然后采充次深部采场，逐层往上连续回采。

4、矿山目前一步骤采场已大范围回采，二步骤采场计划开始回采，如果按照常规的二步骤采矿方法，主要存在两方面的问题：(1)二步骤底部结构布置在比原岩强度低的多的充填体内，巷道的稳定性低，如果进行大范围钢筋混凝土支护，矿山支护成本过高；(2)由于竖向连续回采采用平底底部结构出矿，一般在采场两侧布置底部结构两侧出矿，因铲运机无法大面积进入采空区内出矿，出矿后采场中部往往会残留中一定高度的矿堆，该矿堆将作为永久损失资源；若单侧出矿，采场内损失的资源量更大；结合该低品位采场的宽度，当采场宽度30m，两侧均进行出矿时，损失的矿石量4万t，品位按照0.5％计算，经济价值1千余万元。为此针对二步骤竖向连续回采，发明一种高回采率、安全、高效、经济的采矿方法至关重要。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供一种适用于竖向连续回采的二步骤采矿方法，该发明用充填体替代采场内永久损失的矿石资源，采场回采率提高；在回采采场单侧布置非对称堑沟式底部结构布置，减少了采场另一侧出矿底部结构的施工，降低矿山施工成本；采用钢筋混凝土拱加强支护，提高出矿进路安全。

2、为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种适用于竖向连续回采的二步骤采矿方法：

4、为方便说明技术方案，定义竖向方向从下往上最深部为最深部采场、次深部为次深部采场，上部为上部采场。

5、步骤一、对最深部采场进行回采，在最深部采场中部位置施工贯穿采场的第一切割天井，在次深部采场边部硐室施工盲切割天井一；

6、步骤二、对次深部采场最底部“直角三角形”矿体进行回采；次深部采场炮孔施工中，仅施工能够回采“直角三角形”范围内矿体的炮孔，同时仅在“直角三角形”范围炮孔内装药。然后以步骤一中施工的盲切割天井一为补偿空间进行爆破，盲切割天井的位置紧靠采场边界，施工至“直角三角形”的最高点；

7、步骤三、最深部采场及次深部采场最下部“直角三角形”范围内的矿体爆破完成后，整体出矿，出矿完成后对采空区进行充填接顶，最深部采场采空区微胶结充填，次深部采场底部的“直角三角形”采空区胶结充填；

8、步骤四、在最深部采场及次深部采场底部的“直角三角形”采空区充填接顶后，对次深部采场“非直角三角形”范围的矿体及上部采场底部的“直角三角形”矿体进行回采，在相邻采场的充填体内布置单侧出矿底部结构，施工充填体内的第二出矿巷道，出矿进路二，在出矿进路二靠近采空区一侧浇铸钢筋混凝土拱。

9、优选地，步骤一中选择一步骤采场tz-110的第一出矿巷道继续作为二步骤采场tz-109的第一出矿巷道，新掘最深部采场的出矿进路，然后利用中深孔爆破形成第一受矿堑沟。

10、优选地，步骤一中在最深部采场的凿岩硐室内施工大直径炮孔；硐室内间柱下施工斜孔，其余位置均施工垂直孔；垂直孔和斜孔全孔间隔装药，从上到下的多个斜孔中，下一个斜孔底部装药最高点不超过上一个斜孔的最低点，有利于装药结构的均匀性，降低粉矿或大块的产生，提高出矿效率。

11、优选地，步骤二中在最深部采场凿岩硐室内施工大直径炮孔的直径165mm，炮孔排距3m，炮孔间距3m，凿岩硐室间柱下部施工直径为165mm的斜孔。

12、优选地，步骤一中对最深部采场进行爆破回采，以贯穿采场的第一切割天井为补偿空间逐排爆破，每次爆破后出矿量不超过单次爆破矿量的30％，以便预留一定高度的矿堆，便于次深部采场炮孔的安全施工；最深部采场爆破完成后，总出矿量不超过采场总矿石量的30％。

13、优选地，步骤二中次深部采场底部水平边界为“直角三角形”为一直角边，次深部采场任意一侧垂直边界为另一直角边；斜边为距离采场边界4-5m采场底部位置呈50°方向与“直角三角形”垂直边界的的连线。该直角三角形矿体超前回采，替代了残留此处的矿堆，回收更多的矿石；同时不需要在采场另一侧布置底部结构，降低了矿山施工成本。“距离采场边界4-5m”主要是便于次深部采场受矿巷道的布置；“呈50°方向”是便于爆破破碎的矿石自由流动，角度过小矿石将无法自由流动至受矿堑沟，角度过大上部采场施工存在安全隐患，为此经过在底部结构不同倾角的试验效果，当矿石流动坡角为48-50°时，矿石残留量小，为回收更多的矿石，选取50°作为本发明的矿石流动性最佳的坡角，能够保证矿石在自重的条件下的流动，提高矿石的出矿效率。保证矿石滚动安装的同时，缩短了矿石滚动的时间，提高了矿石开采的效率。

14、优选地，步骤三中微胶结充填，胶凝材料和尾砂配比1:15-1:20，充填体发挥充填采空区的作用，仅保证充填内能够有效的固结，不需考虑充填体抗压强度，可降低矿山充填成本；次深部采场“直角三角形”采空区胶结充填，胶结材料与尾砂充填配比1:6-1:8，以便三角形充填体具备一定的抗压强度，能够承受上部爆破矿岩的堆积。

15、优选地，步骤四中回采的底部结构布置在tz-110采场的充填体内，然后施工第一出矿巷道和盘区巷道联通；施工出矿进路二，在出矿进路二靠近采空区6-8m范围内浇筑钢筋混凝土拱，厚度400mm；掘进受矿巷道，利用受矿巷道施工中深孔，然后爆破形成受矿堑沟；受矿堑沟形成后，在次深部采场的凿岩硐室向下施工次深部采场的第二切割天井，向上施工上部采场底部“直角三角形”范围内的盲切割天井二。

16、次深部采场已施工的炮孔中，在最深部采场充填接顶后，对已施工的炮孔洗孔，未施工的炮孔补充施工，保证爆破能够覆盖整个采场。

17、对次深部采场爆破；次深部采场出矿后，继续对上部采场底部的直角三角形矿体进行爆破出矿，出矿完成后充填接顶。

18、优选地，“直角三角形”的垂直边可根据现场灵活选择采场两侧的任意一边，形成“平行四边形”或者“梯形”形状的采场。

19、本发明的有益效果为：

20、1、“直角三角形矿体”超前回采，替代了残留此处的矿堆，可回收更多的矿石，提高采场回收率；

21、2、原技术中，二步骤采场回采需两侧出矿，该方案在保障较高回收率的前提下，实现了单侧出矿，降低了矿山施工成本；

22、3、由于采用单侧出矿，底部结构布置在充填体内，仅需要对一侧的出矿进路进行钢筋混凝土加强支护，降低支护成本，提高巷道的安全性。