一種緩傾斜薄礦體的機械化高效採礦方法與流程

2023-10-30 12:37:42 1

本發明涉及稀有貴重礦產資源開採施工技術，尤其是一種緩傾斜薄礦體的機械化高效採礦方法。

背景技術：
緩傾斜薄礦體一般是指傾角20°～35°之間，厚度大約在2～4m厚度的礦體，這種礦體在開採過程中存在以下幾個方面的問題：①採掘工程量大，回採效率低，難以實現規模化生產；②礦體角度緩，鏟裝效率低，礦石搬運困難；③下盤廢石混入率較高，上盤礦石容易損失，礦石貧化損失率較大。大多數採礦工程實踐表明：緩傾斜薄礦體一般採用全面採礦法和上向水平分層充填採礦法開採，全面採礦法屬於空場採礦法，採礦過程貧化損失較大，作業效率低下，回採後採空區難以處理，地壓管理難度較大，地壓事故頻發，譬如：採空區垮落、地表沉陷等；上向水平分層充填法採用氣腿式鑿巖機作業，人工勞動強度大，回採效率低，每分段三個分層回採過程中聯絡道施工壓頂工程量較大，即採切比大，同時壓頂廢石轉運量較大，上下盤礦石容易貧化，損失也較大；這兩種採礦方法對開採價值高的礦體來說，經濟損失往往會很大，不利於資源效益的回收。

技術實現要素：
本發明的目的就是針對全面採礦法和上向水平分層充填採礦法在緩傾斜薄礦體的稀有貴重礦產資源開採上存在的缺陷，提供一種改進的機械化上向水平分層充填採礦方法，使其達到提高分段回採高度，降低採切比，掘進廢石直接充填採空區以降低運輸成本和減少貧化損失率，並採用高效機械化作業降低人工成本和勞動強度等效果。本發明的具體方案是：一種緩傾斜薄礦體的機械化高效採礦方法，首先將礦體中段自下而上劃分為一分段、二分段、三分段和四分段四個分段，並在礦體中段預留8m底柱，分段高度12m，礦體中段回踩高度3m；再進行採準布置，包括先在各分段開設分段平巷，再在底柱中開設運輸巷道，並沿運輸巷道分別向上開設採準斜坡道和礦石溜井，然後在礦塊中間開設採場聯絡道，採場聯絡道將各礦塊回採單元與各分段平巷連通；最後進行礦塊的劃分，各回採單元沿礦體走向布置，長度為60m，寬度為礦體厚度，高度為礦體中段高度，各礦塊單元之間預留長度3～4m、寬度為礦體厚度的永久隔離礦柱，其採礦施工包括以下步驟：第一步：掘進一分段一分層鑿巖巷道：在礦體下盤掘進斷面規格為寬2.5m×高3m的一分段一分層鑿巖巷道，並且在鑿巖巷道的掘進過程中，巷道頂部相切於礦體進行掘進；第二步：下盤廢石切割：以一分段一分層鑿巖巷道為自由面切割礦體下盤廢石，形成採礦作業補償空間；第三步：以一分段採場聯絡道道口為空間，向上挑頂礦體，逐步形成側崩立槽，側崩立槽的垂直高度為6m；第四步：扇形炮孔施工：採用K41鑿巖臺車施工扇形炮孔；第五步：側向爆破形成拉底補償空間：以下部扇形炮孔作為拉底層起爆，回採時，以側崩立槽為自由面，前進式崩落，分若干次崩落礦石，回採中處理頂板浮石，回採完畢後，採用小型設備搬運礦石至礦石溜井，拉底層形成上部扇形炮孔崩落自由面和補償空間；第六步：上部扇形孔爆破回採：上部扇形炮孔爆破回採過程中，以側崩立槽為自由面，前進式崩落，分若干次崩落礦石，局部需要支護的位置採用支護，並用小型設備將礦石搬運至礦石溜井，全部採礦完畢後，處理頂板浮石；第七步：一分段二分層聯絡巷道施工：廢石就地回填採空區，傾斜向上形成一分段二分層聯絡巷道，壓頂多餘廢石回填相鄰採場採空區，同時確保一分段二分層底板施工高度比一分段回採後頂板高度低1～1.5m；第八步：按照第一步、第二步的步驟，同時掘進鑿巖巷道和切割廢石，並用廢石就地回填採空區，其餘全用尾砂將採空區充滿，然後預留0.5m高用於膠結鋪面，以確保下一分層工作平臺強度；第九步：重複第三步至第七步的步驟，進行一分段二分層礦石回採作業；第十步：重複第一步至第九步的步驟，繼續上一個分段回採；按照上述步驟連續循環作業，直至回採至礦體頂柱，完成四個分段回採。本發明中所述K41鑿巖臺車的鑿巖孔徑為60mm，並採用人工接杆，每杆長度為0.915m，所需接杆數量由扇形炮孔孔深確定。本發明中每個分段回採兩個分層，僅充填2次，回採高度約11m高，與一般工藝相比減少一個分層回採充填作業量，減少了作業強度，提高了作業效率。本發明中所述底柱設置於運輸巷道與一分段之間。本發明中所述扇形炮孔的施工角度是根據實際爆破作業的需要進行試驗來確定的。本發明取得的有益效果：1、本發明開鑿了輔助的鑿巖巷道，減少了分段分層回踩次數，由原來的一個分段需回採三個分層減少為兩個分層，減少了作業工序和作業量，效率大幅度提高。2、本發明的施工步驟能有效實現廢石就地回填，降低了運輸成本和貧化損失率。本採礦方法能彌補全面採礦法和上向水平分層充填採礦法在緩傾斜薄礦體開採上的缺點，採用改進的機械化上向水平分層充填法工藝，能達到提高分段回採高度，降低採切比，掘進廢石...