基於組合棋盤式底部結構的緩傾斜礦脈連續採礦法的製作方法

2023-05-27 13:35:22

本發明涉及採礦技術領域，尤其涉及一種基於組合棋盤式底部結構的緩傾斜礦脈連續採礦法。

背景技術：

緩傾斜中厚礦體，尤其是20-35°礦體傾角的緩傾斜中厚礦體的高效率開採是一個世界採礦技術難題。一方面，該類礦體傾角緩，崩落礦石不能藉助自重在底部完全放出，需採用機械運搬或人工扒運；另一方面，此類礦體傾角不適用於無軌自行設備直接爬坡直接進入採場，也不能通過偽傾角布置實現無軌自行設備的直接使用；同時採場空頂較高，頂板管理困難，給生產帶來重大安全隱患。

對於此類礦體的回採，根據國內緩傾斜中厚礦體礦山的統計，房柱採礦法佔50％，其餘的主要為分層充填法和電耙留礦法；國外這類礦體則主要採用房柱法，其比例達6l％，另外採用充填法的佔23％；其餘的主要用爆力運礦採礦法。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本發明的目的在於提供一種安全性高、資源分化損失小、採場工效高、機械化程度高、勞動強度小的基於組合棋盤式底部結構的緩傾斜礦脈連續採礦法。

為實現上述目的，本發明採用以下技術方案：

一種基於組合棋盤式底部結構的緩傾斜礦脈連續採礦法，所述採礦法包括以下步驟：

1)將傾角為20-35°的礦體沿其傾向劃分為中段，中段的上端和下端分別預留斜頂柱，沿礦體的走向劃分交替布置的礦房和礦柱，實行先採礦房後採礦柱的回採順序；

2)在礦體的下方建立棋盤式出礦結構，該棋盤式出礦結構包括多條橫向間隔設置的受礦巷道、多條豎向間隔設置的出礦進路和一條階段運輸巷道，各出礦進路的一端分別與階段運輸巷道連接；同時在各礦房和礦柱的底部中央掘進上山巷道，在上山巷道內布置扇形孔，採用淺孔或中深孔鑿巖機鑽鑿炮孔；其中，在各礦房和礦柱的底部布置切割天井，並以切割天井為自由面，對上山巷道進行壓頂，最終形成V形塹溝；

3)在各V形塹溝的底部沿其水平布置多個間隔設置的短溜井，短溜井的上部連接V形塹溝，短溜井的下部連接棋盤式出礦結構的受礦巷道；

4)對礦房進行回採，崩落的礦石依靠重力作用集礦於V形塹溝內，並通過短溜井搬運至受礦巷道；採用無軌高效率出礦，鏟運機在出礦進路中進行出礦，將受礦巷道中的礦石經階段運輸巷道搬運出採場，完成礦房的出礦過程，礦房回採完畢後，採空區採用膠結體充填並接頂；

5)在礦房採空區的膠結體保護下，對礦柱進行回採，崩落的礦石依靠重力作用集礦於V形塹溝內，並通過短溜井搬運至受礦巷道；採用無軌高效率出礦，鏟運機在出礦進路中進行出礦，將受礦巷道中的礦石經階段運輸巷道搬運出採場，完成礦柱的出礦過程，礦柱回採完畢後，採空區採用膠結體充填並接頂。

所述礦體的中段高度為30m，斜頂柱的厚度為5-10米，礦房寬8-10m，礦柱寬10-15m。

所述V形塹溝底部沿其水平投影布置有2-3個短溜井，相鄰兩個短溜井之間的距離為6-8米，各短溜井的尺寸為2×2米。

所述礦柱和礦房每隔5-8個構成一個盤區。

步驟4)中，礦房回採完畢後，採空區先用灰砂比為1:4-1:8的高配比膠結體充填5-10m，然後用灰砂比為1:8-1:20的低配比膠結體繼續充填並接頂。

步驟5)中，礦柱回採完畢後，採空區先用灰砂比為1:4-1:8的高配比膠結體充填5-10m，然後用灰砂比為1:8-1:20的低配比膠結體繼續充填並接頂。

本發明採用以上技術方案，具有以下有益效果：採用基於組合棋盤式底部結構的緩傾斜礦脈連續採礦法具有盤區採場生產能力大，出礦時間短開採安全性高，資源損失小，出礦結構合理等顯著優點。

（1）盤區採場生產能力大、出礦時間短

一方面，本發明每5-8個礦房礦柱採場構成一個盤區，礦房寬8-10m，礦柱寬10-15m；在開採過程中可以實現同時展布多個工作面，而不相互幹擾；另一方面，底部的棋盤式出礦結構採用無軌自行設備出礦，強採強出，大大縮短了採場回採時間。採礦實驗效果顯示，盤區平均生產能為為319t/d，最大統計盤區生產能力達到461t/d。

（2）開採安全性高

本發明針對緩傾斜中厚礦體，特別是20-35°緩傾斜中厚礦體，礦房採準系統布置於礦體下盤，有利於獲得更高的安全作業條件。整個回採過程，工人不直接暴露於空區的頂板下，不進入空區，具備安全的生產作業條件。

（3）資源損失小

一步驟回採礦房，二步驟回採礦柱，同時採用不同配比的尾砂膠結體進行充填，實現低貧損回採。

（4）出礦結構簡單

本發明針對緩傾斜中厚礦體，特別是20-35°緩傾斜中厚礦體，通過改變盤區的礦房、礦柱的採場寬度，以及合理的中段高度，實現在採場下盤採用短溜井連接上部V形塹溝和棋盤式出礦結構，出礦結構簡單，而且出礦效率高。

附圖說明

以下結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步詳細說明；

圖1為本發明採礦方法的結構示意圖；

圖2為圖1中B-B的剖視圖；

圖3為棋盤式出礦結構的示意圖；

圖4為礦體底部的視圖。

具體實施方式

如圖1-4之一所示，本發明一種基於組合棋盤式底部結構的緩傾斜礦脈連續採礦法，採礦法包括以下步驟：

1)將傾角為20-35°的礦體1沿其傾向劃分為中段，中段的上端和下端分別預留斜頂柱2，沿礦體1的走向劃分交替布置的礦房4和礦柱3，實行先採礦房4後採礦柱3的回採順序，礦柱3和礦房4每隔5-8個構成一個盤區，構成一個盤區，其中礦體1的中段高度H為30m，斜頂柱2的厚度為5-10米，礦房4寬8-10m，礦柱3寬10-15m；

2)在礦體1的下方建立棋盤式出礦結構6，該棋盤式出礦結構6包括多條橫向間隔設置的受礦巷道61、多條豎向間隔設置的出礦進路62和一條階段運輸巷道63，各出礦進路62的一端分別與階段運輸巷道63連接；同時在各礦房4和礦柱3的底部中央掘進上山巷道，在上山巷道內布置扇形孔，採用淺孔或中深孔鑿巖機鑽鑿炮孔；其中，在各礦房4和礦柱3的底部布置切割天井，並以切割天井為自由面，對上山巷道進行壓頂，最終形成V形塹溝5；

3)在各V形塹溝5的底部沿其水平布置多個間隔設置的短溜井7，短溜井7的上部連接V形塹溝5，短溜井7的下部連接棋盤式出礦結構6的受礦巷道61；具體的，V形塹溝5底部沿其水平投影布置有2-3個短溜井7，相鄰兩個短溜井7之間的距離為6-8米，各短溜井7的尺寸為2×2米。

4)對礦房4進行回採，崩落的礦石依靠重力作用集礦於V形塹溝5內，並通過短溜井7搬運至受礦巷道61；採用無軌高效率出礦，鏟運機在出礦進路62中進行出礦，將受礦巷道61中的礦石經階段運輸巷道63搬運出採場，完成礦房4的出礦過程，礦房4回採完畢後，採空區採用膠結體充填並接頂；

5)在礦房4採空區的膠結體保護下，對礦柱3進行回採，崩落的礦石依靠重力作用集礦於V形塹溝5內，並通過短溜井7搬運至受礦巷道61；採用無軌高效率出礦，鏟運機在出礦進路62中進行出礦，將受礦巷道61中的礦石經階段運輸巷道63搬運出採場，完成礦柱3的出礦過程，礦柱3回採完畢後，採空區採用膠結體充填並接頂。

步驟4)中，礦房4回採完畢後，採空區先用灰砂比為1:4-1:8的高配比膠結體充填5-10m，然後用灰砂比為1:8-1:20的低配比膠結體繼續充填並接頂。

步驟5)中，礦柱3回採完畢後，採空區先用灰砂比為1:4-1:8的高配比膠結體充填5-10m，然後用灰砂比為1:8-1:20的低配比膠結體繼續充填並接頂。

具體應用實例如下，武平紫金礦體為構造裂隙或破碎帶控制的礦體，礦體總體走向北西，傾向南西或北東。礦體頂底板圍巖主要為中細粒花崗巖，抗壓強度值一般為60.8～95.9MPa，巖石RQD值一般大於95%，礦體頂、底板巖石較完整，穩固，在採礦工程中，主要的工程地質問題為採空區頂板冒落。65線礦體實驗礦塊在賦存標高在-115m水平到-40m水平紫金山複式巖體中，此I-1號礦體在61線到70線之間（約225米），礦體傾角為25°-30°，厚度8-15m，走向長175m。選擇-100～-70m作為首採實驗中段實施本發明的採礦法。

其主要技術經濟指標為：

(1) 採切比：45.11m3/kt，合計8.52標準m/kt。

(2) 鑿巖臺班效率：30~40m/臺·班。

(3) 出礦效率：80~100t/臺·班。

(4) 盤區採場綜合效率：200~450t/d。

(5) 採礦工班效率：20~35t/工·班。

(6) 開採過程損失率：7.6%。

(7) 開採過程貧化率：6.5%。

(8) 採礦直接成本：37.5元/t。