一種傾斜薄礦脈的分段空場採礦方法與流程
2023-05-01 19:48:22
本發明屬於金屬礦藏開採技術領域，具體涉及一種傾斜薄礦脈的分段空場採礦方法。
背景技術：
我國南方某些硬巖傾斜薄礦脈金屬礦藏，連續性較差，礦體分支、複合多變，礦床地質賦存條件不穩定。針對此類礦床，傳統的採礦方法主要有留礦法和房柱法兩種，見《金屬礦床地下開採》。
留礦法和房柱法在傾斜薄礦脈開採時均存在以下兩個缺點：一方面由於礦脈傾斜而厚度薄，這使得大型鑿巖設備和出礦設備難以在此類礦山有效利用，尤其在採場中的礦石搬運時只能採用電耙，這使得採礦效率難以大幅度提高；另一方面在地下較深部開採時，圍巖的應力值很高，採場頂板位移和圍巖變形量較大，這對採場開採的安全性構成了嚴重威脅。因此，有必要改進傾斜薄礦脈金屬礦藏的採礦方法，從而提高採場機械化裝備水平，並有效控制地壓，達到高效採礦和保障回採安全的目的。
技術實現要素：
為克服現有房柱法和留礦法在開採傾斜薄礦脈時存在的採礦效率低、採場安全性差的缺點，本發明提出一種改進的傾斜薄礦脈的分段空場採礦方法，該方法通過劃分採場中段，不僅可以提高傾斜薄礦脈採場礦石運搬效率，而且可以實現多工作面同時生產提高產能，此外還可以避開採場應力較高區域，保障安全生產。
實現本發明目的的技術方案：一種傾斜薄礦脈的分段空場採礦方法，其包括如下步驟：
(a)將傾斜薄礦脈礦床按礦塊的垂直方向劃分為2個分段礦房，上方為上部礦房，下方為下部礦房，先開採部分下部礦房，然後再同時開採上部礦房，使得下部礦房超前上部礦房；其中，上部礦房和下部礦房分別作為獨立回採單元布置支撐礦柱；
(b)在上部礦房和下部礦房下部分別布置上分段運輸巷道和下分段運輸巷道，並且在下分段運輸巷道中部布置水平穿過下部礦房的穿脈運輸巷道；穿脈運輸巷道一端直接與下分段運輸巷道連接，另一端向外延伸；中段溜井垂直於穿脈運輸巷道布置，並且上端貫穿下部礦房的頂部連接至上分段運輸巷道，下端連通穿脈運輸巷道；
(c)採礦時，下部礦房的礦石依次通過下分段運輸巷道、穿脈運輸巷轉運走；上部礦房的礦石通過上分段運輸巷道轉運至中段溜井，然後從中段溜井進入穿脈運輸巷道轉運走。
如上所述的一種傾斜薄礦脈的分段空場採礦方法，其所述的使得下部礦房超前上部礦房，其中下部礦房的工作面應超前上部礦房的工作面5～8m，以躲避採場下部應力集中區。
如上所述的一種傾斜薄礦脈的分段空場採礦方法，其所述的上部礦房中布置炮孔，崩落礦石後，電耙硐室中電耙將礦石搬運至上分段運輸巷中。
如上所述的一種傾斜薄礦脈的分段空場採礦方法，其所述的下部礦房中布置炮孔，崩落礦石後，電耙硐室中電耙將礦石搬運至下分段運輸巷中。
如上所述的一種傾斜薄礦脈的分段空場採礦方法，其在高品位礦或貴重金屬礦需要回收支撐礦柱時，則以人工澆築的砼支柱替代大部分支撐礦柱。
如上所述的一種傾斜薄礦脈的分段空場採礦方法，其在上部礦房上布置或利用上階段的沿脈運輸巷作為上階段迴風巷。
如上所述的一種傾斜薄礦脈的分段空場採礦方法，其在上部礦房和下部礦房的兩端沿傾斜方向開鑿邊界上山。
如上所述的一種傾斜薄礦脈的分段空場採礦方法，其所述的傾斜薄礦脈的礦體傾角在30°～55°且礦體平均厚度在0.8m～4.0m的礦體。
如上所述的一種傾斜薄礦脈的分段空場採礦方法，其所述的礦體的圍巖穩固性要求為中等穩固以上。
如上所述的一種傾斜薄礦脈的分段空場採礦方法，其所述的中等穩固以上是指該類圍巖允許的不支護暴露面積在150m2以上而不垮塌。
本發明的有益效果在於：本發明所述的傾斜薄礦脈的分段空場採礦法是一種提高傾斜薄礦脈類金屬礦藏採礦效率和安全性的採礦方法。它是將礦塊沿走向劃分為兩個分段，兩個分段各自獨立回採，且下分段礦房超前上分段礦房回採。這增強了採場機械的搬運礦石能力，並改善採場頂板受力狀態，提高傾斜薄礦脈採場的採礦效率及安全性。本發明可提高採場機械作業效率，提高採礦效率，同時避開頂板應力集中區，提高採場安全性。
附圖說明
圖1為本發明所述的一種傾斜薄礦脈的分段空場採礦方法俯視圖；
圖2為本發明所述的一種傾斜薄礦脈的分段空場採礦方法主視圖；
圖3為本發明所述的一種傾斜薄礦脈的分段空場採礦方法左視圖；
圖中：1.下分段運輸巷；2.上階段迴風巷；3.邊界上山；4.上分段運輸巷；5.穿脈運輸巷；6.中段溜井；7.電耙硐室；8.自然礦柱；9.砼支柱；10.炮孔；11.上部礦房；12.下部礦房。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明所述的一種傾斜薄礦脈的分段空場採礦方法作進一步描述。
如圖1至圖3所示，本發明所述的一種傾斜薄礦脈的分段空場採礦方法，其適用於的傾斜薄礦脈具體指礦體傾角介於(包含)30°～55°且礦體平均厚度介於(包含)0.8m～4.0m的礦體。礦體的圍巖穩固性要求為中等穩固以上。其中，中等穩固以上是指在這類圍巖中開採礦石，該類圍巖允許的不支護暴露面積在150m2以上而不垮塌。
本發明方法具體包括如下步驟：
(a)將傾斜薄礦脈礦床按礦塊的垂直方向劃分為2個分段礦房，上方為上部礦房11，下方為下部礦房12，先開採部分下部礦房12，然後再同時開採上部礦房11，使得下部礦房12超前上部礦房11；其中，上部礦房11和下部礦房12分別作為獨立回採單元布置支撐礦柱8；
下部礦房12的工作面應超前上部礦房11的工作面5～8m(例如：5m、6m或8m)，以躲避採場下部應力集中區。
(b)根據實際具體情況，在上部礦房11的頂部沿走向布置迴風巷2，該巷道一般是利用上階段的沿脈運輸巷，故稱上階段迴風巷；在上部礦房11和下部礦房12下部分別布置上分段運輸巷道4和下分段運輸巷道1，並且在下分段運輸巷道1中部布置水平穿過下部礦房12的穿脈運輸巷道5；穿脈運輸巷道5一端直接與下分段運輸巷道1連接，另一端向外延伸；中段溜井6垂直於穿脈運輸巷道5布置，並且上端貫穿下部礦房12的頂部連接至上分段運輸巷道4，下端連通穿脈運輸巷道5；以設計的礦塊規格尺寸為依據，結合實際情況，在礦塊的兩端開鑿邊界上山3，邊界上山沿礦塊傾斜方向布置，貫通下分段運輸巷1、上階段迴風巷2和上分段運輸巷4。
(c)採礦時，下部礦房12中布置炮孔10，崩落礦石後，電耙硐室7中電耙將礦石搬運至下分段運輸巷1中，然後下部礦房12的礦石依次通過下分段運輸巷道1、穿脈運輸巷5轉運走；
上部礦房11中布置炮孔10，崩落礦石後，電耙硐室7中電耙將礦石搬運至上分段運輸巷4中，然後上部礦房11的礦石通過上分段運輸巷道4轉運至中段溜井6，然後從中段溜井6進入穿脈運輸巷道5轉運走。
在高品位礦或貴重金屬礦需要回收支撐礦柱8時，則以人工澆築的砼支柱9替代大部分支撐礦柱8。
本發明所述的傾斜薄礦脈礦床按礦塊的垂直方向劃分為2個分段礦房，下部礦房超前上部礦房，並分別作為獨立回採單元布置支撐礦柱。在各分段上分別布置分段運輸巷道，下部分段運輸巷道直接與穿脈運輸巷道連接，上部分段通過溜井與穿脈運輸巷道貫通。分段空場採礦法由於把礦塊劃分成不同高度的獨立回採分段，使電耙搬運礦石距離縮短，提高了礦石搬運效率，同時上分段礦石可利用鏟運機轉運，提高礦石轉運效率，從而提高採礦效率。傾斜薄礦脈開採過程中頂板壓應力最高的區域主要集中於採空區的中下部，採用礦塊分段且下部礦房開採超前上部的方法，可避開頂板應力集中區，降低採空區頂板暴露面積，更有利於回採的安全性。