金属矿床下向分层开采法
专利汇可以提供金属矿床下向分层开采法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且金属矿床下向分层开采法属金属矿床地下开采采矿方法。它是以人工强制崩落围岩松散垫层、金属网假顶、铰接顶梁与高强度可缩性 支架 为支护结构，在这种支护结构下 自上而下 对 矿体 全面分层，以浅眼多循环方式按一定顺序进行回采。这种采矿方法， 矿石 损失率与贫化率均可低于5％，乃至低于3％，采矿成本不高。本法适用于地表允许崩落、矿体中厚以上、品位较高或价值较贵的各种金属矿床与有自燃发火危险或要求分采分运的矿床。，下面是金属矿床下向分层开采法专利的具体信息内容。
1.一种金属矿床下向分层采矿方法，它亦经过巷道布置、凿岩、放炮、出矿、对巷道进行支护，对采后空区进行处理，其特征在于以人工松散岩石垫层、金属网假顶、铰接顶梁与高强度可缩性支架为支护结构，在这种支护结构下自上而下由矿体一翼向另一翼分层以浅多循环方式全面进行回采，回采面保留有限的人工维护空间，此空间在回采中不断向前移动。
2.按照权利要求1所述的采矿方法，其特征在于所说的人工松散岩石垫层是在第一分层回采时边采边用上向中深孔崩落上盘围岩（或向空区充以非胶结材料）形成，其初始碎涨后应顶住上部未崩围岩。
3.按照权利要求1所述的采矿方法，其特征在于所说的支护是指第二分层以下的分层巷道用整体钢梁与可缩性支架支护，对工作面用铰接顶梁与可缩性支架支护。
这是一种金属矿床地下开采采矿方法。
我国不少金属矿床品位很富，价值很高，但由于现行采矿方法不够理想，使采矿指标处于低水平状态，例如空场法与崩落法矿石损失率与贫化率均达15～30%，充填法实际损失率与贫化率也达10%左右，且成本又大幅度提高。一方面造成资源的大量丢失，还使采、选、冶成本无意义的增加，为了提高有价值矿石资源的合理利用，降低采矿成本，自82年以来，我们开始探索研究一种适于金属矿山的新的采矿方法。
六十年代前，煤矿也出现过今天金属矿山产生的情况，对于厚煤层，尤其是特厚煤层，因为采煤方法不过关，也造成了煤炭资源大量损失。但是近二十年来由于引进了国外先进技术与设备，经过“普采”、“机采”、“综采”、采区巷道布置等重大变革，已经扭转了过去的落后面貌。现厚及特厚煤层，因成功使用金属网假顶，可缩性支架与铰接顶梁为支护结构的倾斜分层，水平分层及斜切分层冒落法，采区与工作面生产能力已有大幅度提高，并使采区回采率达80%以上，工作面回采率达95%以上，经济效益是显著的，本发明借鉴了煤炭系统有用的经验，根据采场地压规律，金属矿床赋存特点，以及冶金矿山的生产现状，经过三年多的研究而得。
本法适用于地表允许崩落、中厚以上、品位较高或价值较贵的有色、稀有、贵重金属矿床或其他金属或非金属矿床;有自燃发火危险的矿床;要求分采、分运的矿床;埋藏不深、上盘围岩破碎、价值越高时，使用本法最有利。
本法在金属矿山使用的结果，能在采矿成本增加不多的前提下，明显降低金属矿床开采的矿石损失率与贫化率，明显提高矿石吨盈利、矿山年盈利与金属回收总量，从而提高矿山的经济效益。
产生本发明的理论基础在于：1.第一分层回采时，采后空间如不进行支护（如图1）空区上部围岩重量
将转嫁于前方矿壁
与后方围岩
承担，空区周边A、B、C点将是危险受力点，当A、B、C点应力达到或超过某一极限时，便会从A、B、C点首先开始破坏并导致上部围岩垮落，使回采无法进行;而如在回采空间用铰接顶梁与高强度可缩性支架支护，对采后空区用上向中深孔人工强制崩落上盘围岩，并让其碎涨后顶住上部未崩围岩（即形成第二及以下分层开采时的所谓“人工岩石松散垫层”），且在围岩崩落前先铺织好金属底网（即形成第二及以下分层回采时的“金属网假顶”）（如图2所示），则回采后上部围岩重量
将可主要转嫁于前方矿壁
，部分转嫁于后方石
而使回采面支架只承担很少的分量，此时回采空间上部围岩可能发生断裂，但因有铰接顶梁与高强度可缩性支架的作用，其不致垮落，回采后可以处于安全与较优的工作状态。
2.第一分层回采过程中，空区人工强制崩落围岩，初始时碎涨系数较大，可视为不承受上部围岩的重力，如矿体较大，回采面继续向前推进空区范围达到某一程度时，必然导致上部围岩的弯曲下沉、开裂、折断、不断向上扩展、乃至波及地表，从而使人工强制崩落围岩逐步压实，碎涨系数变小，其上部围岩块度逐渐变大。这样在第二及以下分层开采时（如图3），由于有金属网假顶、铰接顶梁与支架的作用，可防掉、冒;由于有岩石松散垫层的作用，可保证支架有一定的初撑力，而不致失稳。由于人工维护空间b值较小、岩石松散垫层上部岩石块度逐渐变大与支架具可缩性，便可在回采后岩石松散垫层上部某一部位形成“拱”或“桥”的结构，回采面上部
的重量就可通过“拱”或“桥”转嫁于前方矿壁
与后方岩石
，而支架只承受“拱”或“桥”以下的重量，从而使回采工作能顺利进行。
3.如矿体较小，第一分层全面回采完毕乃至以下回采几个分层后也不致造成上部未崩围岩的全面垮落，即使发生不可予知的突然冒落，由于有6～8米厚的岩石松散垫层也可将冒落产生的冲击力转化为静载荷传递给支架，在支架设计时，只要考虑足够的安全系数，也不会发生任何问题。
实施步骤：不用划分成“房”、“柱”、“块段”、“条带”，而是由矿体走向一翼向另一翼逐层全面推进，分层面根据矿体厚度、形状、上盘围岩稳定性与矿山采矿场出矿设备的不同可以是水平的、倾斜的、正“∨”型的或倒“∨”型的，分层高度以2～2.5米为宜。
首先按图4布置巷道，按图5组织第一分层开始回采后的工艺，回采面垂直走向布置，沿走向全线推进，对回采面（工作所需空间），用可缩性支架（如图7所示）进行支护。待回采面空间宽度达6m左右时，在空区全面铺织好金属底网，向上盘围岩打上向中孔（如图5a示）;拆除空区支架、在切顶线装铰接顶梁，加密支架（如图5b所示）;上向孔装药，强制放顶（如图5c示）以后回采面向前推进2米左右时，再向上打中深孔、铺织底网、加密切顶线支架，空区回柱回梁，强制放顶，并如此不断循环;分层采完后折出设备、分段回柱回梁与强制放顶，直至支柱顶梁折完，全面强制放顶完毕。
第二及以下分层回采时，先打水平浅孔，分段放炮落矿;支铰接顶梁;出矿;支可缩性支架;放顶线加密集支柱;空区随回收支柱与铰接顶梁而放顶。如此不断循环直至分层采完，拆出设备与全部支柱。
金属网可采用10～12＃（纬线）和12～14＃（经线）镀锌铁丝在地面编织成网孔50×50毫米，网长6～10米、宽0.8～1.2米的规格带至回采面，让网头搭接0.25米，相邻两网网边对接，用0.4米长的16＃镀锌铁丝，每隔20cm将网拧接成整体，铰接顶梁可用现煤炭系统广泛使用的HZW型金属顶梁（结构如图6）;高强度可缩性支架可用HZWA型金属支柱（结构如图7），受力示意图如图8、支柱特性曲线如图9）。HDJA顶梁与HZWA支柱使用时配以液压升柱器，安装与拆卸十分方便（装卸一架只要1分钟左右），故随时可按顶板管理、出矿需要加密、拆出或调整。利用支柱特性曲线与借助其他相应监测，测试仪表，可以予知支柱受力与上部围岩垮落情况，做到安全组织生产。
随着第一分层回采面的向前推进，同时便可由切割巷侧“之”字巷开第二分层的联络道，并在岩石松散垫层与金属网假顶下，用浅眼多循环整体钢梁与HZWA支架支护，准备第二分层巷道，如第一分层推进至足够长度。后部空区围岩垮落已基本趋于稳定时，就可开始第二分层的回采……，以此类推，如矿体较大，本法可在几个分层同时回采。
与现有技术相比，本法矿石损失率与贫化率比其他方法都大为降低（均可小于5%，乃至小于3%），采矿成本比空场法、崩落法增加不多（约10%左右），而比充填法明显降低，故推广运用此法将具有显著的经济效益。
附图说明
：图1 第一分层开采不支护时空区受力分析图2 第一分层开采面支护空区强制崩落时采面受力分析图3 厚大矿体第二及以下分层开采时受力分析图4 下向分层法典型方案图4a俯视巷道布置图（Ⅱ-Ⅱ剖面）图4b正视巷道布置图（Ⅰ-Ⅰ剖面）图4c侧视巷道布置图（Ⅲ-Ⅲ剖面）1.中段运输巷 2.中段回风巷 3.“之”字巷4.溜矿眼 5.回风眼 6.第一分层运输巷7.第一分层回风巷 8.第一分层切割巷9.第一分层联络巷图5 第一分层开采回采工艺图5a打上向中深孔时空区情况图5b上向中深孔放炮前夕空区情况图5c上向中深孔放炮后空区情况1.金属底网 2.铰接顶梁 3.可缩性支架 4.上向中深孔 5.强制崩落围岩图6 HDJA型金属顶梁图6a俯视图图6b正视图1.接头 2.梁体 3.耳子 4.销子 5.调角楔6 中心距图7 HZWA型金属支柱图7a支柱支撑时整体情况图7bⅠ-Ⅰ剖面放大图图7cⅡ-Ⅱ剖面放大图1.底座 2.柱筒 3.活柱筒 4.铰接顶盖 5.锁体6.滑块 7.楔块 8.水平楔 9.弹簧 10.特制垫圈11.托板 12.螺母 13.调整螺杆 14.螺钉 15.垫圈16.挡块 17.、18.左右摩擦杆 19.、20.卡块 20.卡箍图8 HZWA型金属支柱受力示意图图8a支柱受力示意图图8b支承受力分析图图9 HZWA型金属支柱特性曲线△L1-自动夹紧时的可缩量△L2-最大工作阻力时可缩量p0-初撑力p0-始动阻力 p1-初工作阻力p0-最大工作阻力。
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