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一种厚大 矿体采矿方法

阅读：197发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种厚大矿体采矿方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种厚大矿体采矿方法，所述的厚大矿体是指矿体厚度为5米以上的矿体，采用厢式充填采矿技术，及沿切割方向分别在矿房两边和中间施工上下部通道，之后沿回采线方向向上部通道切顶，对顶板及帮壁锚网喷浆支护，在下部通道沿回采线方向向两侧降低并填充，具体包括如下步骤：上部切顶；下部分阶梯降底；分层、分段爆破；出渣装运；下部湿式充填；上部胶结接顶，即可完成厚大矿体采矿。通过采用分阶梯全层降底采矿技术，不仅增加自由面提高爆破效率，而且避免二次降底所造成的三材消耗，炸药消耗减少0.12Kg/t，雷管消耗减少0.11发/t，钢钎、钻头消耗降少0.02Kg/t。，下面是一种厚大矿体采矿方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种厚大矿体采矿方法，所述的厚大矿体是指矿体厚度为5米以上的矿体，其特征在于，采用厢式充填采矿技术，及沿切割方向分别在矿房两边和中间施工上下部通道，之后沿回采线方向向上部通道切顶，对顶板及帮壁锚网喷浆支护，在下部通道沿回采线方向向两侧降低并填充，具体包括如下步骤：
(1)上部切顶；
(2)下部分阶梯降底；
(3)分层、分段爆破；
(4)出渣装运；
(5)下部湿式充填；利用井下开拓掘进的废石，通过坑内卡车将其运输至充填区车场，再将地表重介质选矿的尾砂和水泥在井下搅拌站进行搅拌后，用井下专业混凝土输送车运至废石处，按C10混凝土配比，通过装载机进行现场二次搅拌，然后从上部通道进行充填，辗压密实，至止充填高度顶板1.5-2m；
(6)上部胶结接顶，顶部胶接充填材料采用重质质选矿0-10mm尾矿和尾泥作为润滑剂，按C10混凝土配比，支模后用混凝土输送泵输送浇筑接顶，采用分段胶结方式进行接顶，每段为6m，并在每段中间巷道顶部开掘一条锲形槽作为料浆泄流道，从高处向低处流动堆积接顶，即可完成厚大矿体采矿。
2.权利要求1所述的厚大矿体采矿方法，其特征在于，上部切顶高度为1-4m。
3.权利要求1所述的厚大矿体采矿方法，其特征在于，下部分阶梯降低是采用分阶段全层一次性降低施工，即，上分层阶梯平均高度为2m，下分层阶梯平均高度为3米。
4.权利要求1所述的厚大矿体采矿方法，其特征在于，分层、分段爆破步骤中，施工平均宽度5m，平均高度5m，其中上分层高度2m，下分层高度3m，阶梯面宽度1m，先进行上分层凿岩施工，后进行下分层凿岩施工，炮眼间距a和排距b存在关系：b＝(0.8—1.0)a，炮眼间距的选取根据炮眼深度L的不同存在关系：a＝(0.5—1.0)L。
5.权利要求1所述的厚大矿体采矿方法，其特征在于，分层、分段爆破是先起爆上分层雷管段位取毫秒段、后起爆下分层雷管段位取半秒段，即，起爆网络采用毫秒电雷管网络，连接方法为顺序连接法：从最接近临空面的一排开始，每一排作为一段，逐段向下延伸，由于阶梯形式的浅孔爆破增加了一个横向临空面，挟制性大大减小，更有利于爆破。
6.权利要求1所述的厚大矿体采矿方法，其特征在于，下部湿式充填步骤中，采用矸料进行填充，矸料充填粒径为15cm-30cm，矸料填充高度为6m-8m，填充体距离顶板高度为
1.5m-2m。
7.权利要求1所述的厚大矿体采矿方法，其特征在于，下部湿式充填步骤中，所述的废石为占整体质量10％的直径为200-400mm的废石、占整体质量30％的直径为100-200mm的废石、占整体质量60％的直径为1-100mm的废石的组合物。
8.权利要求1所述的厚大矿体采矿方法，其特征在于，上部胶结接顶步骤中，混凝土输送泵输送浇注接顶中，输送泵至每段中的楔形槽的压力大于等于0.05MPa，使接顶面积达到
85％以上。
9.权利要求1所述的厚大矿体采矿方法，其特征在于，按C10混凝土配比，即按照混凝土强度等级为C10的标准配置混凝土。

说明书全文

一种厚大矿体采矿方法

技术领域

[0001] 本发明提供一种厚大矿体采矿方法，具体为磷矿地下开采方法。

背景技术

[0002] 宜昌磷矿是全国五大磷矿基地之一，资源储量位居全国第二，有近50年的开采历史，以往开采的主要是矿区中部及南部区域的殷家坪、桃坪河、盐池河、樟村坪、店子坪等矿段，矿层为下磷层，厚度稳定均衡，基本在4米以下，采用一次性全层开采法。随着南部资源逐渐消耗，北部杉树垭、云台观、江家墩、孙家墩、挑水河能及兴神、保康等矿段逐渐得到开发。然而北部矿层以中磷层为主，矿层厚度变化较大，常有厚达6-12米以上的中厚矿层，以往的开采方法不再适用于这部分中厚矿的开采，这部分中厚矿体对采矿技术提出了新的要求，对中厚矿体的研究十分必要。

[0003] 目前我国厚大矿体采矿主要运用的方法有房柱法，壁式崩落法，分层、分段充填法等。随着生产技术的发展，综合机械化技术装备、大采高支架的应用，厚度5米以上的煤矿开采技术难题已经得到解决，但对厚度大于5米的缓倾斜磷矿层开采，由于矿石硬度、赋存条件、围岩稳定性等与煤矿差异较大，目前尚无成熟、可借鉴的采矿方法。为此杉树垭磷矿对此类矿体的开采进行了专门技术研究。

发明内容

[0004] 本发明针对缓倾斜中厚磷矿体在分层、分段充填开采过程中，对于降底高度达5米矿体，在施工过程中存在的安全隐患和工作效率较低问题。通过分阶梯全层降底技术，利用阶梯面，增加缓冲区方式防止浮石伤人，保障施工安全，实现全层降底避免二次作业，提高工作效率降低成本。具体工艺如下：

[0005] 一种厚大矿体采矿方法，所述的厚大矿体是指矿体厚度为5米以上的矿体，采用厢式充填采矿技术，及沿切割方向分别在矿房两边和中间施工上下部通道，之后沿回采线方向向上部通道切顶，对顶板及帮壁锚网喷浆支护，在下部通道沿回采线方向向两侧降低并填充，具体包括如下步骤：

[0006] (1)上部切顶，其中上部切顶高度为1-4m；

[0007] (2)下部分阶梯降低，下部分阶梯降低是采用分阶段全层一次性降低施工，即，上分层阶梯平均高度为2m，下分层阶梯平均高度为3米，可有效防止片帮、浮石伤人，保障施工人员安全，全层施工避免二次降底效率提高30％；

[0008] (3)分层、分段爆破，分层、分段爆破是先起爆上分层雷管段位取毫秒段、后起爆下分层雷管段位取半秒段，同时联网，可有效保障爆破效果，减少三材消耗20％(分层、分段爆破中，施工平均宽度5m，平均高度5m,其中上分层高度2m，下分层高度3m，阶梯面宽度1m，先进行上分层凿岩施工，后进行下分层凿岩施工，炮眼间距a和排距b存在关系：b＝(0.8-1.0)a，炮眼间距的选取根据炮眼深度L的不同存在关系：a＝(0.5-1.0)L，起爆网络采用毫秒电雷管网络，连接方法为顺序连接法：从最接近临空面的一排开始，每一排作为一段，逐段向下延伸。由于阶梯形式的浅孔爆破增加了一个横向临空面，挟制性大大减小，更有利于爆破。)

[0009] (4)出渣装运；

[0010] 下部湿式充填；(直接利用井下开拓掘进的废石，包含的直径为200-400mm的大块废石占质量分数为10％、直径为100-200mm的中块废石占质量分数为30％和直径为1-100mm的小块废石占质量分数为60％，通过坑内卡车将其运输至充填区车场，再将地表重介质选矿的尾砂和水泥在井下搅拌站进行搅拌后，用改装的井下专业混凝土输送车运至废石处，按C10混凝土配比(按照混凝土强度等级为C10的标准配置混凝土)，通过装载机进行现场二次搅拌，然后从上部通道进行充填，辗压密实，至止充填高度顶板1.5-2m)，下部湿式充填步骤中，采用矸料进行填充，矸料充填粒径为15cm-30cm，矸料填充高度为6m-8m，填充体距离顶板高度为1.5m-2m；

[0011] 上部胶结接顶。(顶部胶接充填材料采用重质质选矿0-10mm尾矿和适当尾泥作为润滑剂，按C10混凝土配比(按照混凝土强度等级为C10的标准配置混凝土)，支模后用混凝土输送泵输送浇筑接顶。接顶时，由于充填区顶板近水平，且充填纵向距离长，接顶质量较难控制。通过试验，采用分段胶结接顶，每段为6m，并在每段中间巷道顶部开掘一条锲形槽作为料浆泄流道(如果顶板有自然倾角时可利用自然高差泄流)，从高处向低处流动堆积接顶；另外，为增强浆体的流动性，使其接触面积达到要求，输送泵在楔形槽处压力要达到≥0.05MPa，并且模板周围上部开始轻微渗漏为止，使接顶面积达到85％以上。)[0012] 通过采用分阶梯全层降底采矿技术，不仅增加自由面提高爆破效率，而且避免二次降底所造成的三材消耗，炸药消耗减少0.12Kg/t，雷管消耗减少0.11发/t，钢钎、钻头消耗降少0.02Kg/t。

[0013] 通过采用分阶梯全层降底采矿技术，可利用分阶缓冲有效防止片帮、浮石伤人事故，保障作业人员施工安全。同时提高工作效率，有助于加快充填施工进度，可有效防止地表塌陷、山体滑坡等地质灾害，保证矿区内工作人员及附近居民的生命财产安全，使工业场地内各种生产生活设施免受破坏，保证企业安全生产。附图说明

[0014] 图1为分阶梯示意图；图1a为炮眼布置图，图1b为分阶梯示意图。

具体实施方式

[0015] 杉树垭矿区西北部的401-2盘区矿层厚度达8m以上，矿层倾角在3-5°。近该区域顶板结构差，不允许后期地表出现塌陷，因此采用分层、分段充填法采矿。本技术采用分阶梯全层降底采矿技术主要解决分层、分段过程中二次降底难题，同时提高施工安全系数，有效保障作业人员生命财产。针对401-2盘区中厚磷矿体(平均采高8m)，杉树垭矿在开采该盘区矿石的过程中，研究应用了厢式充填采矿技术，及沿切割方向分别在矿房两边和中间施工上下部通道，之后沿回采线方向上部通道切顶，对顶板及帮壁锚网喷浆支护，在下部通道沿回采线方向向两侧降底并充填。而在降底施工中因平均高度达5米，时常发生片帮、浮石伤人事故，同时降底过厚爆破效果差导致二次降底，三材消耗增加且影响后期施工。

[0016] 本技术通过分阶梯增加自由面方式，可有效防止片帮、浮石伤人事故，同时提高爆破效果实现一次性降底，极大提高工作效率降低成本。

[0017] 工艺流程简述

[0018] 实施区域：401-2盘区，平均矿厚8米。

[0019] 1、上部切顶(切顶高度3米)；

[0020] 2、下部分阶梯降底(高度5米，上分层阶梯高度2米、下分层阶梯高度3米，阶梯面宽度1米)；

[0021] 3、分层、分段爆破；

[0022] 4、出渣装运；

[0023] 5、下部湿式充填；

[0024] 6、上部胶结接顶。

[0025] 上述步骤中分阶梯全层一次性降底施工。上分层阶梯高度2米、下分层阶梯高度3米，阶梯面宽度1米，可有效防止片帮、浮石伤人，保障施工人员安全，全层施工避免二次降底效率提高30％。上下阶梯分层分段同批次起爆。先起爆上分层雷管段位取毫秒段、后起爆下分层雷管段位取半秒段，同时联网，可有效保障爆破效果，减少三材消耗20％。

[0026] 主要经济指标

[0027]

[0028] 主要研究内容：研究缓倾斜中厚磷矿体在分层、分段充填开采过程中，对于降底高度达5米矿体，在施工过程中存在的安全隐患和工作效率较低问题。通过分阶梯全层降底技术，利用阶梯面，增加缓冲区方式防止浮石伤人，保障施工安全，实现全层降底避免二次作业，提高工作效率降低成本。

[0029] 第一，通过分析、判断矿层及围岩稳定性，合理确定分层高度和阶梯面宽度。

[0030] 第二，根据作业面宽度，阶梯高度及自由面变化情况，合理布置炮眼间距、排距及雷管段位选取，优化起爆顺序。

[0031] 本实施例结合厢式充填采矿法施工特点，将下部通道沿回采线方向向两侧降底施工进行优化，采用本技术研究的分阶梯全层降底工艺，并首先在四采区401-2盘区进行厢式充填采矿法实验。

[0032] 本技术已在杉树垭矿得到成功应用，经济效益和社会效益明显。

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