專利名稱：中厚急傾斜破碎礦體框架式人工假頂下向分段膠結(jié)充填法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種急傾斜中厚破碎礦體的框架式人工假頂下向分段膠結(jié)充填法。該方法主要適用于傾角50 90°、水平厚度4 10m、礦體破碎或極破碎但圍巖較穩(wěn)固或穩(wěn)固，且要求作業(yè)安全性高、生產(chǎn)能力大、效率高的急傾斜中厚礦體開采。
背景技術(shù)：
針對急傾斜中厚破碎或極破碎礦體這一難采礦體的開采，國內(nèi)外較普遍采用分段崩落法及下向分層充填采礦法或進路采礦法，如專利CN101718196A公開的“一種松軟破碎礦體開采方法”采用無底柱分段崩落采礦方法，該方法雖工藝簡單、安全性高、生產(chǎn)能力大，但缺點是貧化損失率大，對于高品位礦體開采不允許的，且易造成地表塌陷；專利 CN85109137公開了一種“金屬礦床下向分層開米法”,該法人工強制崩落圍巖松散墊層，以金屬網(wǎng)假頂、鉸接頂梁與高強度可縮性支架為支護結(jié)構(gòu)，在這種支護結(jié)構(gòu)下自上而下對礦體全面分層，以淺眼方式進行回采，雖然該法貧化率及損失率較低，但生產(chǎn)能力相應(yīng)也小， 對地表環(huán)境破壞大。專利CN101139930A公開了一種“高進路轉(zhuǎn)低進路提前降低頂板的方法”采用下向進路膠結(jié)充填法，安全性好，貧化、損失率低，但進路采礦法工序復(fù)雜，作業(yè)循環(huán)快，管理復(fù)雜，生產(chǎn)能力小。對于中厚急傾斜破碎礦體，特別是礦體不穩(wěn)固，且要求生產(chǎn)能力大、安全性高、貧損率低的礦體開采，目前尚無有效的開采方法。因此本發(fā)明的創(chuàng)新性體現(xiàn)在預(yù)構(gòu)筑混凝土人工假頂假底，形成框架式防護結(jié)構(gòu)，采用下向膠結(jié)充填法，實現(xiàn)中厚急傾斜破碎礦體的安全、高效與低貧損開采。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種安全、高效、生產(chǎn)能力大、低貧損的中厚急傾斜破碎礦體框架式人工假頂下向分段膠結(jié)充填法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的中厚急傾斜破碎礦體框架式人工假頂下向分段膠結(jié)充填法，將礦體按中段劃分多個分段，沿礦體走向劃分礦房礦柱；由脈外斜坡道、 分段巷道、出礦聯(lián)絡(luò)橫巷、脈內(nèi)鑿巖巷道及出礦溜井構(gòu)成礦體無軌采準系統(tǒng)；分段鑿巖巷沿脈布置，在分段鑿巖巷內(nèi)預(yù)先構(gòu)筑高強度鋼筋混凝土人工假頂；采用自上而下的回采順序； 本分段預(yù)筑的人工假底作為下分段或下中段礦體回采的人工假頂；礦體由位于底部的分段鑿巖巷進行鑿巖爆破出礦；采用中深孔鑿巖，遙控鏟運機出礦；礦房采完后，采用水泥尾礦膠結(jié)充填，形成膠結(jié)充填體；礦柱采完后，采用低配比的水泥尾礦膠結(jié)充填或素尾砂充填； 回采時采場兩側(cè)的房柱或充填體與分段上下混凝土人工假頂假底，構(gòu)成框架式安全防護結(jié)構(gòu)，確保采場回采安全；工人在混凝土人工假頂保護下回采完框架內(nèi)礦房后，開始回采本分段相鄰礦柱，并可同時在人工假頂保護下回采下分段框架內(nèi)對應(yīng)礦房，之后再回采下分段對應(yīng)礦柱；如此反復(fù)直至中段內(nèi)房柱采完，之后即轉(zhuǎn)向下中段回采。按礦體中段劃分2 4個分段，分段高度為10 20m，下向分段膠結(jié)充填回采；沿礦體走向劃分礦房礦柱，先采礦房后采礦柱，采場寬度控制在15 25m，以減小頂板暴露面積；使用中深孔鑿巖臺車鑿巖、遙控鏟運機出礦等無軌高效設(shè)備提高機械化程度增大生產(chǎn)能力。在分段上下脈內(nèi)鑿巖巷預(yù)先構(gòu)筑人工假頂假底，其構(gòu)筑方法為在脈內(nèi)巷內(nèi)預(yù)留一層礦石墊層，巷道平場后，在墊層上鋪層塑料薄膜，然后按設(shè)計鋪上鋼筋網(wǎng)和金屬網(wǎng)，并用吊筋將底筋網(wǎng)連接到頂?shù)装邋^索或錨桿上；之后開始澆筑C25混凝土，厚度0. 5 I. Om0采取自上而下的回采順序，工人在人工假頂保護下采完框架內(nèi)礦房，礦房采空區(qū)用I : 8 12的水泥尾礦膠結(jié)充填，強度0. 8 I. 2MPa ;礦房采充完后，開始相鄰礦柱回采，用I : 12 I : 15水泥尾礦膠結(jié)充填；礦柱采充完后轉(zhuǎn)向下分段回采，如此反復(fù)直至中段米完。在構(gòu)筑人工假頂假底前,用混凝土預(yù)先修筑出一條寬度為0. 8 I. 2m的充填回風(fēng)巷，長度為I. 8 2. 2m，并在假頂混凝土內(nèi)預(yù)留出一充填回風(fēng)口 ；通過采場端部切割天井將上部假頂內(nèi)預(yù)留的充填回風(fēng)巷與脈內(nèi)鑿巖巷貫通，實現(xiàn)采場通風(fēng)；出礦完畢后，通過該小巷進行充填。采用上述技術(shù)方案的中厚急傾斜破碎礦體框架式人工假頂下向分段膠結(jié)充填法， 在分段上下脈內(nèi)巷預(yù)先構(gòu)筑人工假頂假底，并與采場兩側(cè)房柱或充填體形成框架式安全防護結(jié)構(gòu)，工人在人工假頂保護下回采框架內(nèi)礦體；本分段預(yù)筑的人工假底再作為下分段或下中段礦體回采的人工假頂；沿礦體走向劃分礦房礦柱，采場寬度控制在15 25m，以減小采場頂板暴露面積；采取自上而下的回采順序，上分段礦房回采完后，采用水泥尾礦膠結(jié)充填，形成膠結(jié)充填體；待充填養(yǎng)護后，可同時回采本分段相鄰礦柱和下分段框架內(nèi)對應(yīng)礦房，之后再回采下分段礦柱，礦柱采完用低配比的水泥尾礦膠結(jié)充填或素尾砂充填，如此反復(fù)直至中段內(nèi)房柱采完，實現(xiàn)中厚急傾斜破碎礦體的安全高效及低貧損開采。其有益效果①效率高安全性好本發(fā)明針對急傾斜中厚破碎礦體開采，提出框架式人工假頂下向分段膠結(jié)充填法。在礦體內(nèi)每隔一段垂高預(yù)筑人工假頂假底，與采場兩側(cè)房柱或充填體形成框架式安全防護結(jié)構(gòu)，工人在人工假頂保護下回采本分段框架內(nèi)礦房礦柱，作業(yè)安全性高；采用高分段中深孔爆破，使用無軌采掘設(shè)備，生產(chǎn)能力大，效率高。②貧化損失率低采用下向式分段膠結(jié)充填采礦法，能充分干凈地回收框架內(nèi)礦體，礦石回收率高達90%以上；采用人工假頂混凝土結(jié)構(gòu)，隔離了上覆圍巖與礦石的聯(lián)系，礦石貧化?。粐栏窨刂撇煞筒蓤鲰敯灞┞睹娣e，縮短礦房回采時間，使用預(yù)裂孔控制爆破，及時充填采空區(qū)，礦石貧化率5%。③工人勞動強度低采用無軌采準系統(tǒng)，配備中深孔鑿巖臺車和遙控鏟運機等無軌化設(shè)備，工人勞動強度低，采礦工效高。綜上所述，本發(fā)明是一種安全、高效、生產(chǎn)能力大、低貧損的中厚急傾斜破碎礦體框架式人工假頂下向分段膠結(jié)充填法。


圖I為本發(fā)明采礦方法結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I的B-B剖面圖。圖3為圖I的C-C剖面圖。圖4為人工假頂構(gòu)筑側(cè)面(A-A)圖。圖5為人工假頂構(gòu)筑側(cè)面(B-B)圖。圖6為人工假頂構(gòu)筑側(cè)面(D-D)圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供的中厚急傾斜破碎礦體框架式人工假頂下向分段膠結(jié)充填法，其步驟如下I、礦體中段高度為30 80m，將礦體按中段劃分2 4個分段，分段高10 20m， 沿礦體走向劃分礦房礦柱，視采場頂板穩(wěn)定性礦房或礦柱寬度控制在15 25m。2、采用無軌采準系統(tǒng)。依據(jù)分段高度15 20m在礦體上盤或下盤掘進分段平巷， 從分段平巷每隔30 50m垂直掘進出礦聯(lián)絡(luò)橫巷與采場相通，然后掘進脈內(nèi)鑿巖巷及礦石溜井。各分段平巷通過采場斜坡道聯(lián)通，沿分段巷道每隔120 200m布置一個溜井。3、預(yù)構(gòu)筑人工假頂假底形成框架式安全防護結(jié)構(gòu)護頂回采，在分段上下脈內(nèi)巷內(nèi)同時預(yù)先構(gòu)筑人工假頂假底，其構(gòu)筑方法如下在脈內(nèi)巷內(nèi)預(yù)留一層礦石墊層，巷道平場后，在墊層上鋪層塑料薄膜，然后按設(shè)計鋪上鋼筋網(wǎng)和金屬網(wǎng)，并用吊筋將底筋網(wǎng)連接到頂?shù)装邋^索或錨桿上；之后開始澆筑C25混凝土，厚度0. 5 I. 0m。4、下向分段膠結(jié)充填回采。采取自上而下的回采順序，工人在人工假頂保護下采完框架內(nèi)礦房，用I : 8 12的水泥尾礦膠結(jié)充填，充填體強度0.8 I. 2MPa，礦房采充完后開始相鄰礦柱回采，用低配比I : 12 I : 15水泥尾礦膠結(jié)充填，礦柱采充完后即轉(zhuǎn)向下中段回采，如此反復(fù)至中段采完。5、預(yù)留充填回風(fēng)小巷。在構(gòu)筑人工假頂假底前，用混凝土預(yù)先修筑出一條寬度為
0.8 I. 2m的充填回風(fēng)巷，長度I. 8 2. 2m,并在假頂混凝土內(nèi)預(yù)留出一充填回風(fēng)口 ；通過采場端部切割天井將上部假頂內(nèi)預(yù)留的充填回風(fēng)巷與脈內(nèi)鑿巖巷貫通，實現(xiàn)采場通風(fēng)；出礦完畢后，通過該小巷進行充填。6、底部分段鑿巖巷進行鑿巖爆破出礦。使用中深孔鑿巖臺車鑿巖,毫秒差非電導(dǎo)爆管起爆，遙控鏟運機出礦，礦山生產(chǎn)能力大。下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。實施例I :貴州開磷用沙壩礦框架式人工假頂下向分段膠結(jié)充填法。用沙壩礦是貴州開磷有限責(zé)任公司主體礦山，礦體為傾斜中厚破碎磷礦體，厚度 3 8m,平均6m,傾角20 90° ,走向長度3300多m。礦體兩翼有走向長近400m的急傾斜 (50 90° )破碎礦體，礦石穩(wěn)固性極差，存在著礦石自行滾落，作業(yè)安全性差，生產(chǎn)能力難以發(fā)揮、開采成本高，無合理的采礦方法等問題。通過采用框架式人工假頂下向分段膠結(jié)充填法，實現(xiàn)了用沙壩礦急傾斜破碎礦體的安全、高效、低貧化損失率回采。
具體實施方案①、礦塊中段高度為40m，按礦體中段劃分2個高分段，分段垂高為20m，沿礦體走向劃分礦房礦柱，礦房、礦柱各寬15m。②、采準工程。通過布置在礦體上盤的斜坡道，每隔垂高20m沿礦體走向掘進脈外分段巷道；從分段平巷每隔30m向礦體掘進出礦聯(lián)絡(luò)巷與礦體連通；靠礦體上盤施工脈內(nèi)鑿巖巷；在脈外分段巷道每隔200m布置一條礦石溜井。如圖I、圖2和圖3所示，圖中 I-分段運輸平巷2-脈外出礦橫巷3-鑿巖巷道4-炮孔5-人工假頂6-膠結(jié)充填體7-溜井 8-盤區(qū)斜坡道9-人工假底10-人工假頂11-礦柱回采12-上分段礦房回采13-切割天井 14-礦房回采15-崩落礦石16-管縫式錨桿17-長錨索18-金屬網(wǎng)19-噴射混凝土 20-塊石21-20mm縱筋22_20mm橫筋23_25MPa現(xiàn)澆混凝土 24_20mm吊筋25-三角殘礦。③、預(yù)筑人工假頂假底形成框架式安全防護結(jié)構(gòu)。在分段上下脈內(nèi)鑿巖巷預(yù)先構(gòu)筑人工假頂假底，其構(gòu)筑方法如下在脈內(nèi)鑿巖巷內(nèi)預(yù)留一層礦石墊層，巷道平場后，在墊層上鋪上塑料薄膜，按設(shè)計鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)和2層金屬網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)用直徑20mm鋼筋架構(gòu)而成，金屬網(wǎng)為網(wǎng)孔IOOmmX IOOmm的6#鐵絲加工而成，用吊筋將金鋼筋網(wǎng)、金屬網(wǎng)連接到頂?shù)装邋^索或錨桿上；澆筑混凝土，厚度lm，強度C25，如圖4、圖5和圖6所示，圖中1_分段運輸平巷，2-脈外出礦橫巷，3-鑿巖巷道，4-炮孔，5-人工假頂，6-膠結(jié)充填體，7-溜井，8-盤區(qū)斜坡道，9-人工假底，10-人工假頂，11-礦柱回米，12-上分段礦房回米，13-切割天井，14-礦房回采，15-崩落礦石，16-管縫式錨桿，17-長錨索，18-金屬網(wǎng)，19-噴射混凝土，20-塊石， 21-20mm縱筋，22-20mm橫筋，23_25MPa現(xiàn)澆混凝土，24-20mm吊筋，25-三角殘礦，26-礦體， 27-礦體頂板線，28-礦體底板線。④、下向分段膠結(jié)充填回采。采用自上而下的回采順序，先回采礦房，用水泥粉煤灰磷石膏按配比I : I : 4膠結(jié)充填，待充填養(yǎng)護I周后，開始回采相鄰礦柱，用水泥 粉煤灰磷石膏按配比I : I : 6膠結(jié)充填；房柱回采完畢并充填養(yǎng)護后，開始下分段回采，如此反復(fù)至整個中段內(nèi)房柱采完。⑤、采場充填通風(fēng)。在預(yù)筑人工假頂假底前，用混凝土預(yù)筑一條寬度Im左右的充填回風(fēng)巷，并在人工假頂內(nèi)預(yù)留充填回風(fēng)口一個；采場端部切割天井將假頂內(nèi)預(yù)留的充填回風(fēng)巷與分段脈內(nèi)鑿巖巷貫通，形成貫通新鮮風(fēng)流，實現(xiàn)采場通風(fēng)；出礦完畢后，砌筑充填隔離擋墻，架好充填管，通過預(yù)留充填口進行充填。⑥、中深孔無軌設(shè)備開采。使用Sandvik DL330-5中深孔鑿巖臺車鉆打上向中深孔，采用非電毫秒雷管加導(dǎo)爆管起爆，巖石乳化炸藥側(cè)向崩礦，遙控鏟運機出礦。
權(quán)利要求
1.一種中厚急傾斜破碎礦體框架式人工假頂下向分段膠結(jié)充填法，其特征在于將礦體按中段劃分多個分段，沿礦體走向劃分礦房礦柱；由脈外斜坡道、分段巷道、出礦聯(lián)絡(luò)橫巷、脈內(nèi)鑿巖巷道及出礦溜井構(gòu)成礦體無軌采準系統(tǒng)；分段鑿巖巷沿脈布置，在分段鑿巖巷內(nèi)預(yù)先構(gòu)筑高強度鋼筋混凝土人工假頂；采用自上而下的回采順序；本分段預(yù)筑的人工假底作為下分段或下中段礦體回采的人工假頂；礦體由位于底部的分段鑿巖巷進行鑿巖爆破出礦；采用中深孔鑿巖，遙控鏟運機出礦；礦房采完后，采用水泥尾礦膠結(jié)充填，形成膠結(jié)充填體；礦柱采完后，采用低配比的水泥尾礦膠結(jié)充填或素尾砂充填；回采時采場兩側(cè)的房柱或充填體與分段上下混凝土人工假頂假底，構(gòu)成框架式安全防護結(jié)構(gòu)，確保采場回采安全；工人在混凝土人工假頂保護下回采完框架內(nèi)礦房后，開始回采本分段相鄰礦柱，并可同時在人工假頂保護下回采下分段框架內(nèi)對應(yīng)礦房，之后再回采下分段對應(yīng)礦柱；如此反復(fù)直至中段內(nèi)房柱采完，之后即轉(zhuǎn)向下中段回采。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的中厚急傾斜破碎礦體框架式人工假頂下向分段膠結(jié)充填法， 其特征在于按礦體中段劃分2 4個分段,分段高度為10 20m,下向分段膠結(jié)充填回米； 沿礦體走向劃分礦房礦柱，先采礦房后采礦柱，采場寬度控制在15 25m，以減小頂板暴露面積；使用中深孔鑿巖臺車鑿巖、遙控鏟運機出礦等無軌高效設(shè)備提高機械化程度增大生產(chǎn)能力。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的中厚急傾斜破碎礦體框架式人工假頂下向分段膠結(jié)充填法，其特征在于在分段上下脈內(nèi)鑿巖巷預(yù)先構(gòu)筑人工假頂假底，其構(gòu)筑方法為在脈內(nèi)巷內(nèi)預(yù)留一層礦石墊層，巷道平場后，在墊層上鋪層塑料薄膜，然后按設(shè)計鋪上鋼筋網(wǎng)和金屬網(wǎng)，并用吊筋將底筋網(wǎng)連接到頂?shù)装邋^索或錨桿上；之后開始澆筑C25混凝土，厚度0. 5 I. Om0
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的中厚急傾斜破碎礦體框架式人工假頂下向分段膠結(jié)充填法，其特征在于采取自上而下的回采順序，工人在人工假頂保護下采完框架內(nèi)礦房，礦房采空區(qū)用I : 8 12的水泥尾礦膠結(jié)充填，強度0. 8 I. 2MPa ;礦房采充完后，開始相鄰礦柱回采，用I : 12 I : 15水泥尾礦膠結(jié)充填；礦柱采充完后轉(zhuǎn)向下分段回采，如此反復(fù)直至中段采完。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的中厚急傾斜破碎礦體框架式人工假頂下向分段膠結(jié)充填法，其特征在于在構(gòu)筑人工假頂假底前，用混凝土預(yù)先修筑出一條寬度為0. 8 I. 2m的充填回風(fēng)巷，長度為I. 8 2. 2m，并在假頂混凝土內(nèi)預(yù)留出一充填回風(fēng)口 ；通過采場端部切割天井將上部假頂內(nèi)預(yù)留的充填回風(fēng)巷與脈內(nèi)鑿巖巷貫通，實現(xiàn)采場通風(fēng)；出礦完畢后，通過該小巷進行充填。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種中厚急傾斜破碎礦體框架式人工假頂下向分段膠結(jié)充填法，沿礦體走向劃分礦房礦柱；采用無軌采準系統(tǒng)；在分段鑿巖巷內(nèi)預(yù)先構(gòu)筑高強度鋼筋混凝土人工假頂；采用自上而下的回采順序；礦體由位于底部的分段鑿巖巷進行鑿巖爆破出礦；采用中深孔鑿巖，遙控鏟運機出礦；礦房采完后，采用水泥尾礦膠結(jié)充填；礦柱采完后，采用水泥尾礦膠結(jié)充填或素尾砂充填；在混凝土人工假頂保護下回采完框架內(nèi)礦房后，開始回采本分段相鄰礦柱，同時回采下分段框架內(nèi)對應(yīng)礦房，之后再回采下分段對應(yīng)礦柱；中段內(nèi)房柱采完后即轉(zhuǎn)向下中段回采。本發(fā)明具有開采急傾斜中厚破碎或極破碎礦體安全性高，資源貧化損失率低，機械化程度高，生產(chǎn)能力大等顯著優(yōu)點。
文檔編號E21C41/16GK102606159SQ20121008231
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月26日
發(fā)明者姚金蕊, 廖九波, 彭康, 李夕兵, 李文成, 王梅, 范文錄, 趙勇, 趙國彥 申請人:中南大學(xué), 貴州開磷(集團)有限責(zé)任公司