專利名稱：一種注水降低廢石混入的無底柱階段崩落法采礦工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地下采礦方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種注水降低廢石混入的無底柱階段崩落法采礦工藝。
背景技術(shù)：
地下采 礦方法包括采準(zhǔn)、切割和回采三項基本工序，按地壓維護(hù)的方式分為空場采礦法、充填法和崩落采礦法三大類，崩落采礦法是用崩落圍巖充填采空區(qū)來控制和管理地壓的采礦方法，大量放礦的端部放礦崩落法由于具有工藝結(jié)構(gòu)簡單、開采強(qiáng)度大、效率高、機(jī)械化程度高、安全、采礦成本低等優(yōu)點(diǎn)，在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。大量放礦的端部放礦崩落法主要有分段崩落法和階段崩落法兩類。分段崩落法是將礦體劃分為若干階段，將階段劃分為若干分段，按菱形交錯的方式布置分段回采進(jìn)路，由上向下逐個分段按一個較小的崩礦步距在覆蓋巖層下進(jìn)行回采工作，分段崩落法根據(jù)出礦方式分為有底柱分段崩落法和無底柱分段崩落法，有底柱分段崩落法底部設(shè)有底部結(jié)構(gòu)，主要在有色金屬礦山使用；無底柱分段崩落法分段下部不設(shè)出礦的底部結(jié)構(gòu)，不留任何礦柱，分段的鑿巖、崩礦和出礦等工作均在回采巷道中進(jìn)行，安全可靠，在冶金礦山特別是鐵礦山地下開采中，該采礦法占絕對優(yōu)勢。階段崩落法的基本特征是回采高度等于階段全高。階段崩落法實際應(yīng)用方案比較多，目前國內(nèi)外只有有底柱階段崩落法方案，其中端部出礦的有底柱階段崩落法有一定的優(yōu)勢，是整個階段端壁呈直立狀態(tài)，在端部進(jìn)行回采，一次回采階段全高一個崩礦步距，通過階段底部布置的底部結(jié)構(gòu)進(jìn)行出礦，礦塊生產(chǎn)能力大，勞動生產(chǎn)率高，主要在有色金屬礦山使用。目前雖然沒有無底柱階段崩落法方案的提法，但無底柱階段崩落法與“高端壁無底柱分段崩落法”方案有相近的地方，高端壁無底柱分段崩落法是將幾個分段(通常2-3個分段)作為一組，其端壁在同一垂直位置呈直立狀態(tài)，形成高端壁，一次回采這幾個分段一個崩礦步距。專利(申請?zhí)?01110232079. 7)“一種帶鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂?shù)奶糸苁綗o底柱階段崩落采礦法”與專利(申請?zhí)?01110232064. O) “一種挑檐式結(jié)構(gòu)的無底柱階段崩落采礦法”都涉及一種無底柱挑檐端壁階段崩落采礦法，是將礦體劃分為階段，在階段里再劃分為分段，上下分段回采巷道呈菱形交錯布置，在回采巷道內(nèi)進(jìn)行回采工作，階段內(nèi)各分段一直保持一種下分段超前其上分段一個挑檐距離的挑檐結(jié)構(gòu)，以階段為單位，回采高度等于階段全高，階段內(nèi)各分段按由上而下的順序依次爆破一個崩礦步距，再按由上而下的順序依次在各分段回采巷道出礦。因此，無底柱階段崩落法按階段內(nèi)各分段端壁上下位置分垂直端壁和挑檐端壁兩種，無底柱垂直端壁階段崩落法是整個階段各分段端壁處于同一垂直位置，而無底柱挑檐端壁階段崩落法是整個階段各分段端壁處于一種下分段超前其上分段一個挑檐距離的位置，都是回采高度等于階段全高。端部出礦的崩落法是在覆蓋巖層下進(jìn)行端部放礦，剛開始放出的是純礦石，很快地頂部廢石降落，形成廢 石漏斗，廢石提前混入并放出。目前國內(nèi)外廣泛采用截止品位放礦，當(dāng)放出礦石品位低于截止品位，即停止放礦，未放出的殘留礦石一部分在下分段以礦巖混雜的方式放出，另一部分則損失在地下。覆蓋巖層下端部放礦礦石損失貧化大的問題一直沒有得到很好的解決，是困擾采礦界的一大難題。一般貧化率為20-25%，高的達(dá)42. 9%，回采率一般為55-70%。覆蓋層下端部放礦礦石損失貧化大的主要原因是由于覆蓋層下礦巖直接接觸的放礦方式引起的。如果能控制廢石的流動，將從根本上解決端部放礦崩落采礦法的礦石損失貧化問題，并極大地提高礦石回采率。崩落采礦法覆蓋巖層長期存在于采場，隨著回采的進(jìn)行，礦巖不斷流動的磨蝕作用及頻繁的爆破擠壓作用，覆蓋巖中含有大量的小塊和粉末。大量的實、試驗表明端部放礦過程中，小塊和粉末礦巖能穿越大塊空隙提前到達(dá)出礦口，其流動速度比大塊礦巖快。在放礦截止時，出礦口周圍的覆蓋巖石塊度分布特點(diǎn)為離放礦口越近，粉巖和碎石越多。根據(jù)粉體工程知識，當(dāng)含粉末、碎石遇水，粘結(jié)性很容易變大，影響其流動性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對端部放礦崩落采礦法損失貧化大的問題，采用在覆蓋巖內(nèi)注水的方法改變其流動性，根據(jù)“覆蓋巖與崩落礦石的流動性明顯不同，使礦石容易放出而巖石不容易放出”的原理，提出一種注水降低廢石混入的無底柱階段崩落法采礦工藝，目的是有效地提高礦石回采率、降低礦石貧化損失。本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的。本發(fā)明的一種注水降低廢石混入的無底柱階段崩落法采礦工藝，包括將礦體劃分為階段，在階段里按菱形交錯方式布置回采進(jìn)路，將階段劃分為分段，鑿巖、爆破與出礦都在回采巷道內(nèi)完成，在回采巷道內(nèi)采用預(yù)先集中鑿巖方式布置上向扇形中深孔，在覆蓋巖層下進(jìn)行回退式回采，當(dāng)階段內(nèi)各分段回采到端壁處于同一垂直位置或一種下分段超前其上分段一個挑檐距離的位置時，回采以階段為單位，整個階段各分段同次崩落一個崩礦步距，再按由上而下的順序依次在各分段回采巷道端部進(jìn)行出礦，其特征在于階段內(nèi)各分段放礦結(jié)束后，在除最下分段外的該階段各分段回采巷道端部的兩側(cè)和前部，采用注漿設(shè)備將注漿管深入回采巷道覆蓋巖石中，將水注入并均勻滲透到回采巷道放礦口和端壁周圍的覆蓋巖石中，靜置1-3天，通過回采巷道兩側(cè)的排水溝，將覆蓋巖中多余水分排掉，再進(jìn)行下一崩礦步距的爆破、放礦回采工作。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
1)礦石基本以純礦石的形式放出，損失貧化很小，尤其對覆蓋層含粉巖較重、采場水量小的礦山效果更明顯；
2)工藝簡單，成本低，效益好。


圖I為菱形布置回采巷道示意圖。圖2為階段各分段端壁處于同一垂直位置示意圖。
圖3為垂直端壁情況下采用注漿設(shè)備將注漿管深入回采巷道兩側(cè)和前部的覆蓋巖石中注水示意圖。圖4為垂直端壁情況下注水將覆蓋巖粘結(jié)后進(jìn)行下一個崩礦步距回采時礦石崩落情況示意圖。圖5為階段各分段端壁處于一種挑檐狀態(tài)時的示意圖。圖6為挑檐端壁情況下采用注漿設(shè)備將注漿管深入回采巷道兩側(cè)和前部的覆蓋巖石中注水示意圖。圖7為挑檐端壁情況下注水將覆蓋巖粘結(jié)后進(jìn)行下一個崩礦步距回采時礦石崩落情況示意圖。
圖8為在回采巷道兩側(cè)和前部覆蓋巖石中多處插入注漿管注水示意圖。圖9為階段各分段注水范圍示意圖。圖中1為回采巷道,2為覆蓋巖石,3為每條進(jìn)路礦體崩落范圍線,4為礦體,5為上向扇形中深孔，6為注衆(zhòng)管,7為注水的水流,8為注水靜置后濕的粘結(jié)覆蓋巖石,9為新崩落較干的礦石，10為階段各分段注水滲透范圍線。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體實施方式
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如圖I、所示，本發(fā)明的一種注水降低廢石混入的無底柱階段崩落法采礦工藝，包括將礦體劃分為階段，在階段里按菱形交錯方式布置回采進(jìn)路I，將階段劃分為分段，鑿巖、爆破與出礦都在回采巷道I內(nèi)完成，圖I中2為覆蓋巖石，3為每條進(jìn)路礦體崩落范圍線，在回采巷道I內(nèi)采用預(yù)先集中鑿巖方式布置上向扇形中深孔5，在覆蓋巖層2下進(jìn)行回退式回采，當(dāng)階段內(nèi)各分段回采到端壁處于同一垂直位置或一種下分段超前其上分段一個挑檐距離的位置時，回采以階段為單位，整個階段各分段同次崩落一個崩礦步距，再按由上而下的順序依次在各分段回采巷道I端部進(jìn)行出礦，圖2、5中4為礦體，其特征在于階段內(nèi)各分段放礦結(jié)束后，在除最下分段外的該階段各分段回采巷道I端部的兩側(cè)和前部，采用注漿設(shè)備將注漿管6深入回采巷道覆蓋巖2中，將水注入并均勻滲透到回采巷道I放礦口和端壁周圍的覆蓋巖石2中，由于覆蓋巖中塊度不均，放礦結(jié)束后回采巷道I放礦口和端壁周圍的覆蓋巖2中含有大量粉巖和碎石，這些粉巖和碎石在水的作用下，填充到覆蓋巖2空隙中，圖3、6、8中7為注入的水流，圖9中10為階段各分段注水滲透范圍線，經(jīng)過1-3天的靜置，通過回采巷道I兩側(cè)的排水溝，將覆蓋巖2中多余水分排掉，使放礦口周圍的覆蓋巖石較穩(wěn)定地粘結(jié)，流動性很差，一般情況下，覆蓋巖穩(wěn)定粘結(jié)時最佳含水量為8-20%。再進(jìn)行下一崩礦步距的爆破、放礦回采工作，下一崩礦步距的爆破后，由于爆破的作用，再將較穩(wěn)定的潮濕覆蓋巖8壓實，使其更加穩(wěn)定，形成一道“擋土墻”；另外，由于新崩落的礦石9比較干，流動性好，這樣造成覆蓋巖8與新崩落的礦石9的流動性明顯不同，在放礦時，礦石9流動快，而巖石8流動慢，可以大幅度減少放礦過程中廢石的混入，提高純礦石的放出。為了防止和減少周圍潮濕覆蓋巖8中的水份滲入新崩礦石9中，要盡快進(jìn)行放礦工作。挑檐端壁結(jié)構(gòu)，由于下分段超前上分段一個挑檐距離，注漿管插入深度淺，挑檐端壁結(jié)構(gòu)比垂直端壁結(jié)構(gòu)注水方便。發(fā)明人做過這方面相似模擬實驗，選用鞍鋼弓長嶺井下礦的磁鐵礦作為礦石模擬材料，選用白云巖作為巖石模擬材料，以實際礦山結(jié)構(gòu)參數(shù)按I :60的比例布置模型采場結(jié)構(gòu)，實驗表明本發(fā)明回采率能達(dá)到80-92%，貧化率達(dá)到2-5%，經(jīng)濟(jì)效益明顯。在放礦過程中，粘結(jié)后的覆蓋巖石幾乎不流動，隨著礦石的放出，只有崩落礦石頂部的廢石以遞補(bǔ)的方式隨礦石往下流動，且界面清晰；整個放礦過程，廢石混入極少，新崩礦石幾乎以純礦石放出，從而極大地提高回采效果。 本發(fā)明對覆蓋層含粉末和碎石較重、采場水量小的礦山效果非常明顯，預(yù)計回采率能達(dá)到80-92%，貧化率達(dá)到2-5%，經(jīng)濟(jì)效益明顯。本發(fā)明屬大量放礦崩落采礦法，解決了端部放礦損失貧化大的問題，安全可靠、簡單易行、成本低，效益好，本發(fā)明的注水降低廢石混入方法對有底柱階段崩落法也適用。對于覆蓋層含粉末和碎石較重、采場水量小的礦山，本發(fā)明所述采礦方法可以取代目前較流行的無底柱分段崩落法、有底柱分段崩落法和有底柱階段崩落法等地下采礦方法。
權(quán)利要求
1.一種注水降低廢石混入的無底柱階段崩落法采礦工藝，包括將礦體劃分為階段，在階段里按菱形交錯方式布置回采進(jìn)路，將階段劃分為分段，鑿巖、爆破與出礦都在回采巷道內(nèi)完成，在回采巷道內(nèi)采用預(yù)先集中鑿巖方式布置上向扇形中深孔，在覆蓋巖層下進(jìn)行回退式回采，當(dāng)階段內(nèi)各分段回采到端壁處于同一垂直位置或一種下分段超前其上分段一個挑檐距離的位置時，回采以階段為單位，整個階段各分段同次崩落一個崩礦步距，再按由上而下的順序依次在各分段回采巷道端部進(jìn)行出礦，其特征在于階段內(nèi)各分段放礦結(jié)束后，在除最下分段外的該階段各分段回采巷道端部的兩側(cè)和前部，采用注漿設(shè)備將注漿管深入回采巷道覆蓋巖石中，將水注入并均勻滲透到回采巷道放礦口和端壁周圍的覆蓋巖石中，靜置1-3天，通過回采巷道兩側(cè)的排水溝，將覆蓋巖中多余水分排掉，再進(jìn)行下一崩礦步距的爆破、放礦回采工作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種注水降低廢石混入的無底柱階段崩落法采礦工藝，針對端部放礦崩落采礦法損失貧化大的問題，在無底柱階段崩落采礦法中，階段內(nèi)各分段放礦結(jié)束后，在除最下分段外的該階段各分段回采巷道端部，將水注入并均勻滲透到回采巷道放礦口和端壁周圍的覆蓋巖石中，靜置1-3天，通過回采巷道兩側(cè)的排水溝，將覆蓋巖中多余水分排掉，將覆蓋巖粘結(jié)，降低其流動性，再進(jìn)行下一崩礦步距的爆破、放礦回采工作，新崩落的礦石較干，流動性好，實現(xiàn)礦石容易放出而巖石不容易放出，有效地提高礦石回采率、降低礦石貧化損失。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是礦石基本以純礦石的形式放出，損失貧化很小，尤其對覆蓋層含粉巖較重、采場水量小的礦山效果更明顯；工藝簡單，成本低，效益好。
文檔編號E21C41/22GK102635358SQ201210125929
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月26日
發(fā)明者陳曉青 申請人:遼寧科技大學(xué)