本發(fā)明涉及一種分段空場嗣后充填采礦法，屬于采礦工程領(lǐng)域，尤其適用于傾角大且連續(xù)、厚度較大的礦體。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，對礦石的需求量不斷增長，開采深度逐漸加大，采礦作業(yè)的分量變得越來越重，采礦方法的種類也越來越多。但采用傳統(tǒng)的采礦方法對傾角大且連續(xù)、厚度較大的礦體進(jìn)行采礦作業(yè)時，采礦作業(yè)人員通常要進(jìn)入大的采空區(qū)，具有較大的安全隱患。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種分段空場嗣后充填采礦法，使采礦作業(yè)人員始終處在巷道內(nèi)施工，不進(jìn)入大的采空區(qū)作業(yè)，確保作業(yè)環(huán)境安全。

本發(fā)明所述的分段空場嗣后充填采礦法，包括如下步驟：

(1)礦塊布置：礦塊垂直走向布置，其長度為礦體厚度，每個礦塊內(nèi)分為兩個寬度相同的礦房，分別為一步回采礦房、二步回采礦房，一步回采礦房回采充填完成后，再進(jìn)行二步礦房回采充填，礦房與礦房中間不留間柱，單個礦房內(nèi)巖石夾層超過10米的留設(shè)間柱；礦塊中段高度47.5m，分別設(shè)置+90、+100、+112.5、+125、+137.5五個分段水平，+90至+100水平為底部結(jié)構(gòu)，+90水平為出礦水平，+137.5至+150水平為頂柱，各分段水平通過折返式斜坡道互相聯(lián)通；分段鑿巖，在分段鑿巖巷道內(nèi)施工上向扇形孔進(jìn)行爆破回采；沿礦體長度方向，每隔50m布置一條溜井，每條溜井聯(lián)通+90至+137.5m水平，作為各分段出礦溜井，在+90水平安裝振動放礦機，在礦體兩端分別設(shè)計人行回風(fēng)天井，作為各水平通風(fēng)及工作人員在各水平的第二個安全出口，通過+90水平進(jìn)風(fēng)至回風(fēng)井，+150水平回風(fēng)；

(2)采切：37號勘測線斜坡道配有兩條措施溜井，分別為37號勘測線溜井和37.5號勘測線溜井，兩條措施溜井提前反掘至上分段，斜坡道施工至此分段時貫通溜井，為下個斜坡出渣做好準(zhǔn)備，斜坡道作為各水平之間人行和設(shè)備的聯(lián)絡(luò)通道，通過斜坡道聯(lián)通巷連接至各水平；斜坡道施工至各水平后，向兩側(cè)展開沿脈巷施工，溜井、人行回風(fēng)井提前反掘，沿脈施工到位置后進(jìn)行貫通，配電硐室、分段鑿巖巷道根據(jù)沿脈巷位置及時開口；確定首采礦房，進(jìn)行首采礦房的分段鑿巖巷道施工，根據(jù)各水平分段鑿巖巷道揭露的具體礦體位置設(shè)計礦房上下盤邊界，夾層厚度超過10m長的留作間柱，做出出礦進(jìn)路、塹溝拉底巷道、各分段上盤拉切巷位置，根據(jù)具體位置進(jìn)行切割工作；

(3)回采：在+125水平上盤拉切巷內(nèi)向上施工切割井，以切割井為自由空間將上盤拉切巷上部依次爆破，為+125至+137.5水平整排落礦創(chuàng)造自由面，在+125水平分段鑿巖巷道內(nèi)施工上向扇形孔，每次爆破2-3排，依次是+112.5至+137.5水平、+100至+112.5水平，上下分段間控制好爆破步距在3-5m，每次爆破完成后將分段鑿巖巷道至掌子面范圍內(nèi)礦石通過各分段溜井放出，車輛不進(jìn)入空區(qū)；在+90至+100水平施工底部塹溝結(jié)構(gòu)，在+90水平塹溝拉底巷道內(nèi)向上先施工出塹溝爆破自由面，再通過上向扇形孔逐漸將塹溝爆破出來，隨著礦房的推進(jìn)不斷施工出塹溝，每次爆破前用鏟車將爆破下礦石運出創(chuàng)造出爆破補償空間；礦房內(nèi)出礦只要滿足爆破空間即可，不可以出空，若礦房內(nèi)不留礦下次爆破將對塹溝進(jìn)行破壞，爆破后沖擊波也存在危險；分段鑿巖巷道內(nèi)采用電動鏟運機，+90水平用油鏟出礦，沿脈巷內(nèi)行走鏟車，運輸車輛不進(jìn)入沿脈巷，鏟車通過出礦進(jìn)路出礦，運至沿脈與穿脈交叉處裝車，通過無軌運輸車輛運至平硐口外卸礦點；

(4)礦房充填：一步礦房回采完畢后，立即充填采空區(qū)，在+90水平出礦進(jìn)路、各水平分段鑿巖巷道壘砌充填墻，在137.5m水平充填回風(fēng)巷道實施充填作業(yè)；二步礦房回采完畢后，在各水平分段鑿巖巷道內(nèi)壘砌充填墻充填。

優(yōu)選的，所述的礦塊寬30m，每個礦房寬15m。

優(yōu)選的，分段鑿巖巷道內(nèi)施工的上向扇形孔，排距為1.2-1.5m，上向扇形孔的孔底距不大于3m。

優(yōu)選的，配電硐室開口后，在沿脈巷內(nèi)布設(shè)相應(yīng)風(fēng)水管道。

優(yōu)選的，回采完畢后，一步礦房采空區(qū)采用尾砂膠結(jié)充填，灰砂配比為1:4，充填體強度不小于3.5-4mpa，以確保充填強度能達(dá)到垂直高度的直立性，不至于充填體片幫后造成貧化。

優(yōu)選的，回采完畢后，二步礦房的底部結(jié)構(gòu)10m及各分段充填墻以上至1m位置采用尾砂膠結(jié)充填，灰砂配比不小于1：11，充填強度達(dá)到1.5mpa，其余部分回填巖石或采用尾砂充填。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的有益效果是：

本發(fā)明公開了分段空場嗣后充填采礦法的優(yōu)化技術(shù)，解決了采礦工程施工需要在空頂面積較大的空間下作業(yè)的問題，通過改變傳統(tǒng)采礦法，使采礦作業(yè)人員始終處在巷道內(nèi)施工，不進(jìn)入大的采空區(qū)作業(yè)，從而創(chuàng)造了更好的施工作業(yè)環(huán)境，同時降低了生產(chǎn)成本。

附圖說明

圖1是礦塊內(nèi)礦房以及分段水平的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是+90水平的礦體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例做進(jìn)一步描述：

本實施例中，礦體厚度大，37號勘測線厚度65米；38號勘測線礦體傾角67度，厚度67米；39號勘測線礦體傾角49度，厚度65米；40號勘測線礦體59度，厚度56米；總體傾角45－60度之間，厚度55－75米，38號勘測線至40號勘測線礦間夾石厚度10米左右。設(shè)計采用分段空場嗣后充填采礦方法，分段鑿巖，階段出礦。具體實現(xiàn)方法與步驟如下：

1、礦塊布置(如圖1、2所示)和結(jié)構(gòu)參數(shù)：

礦塊垂直走向布置，礦塊寬30m，長度為礦體厚度，此區(qū)域內(nèi)共設(shè)計礦塊17個。每個礦塊內(nèi)分為兩個礦房，分別為一步回采礦房、二步回采礦房，每個礦房寬15m，一步回采礦房回采充填完成后，再進(jìn)行二步礦房回采充填，礦房與礦房中間不留間柱，單個礦房內(nèi)巖石夾層超過10米的留設(shè)間柱。

礦塊中段高度47.5m，分別設(shè)置+90、+100、+112.5、+125、+137.5五個分段水平，通過折返式斜坡道互相聯(lián)通，在+90至+100水平為底部結(jié)構(gòu)，+90水平為出礦水平，+137.5至+150水平為頂柱。

分段鑿巖，分段高度為12.5米，在分段鑿巖巷道內(nèi)施工上向扇形孔進(jìn)行爆破回采，上向扇形孔的排距為1.2-1.5m，上向扇形孔的孔底距不大于3m。

沿礦體長度方向，每隔50m布置一條溜井，每條溜井聯(lián)通+90至+137.5m水平，作為各分段出礦溜井，在+90水平安裝振動放礦機；在礦體兩端分別設(shè)計人行回風(fēng)天井，作為各水平通風(fēng)及工作人員在各水平的第二個安全出口，通過+90水平進(jìn)風(fēng)至回風(fēng)井，+150水平回風(fēng)。

為減少各水平溜井、人行回風(fēng)井聯(lián)通巷施工長度，35.5號勘測線溜井(+125至+137.5m水平)、37.5號勘測線溜井(+125至+137.5m水平)、38.5號勘測線溜井(+125至+137.5m水平)、39號勘測線溜井(+112.5至+125水平、+125至+137.5水平)、39.5號勘測線溜井(+125至+137.5m水平)、2#人行回風(fēng)井(+137.5至+150m水平)按90°反掘，其余均按照60°反掘。

2、采切工作：

分段空場采礦法的采切工程主要包括下盤沿脈運輸巷道、出礦穿脈、出礦進(jìn)路、塹溝拉底巷道、上盤礦房聯(lián)通巷、下盤采區(qū)斜坡道、斜坡道聯(lián)通巷、分段鑿巖巷道、上盤拉切巷道、溜井、人行回風(fēng)井、配電硐室等。

37號勘測線斜坡道配有兩條措施溜井，分別為37號勘測線溜井和37.5號勘測線溜井，兩條措施溜井提前反掘至上分段，斜坡道施工至此分段時貫通溜井，為下個斜坡出渣做好準(zhǔn)備，斜坡道作為各水平之間人行和設(shè)備的聯(lián)絡(luò)通道，通過斜坡道聯(lián)通巷連接至各水平。

斜坡道施工至各水平后，向兩側(cè)展開沿脈巷施工，溜井、人行回風(fēng)井提前反掘，沿脈施工到位置后進(jìn)行貫通，配電硐室、分段鑿巖巷道根據(jù)沿脈巷位置及時開口，硐室開口后可在沿脈巷內(nèi)布設(shè)相應(yīng)風(fēng)水管道。

確定首采礦房，本實施例的首采礦房設(shè)計在距離+137.5水平斜坡道較近的37-5a和38-6a兩個一步礦房(便于各水平分段鑿巖巷道的準(zhǔn)備)，首采礦房的分段鑿巖巷道優(yōu)先施工，根據(jù)各水平分段鑿巖巷道揭露的具體礦體位置進(jìn)行單體礦房設(shè)計及相應(yīng)爆破設(shè)計，經(jīng)討論后實施。設(shè)計中明確礦房上下盤邊界，夾層厚度超過10m長的留作間柱，做出出礦進(jìn)路、塹溝拉底巷道、各分段上盤拉切巷位置，根據(jù)具體位置進(jìn)行切割工作。

3、回采

在+125水平上盤拉切巷內(nèi)向上施工切割井，以切割井為自由空間將上盤拉切巷上部依次爆破，為+125至+137.5水平整排落礦創(chuàng)造自由面，在+125水平分段鑿巖巷道內(nèi)施工上向扇形孔，每次爆破2-3排，依次是+112.5至+137.5水平、+100至+112.5水平，上下分段間控制好爆破步距在3-5m，每次爆破完成后將分段鑿巖巷道至掌子面范圍內(nèi)礦石通過各分段溜井放出，車輛不進(jìn)入空區(qū)。

在+90至+100水平施工底部塹溝結(jié)構(gòu)，在+90水平塹溝拉底巷道內(nèi)向上先施工出塹溝爆破自由面，再通過上向扇形孔逐漸將塹溝爆破出來，隨著礦房的推進(jìn)不斷施工出塹溝，每次爆破前用鏟車將爆破下礦石運出創(chuàng)造出爆破補償空間。

礦房內(nèi)出礦只要滿足爆破空間即可，不可以出空，若礦房內(nèi)不留礦下次爆破將對塹溝進(jìn)行破壞，爆破后沖擊波也存在危險；分段鑿巖巷道內(nèi)采用電動鏟運機，+90水平用油鏟出礦，沿脈巷內(nèi)行走鏟車，運輸車輛不進(jìn)入沿脈巷，鏟車通過出礦進(jìn)路出礦，運至沿脈與穿脈交叉處裝車，通過無軌運輸車輛運至平硐口外卸礦點。

+90至+100水平底部結(jié)構(gòu)前期作為底柱損失，后期可根據(jù)情況設(shè)計回采。

整個回采過程中爆破內(nèi)容分為塹溝自由空間的爆破、塹溝爆破、各分段自由空間的爆破和分段整排爆破。

4、地壓管理：

巷道掘進(jìn)過程中若遇到巖石破碎發(fā)育、冒落應(yīng)及時進(jìn)行支護(hù)，可根據(jù)情況進(jìn)行錨桿支護(hù)、錨桿網(wǎng)支護(hù)或噴錨支護(hù)，以支護(hù)作業(yè)書要求為準(zhǔn)。

底部結(jié)構(gòu)維護(hù)。安全員應(yīng)每天對出礦底部結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查，及時撿橇浮石，安排支護(hù)，視情況用工字鋼、圓鋼焊接支撐。

礦房充填。一步礦房回采完畢后，立即充填采空區(qū)，在+90水平出礦進(jìn)路、各水平分段鑿巖巷道壘砌充填墻，在137.5m水平充填回風(fēng)巷道實施充填作業(yè)，各分段鑿巖巷道內(nèi)濾水，一步礦房充填料為尾砂+膠固粉，即采用尾砂膠結(jié)充填，為確保充填強度能達(dá)到垂直高度的直立性，不至于充填體片幫后造成貧化，灰砂配比為1:4，充填體強度不小于3.5-4mpa。二步礦房回采完畢后，在穿脈出礦巷及各水平分段鑿巖巷道內(nèi)壘砌充填墻充填，二步礦房的底部結(jié)構(gòu)10m及各分段充填墻以上至1m位置采用尾砂膠結(jié)充填，灰砂配比不小于1：11，充填強度達(dá)到1.5mpa，其余部分可回填巖石或尾砂充填。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明涉及一種分段空場嗣后充填采礦法，屬于采礦工程領(lǐng)域，尤其適用于傾角大且連續(xù)、厚度較大的礦體。本發(fā)明公開了一種分段空場嗣后充填采礦法的優(yōu)化技術(shù)，解決了采礦工程施工需要在空頂面積較大的空間下作業(yè)的問題，通過改變傳統(tǒng)采礦法，使采礦作業(yè)人員始終處在巷道內(nèi)施工，不進(jìn)入大的采空區(qū)作業(yè)，從而創(chuàng)造了更好的施工作業(yè)環(huán)境，同時降低了生產(chǎn)成本。

技術(shù)研發(fā)人員：張紀(jì)偉

受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東華聯(lián)礦業(yè)股份有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2017.08.18

技術(shù)公布日：2019.03.01