斜上山联合下向进路胶结充填采矿方法

摘要

本发明公开了一种斜上山联合下向进路胶结充填采矿方法，包括如下步骤：a、采场设计，沿矿体走向布置采场，根据矿体厚度确定进路宽度，由矿体破碎程度确定进路高度；b、采准切割工程；c、顶板控制，在施工斜上山、沿脉凿岩巷道、进路后，进行锚网支护；在破碎情况严重区域采用钢拱架辅助支护，其中斜上山与进路开口处暴露面积较大，采用钢拱架密集支护；d、回采出矿，在爆破通风后，采用扒渣机、电动三轮车和电耙进行联合出矿；e、机械设备转层；f、胶结充填。本发明具有机械转层简单、安全性高、出矿效率高、施工工艺简单的特点，特别适用于急倾斜破碎薄矿体的开采。

说明书

技术领域

本发明涉及空场嗣后充填采矿术领域，尤其涉及一种斜上山联合下向进路胶结充填采矿方法。

背景技术

在进行软弱破碎、稳定性差的薄矿体开采时，普遍采用下向进路充填采矿法，采用天井采准，供人员及设备上下。随着人员老龄化、人力成本的提高及相关装备及技术的发展，矿山为保证回采的强度及出矿效率，亟需提高整个回采过程的机械化程度，但受限于天井采准方式，设备转层及转场存在较大的问题，通常采用悬吊法、错层法等，提高设备的转层及转场，但设备灵活性差，需要配套大量设备，耗时耗工。如何解决软破薄矿脉开采机械化进程中存在的技术难题，是实现软破薄矿脉高效安全开采的关键。专利公开了一种斜上山联合下向进路胶结充填采矿法，通过开凿联通上下中段的斜上山作为机械设备转层通道及出矿通道，满足行人、出矿同时，解决了机械设备转层困难的问题。

授权公告号为CN 103628878 B的中国发明专利，公开了破碎围岩矿体下向进路分层无分段巷道充填采矿方法，其采取不设置分层联络道、分段巷道及脉外斜坡道的采矿方式，矿石溜矿井及人行通风井布置在脉外，进路上下盘采用锚网支护，该方法具有采切工程量小、施工工艺简单的特点，适用于急倾斜破碎薄矿脉，但是该方案存在机械设备出矿难、转层难等问题，采用人工出矿则出矿效率低、劳动强度大的问题。

授权公告号为CN 103953344 B的中国发明专利，公开了一种下向进路分层胶结充填采矿方法，其采场进路断面形状为六面形，布置特点为相邻进路在垂直高度上交错半层，采场垂直矿体两翼布置穿脉进路，不掘进充填道及充填小井，该方式相较于传统下向进路胶结充填工艺具有安全性高，损失贫化率低的特点，但该方法仅适用于矿体厚大的情况，且具有施工工艺复杂、支护成本高等问题。

授权公告号为CN 104747190 B的中国发明专利，公开了一种薄矿体机械化高分层连续采矿方法，其通过布置环形联络斜坡道到达拉底层进行分层回采，底部采用钢筋混凝土浇筑人工假底，随着首采矿块的逐层回采与充填，形成一条完整的脉内斜坡道，该方法满足了机械化设备上下的要求，但是整体采切工程量大幅提高，且在矿体软化破碎，稳定性差的条件下，支护成本大幅提高。

上述不利条件都是我们合理利用矿产资源路上的绊脚石，对采矿技术的发展来说也是一种羁绊。因此，研发出具有创新性的采矿方案对急倾斜软破薄矿脉来说意义重大。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种斜上山联合下向进路胶结充填采矿方法，以解决现有急倾斜破碎薄矿体开采中机械设备出矿难、转层难，支护成本高的问题。

本发明提供的这种斜上山联合下向进路胶结充填采矿方法，包括如下步骤：

a、采场设计

沿矿体走向布置采场，根据矿体厚度确定进路宽度，由矿体破碎程度确定进路高度；

b、采准切割工程

b1、沿矿脉垂高将采场划分为中段，各中段内预留顶柱，不留底柱；

b2、在中段顶部脉内施工上沿脉凿岩巷道，在中段底部脉内施工下沿脉凿岩巷道；

b3、施工联通上沿脉凿岩巷道和下沿脉凿岩巷道的斜上山，该斜上山作为出矿、通风、行人、机械转层的通道，由下沿脉凿岩巷道一侧斜向上至上沿脉凿岩巷道另一侧；

b4、沿矿脉垂高将中段划分为分层，在斜上山下向施工每个分层的进路；

b5、采用钢板在进路中布置顺路充填回风井；

c、顶板控制

在施工斜上山、沿脉凿岩巷道、进路后，进行锚网支护；在破碎情况严重区域采用钢拱架辅助支护，其中斜上山与进路开口处暴露面积较大，采用钢拱架密集支护；

d、回采出矿

在爆破通风后，采用扒渣机、电动三轮车和电耙进行联合出矿；

e、机械设备转层

进路回采结束后，开始下方分层另一侧进路的掘进，掘进长度8～10m后，将机械设备由斜上山向下转层，由于坡度较陡，转层时机械设备使用挂绳牵引；f、胶结充填

待设备转层结束后，使用充填体对上方分层的进路进行封堵充填。

在所述步骤a中，进路宽度为2.0～2.5m，进路高度为2～2.2m。

在所述步骤a中，采场长度为85～100m。

在所述步骤b1中，中段高度40m，顶柱高4～6m。

在所述步骤b3中，斜上山坡度角20°～30°，斜上山水平长度85～100m，竖直长度为中段高度40m，断面尺寸宽2.2m、高2m。

在所述步骤c中，根据矿体破碎程度及斜上山断面尺寸确定锚杆为管缝式锚杆，锚杆长度为1.2m～1.5m，锚杆外径为φ45mm，网片采用1.0m×2.0m的钢筋网，网孔尺寸100mm×100mm，由yt28式气腿凿岩机施工钻孔，孔径为φ40mm。

在所述步骤d中，在进路内采用扒渣机联合电动三轮车送渣至斜上山内，采用电耙将斜上山内的矿渣送至下沿脉凿岩巷道。

在所述步骤f中，对上方分层的进路进行封堵充填具体施工步骤如下：

f1、平场

将进路底板整平，铺设厚100～200mm的碎石垫层；

f2、铺膜

在碎石垫层上铺塑料薄膜；

f3、铺垫块

在塑料薄膜上铺石块或坑木作为垫块，垫块高度100mm～150mm；

f4、铺钢筋网

在垫块上铺设钢筋网；

f5、挂吊筋

采用φ10mm的圆钢制作吊筋，吊筋长度为0.6～1.0m，间排距为0.6～1.0m；吊筋一侧捆扎于上盘或下盘的底部锚杆处、一侧捆扎于底部钢筋网的主筋与辅筋交汇处，捆扎方式为将吊筋弯曲形成闭环，拉扯自由端套紧锚杆或底部钢筋网；

f6、充填管架设

在主充填管路、充填联络巷和天溜井中，采用由耐磨钢编成的内径φ100mm的编织管作为充填管；采用内径φ80mm的聚乙烯塑料管，作为一次性使用的充填进路中的充填管；

f7、架设密闭充填采场的充填挡墙

充填隔墙采用木结构，先用圆木作立柱，然后根据充填高度逐层用木板架设；要求木板以及木板与墙壁间严密接触，在其间垫麻布或土工布，防止水泥浆流出并起到滤水作用；

f8、充填灌浆

选用河沙、尾砂、水泥作为制浆材料，灰沙比为1：4～1：8进行配比，首采进路进行2～3次注浆充填，充填结顶。

在所述步骤f4中，钢筋网由主筋和辅筋通过8#钢丝捆扎形成，钢筋网的主筋为φ12mm螺纹钢，沿进路布置；钢筋网的辅筋为φ6mm圆钢，垂直进路布置；位于底部的钢筋网网孔尺寸600mm×600mm。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)采用斜上山代替人行通风井、溜矿井的方式，减少了整体采准工程量的同时方便了机械设备转层。

(2)采用机械化出矿代替人工出矿，采场长度大幅提高，减少了机械设备转层次数，提高了出矿效率，降低了人工成本。

(3)由于斜上山布置在脉内，因此机械化出矿设备不必转弯，可直接运输矿渣至斜上山内，提高了出矿效率。

(4)通过斜上山代替人行通风井及溜矿井，简化了施工难度与支护难度，采用锚网对上下盘及顶板进行支护，保证了行人安全。

(5)分情况对上下盘及顶板进行支护，提高了作业人员安全性。

本发明具有机械转层简单、安全性高、出矿效率高、施工工艺简单的特点，特别适用于急倾斜破碎薄矿体的开采。

附图说明

图1为本发明正视图的结构示意图。

图2为图1中A-A处结构示意图。

图3为图1中B-B处结构示意图。

图中示出的标记及所对应的构件名称为：

1、顶柱；2、上沿脉凿岩巷道；3、下沿脉凿岩巷道；4、斜上山；5、进路；6、顺路充填回风井；7、充填体；8、矿体；9、分层。

具体实施方式

从图1至图3可以看出，本发明这种斜上山联合下向进路胶结充填采矿方法，包括如下步骤：

a、采场设计

沿矿体8走向布置采场，采场长度为85～100m；根据矿体厚度确定进路宽度，一般进路宽度为2.0～2.5m；由矿体破碎程度确定进路高度，一般进路高度为2～2.2m；

b、采准切割工程

b1、沿矿脉垂高将采场划分为中段，中段高度40m，各中段内预留高4～6m的顶柱1，不留底柱；

b2、在中段顶部脉内施工上沿脉凿岩巷道2，在中段底部脉内施工下沿脉凿岩巷道3，上沿脉凿岩巷道2和下沿脉凿岩巷道3的断面尺寸均为2.2m宽×2.2m高；

b3、施工联通上沿脉凿岩巷道2和下沿脉凿岩巷道3的斜上山4，该斜上山作为出矿、通风、行人、机械转层的通道，由下沿脉凿岩巷道3一侧斜向上至上沿脉凿岩巷道2另一侧；

b4、沿矿脉垂高将中段划分为分层9，在斜上山下向施工每个分层9的进路5，进路5的断面尺寸为2.2m宽×2.2m高；

b5、采用钢板在进路5中布置顺路充填回风井6；

c、顶板控制

在施工上沿脉凿岩巷道2、下沿脉凿岩巷道3、斜上山4和进路5后，进行锚网支护，根据矿体破碎程度及斜上山断面尺寸确定锚网支护中的锚杆为管缝式锚杆，锚杆长度为1.2m～1.5m，锚杆外径为φ45mm，锚网支护中的网片采用1.0m×2.0m的钢筋网，网孔尺寸100mm×100mm，由yt28式气腿凿岩机施工钻孔，孔径为φ40mm；

在破碎情况严重区域采用钢拱架辅助支护，其中斜上山与进路开口处暴露面积较大，采用钢拱架密集支护；

d、回采出矿

在爆破通风后，采用扒渣机、电动三轮车和电耙进行联合出矿，其中，先在进路5内采用扒渣机联合电动三轮车送渣至斜上山4内，再采用电耙将斜上山4内的矿渣送至下沿脉凿岩巷道3；

e、机械设备转层

当上方分层9中的进路5回采结束后，开始下方分层9另一侧进路5的掘进，掘进长度8～10m后，将机械设备由斜上山4向下转层，由于坡度较陡，转层时机械设备使用挂绳牵引；

f、胶结充填

待设备转层结束后，使用充填体7对上方分层9中的进路5进行封堵充填。

在本发明中，斜上山4的坡度角为20°～30°，斜上山4的水平长度85～100m、竖直长度为中段高度40m、断面尺寸2.2m宽x 2m高。

在本发明的步骤f中，使用充填体7对上方分层9中的进路5进行封堵充填的具体施工步骤如下：

f1、平场

出矿时进路5底板遗留少量碎矿石，将进路5底板整平，铺设厚100～200mm的碎石垫层；

f2、铺膜

在碎石垫层上铺塑料薄膜；

f3、铺垫块

在塑料薄膜上铺石块或坑木作为垫块，垫块高度100mm～150mm；

f4、铺钢筋网

在垫块上铺设钢筋网，该钢筋网由主筋和辅筋通过8#钢丝捆扎形成，钢筋网的主筋为φ12mm螺纹钢，沿进路布置；钢筋网的辅筋为φ6mm圆钢，垂直进路布置；位于底部的钢筋网网孔尺寸600mm×600mm；

f5、挂吊筋

采用φ10mm的圆钢制作吊筋，吊筋长度为0.6～1.0m，间排距为0.6～1.0m；吊筋一侧捆扎于上盘或下盘的底部锚杆处、一侧捆扎于底部钢筋网的主筋与辅筋交汇处，捆扎方式为将吊筋弯曲形成闭环，拉扯自由端套紧锚杆或底部钢筋网；

f6、充填管架设

在主充填管路、充填联络巷和天溜井中，采用由耐磨钢编成的内径φ100mm的编织管作为充填管；采用价格低廉的内径φ80mm的聚乙烯塑料管，作为一次性使用的充填进路中的充填管；

f7、架设密闭充填采场的充填挡墙

充填隔墙采用木结构，先用圆木作立柱，然后根据充填高度逐层用木板架设；要求木板以及木板与墙壁间严密接触，在其间垫麻布或土工布，防止水泥浆流出并起到滤水作用；

f8、充填灌浆

选用河沙、尾砂、水泥作为制浆材料，灰沙比为1：4～1：8进行配比，首采进路5进行2～3次注浆充填，充填结顶。