一种地下矿山破碎岩石下向分采矿方法

摘要

本发明公开了一种地下矿山破碎岩石下向分采矿方法，属于地下矿山采矿技术领域，采用隔三采一的方式进行向下进路嗣后胶结充填采矿法采矿，下层进路垂直上层进路，以上层充填体作为假顶进行采矿。以已采的三层进路作为假顶，将矿块分为矿房和矿柱，采场垂直向下第三层进路的方式布置采场，采用向下分段分层分条的中深孔落矿嗣后充填采矿方法进行开采。根据矿岩稳固情况，考虑采场允许暴露的面积，确定宽度和分条长度，采完分条后将其充填后，充填体达到养护期后开采下一分条，逐步将采场采完。本发明减少降低生产和充填成本，具有生产效率高、作业安全、贫化率和损失率低、矿石大块率少特点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种采矿方法，特别是涉及一种地下矿山破碎岩石下向分采矿方法，属于地下矿山采矿技术领域。

背景技术

在矿山开采中，矿岩较为破碎，采用向下时进路采矿，支护成本较高，施工速度慢，安全风险大，采矿效率低。中、深孔落矿嗣后充填采矿法生产能力大，作业人员安全性高，对地表环境影响小。高浓度胶结充填技术已广泛应用，充填体强度能满足开采实际需要，为矿山规模、高效、安全开采，提供了安全有力保障。

中国专利CN201610451581.X《一种下向进路部分充填采矿方法》中，在矿体开采过程中，将开采区域从竖直方向上划分为交替分布的间隔充填层和完全充填层，间隔充填层和所述的完全充填层均划分为若干交替分布的条块，矿体开采过程是下向进路逐层开采。本方法虽然能进行开采，但开采效率低，施工速度慢，支护成本较高。

中国专利CN111088979A《一种下向进路部分充填采矿方法》中，包括矿块划分、采准、采场回采和采场填充，通过将相邻分层进路间的矿块交错设置，并将高强速凝充填材料和低强速凝充填材料交替充填于每条分层进路的相邻矿块采空区中，从而在保证采矿安全的同时降低充填成本，并缩短开采时间，提高开采效率。虽然能够使上层充填体受到下层高强充填体和低强度度充填体的共同支撑，防止上层充填体坍塌，保障采矿安全，但开采效率低，施工速度慢，开采和支护成本较高。

发明内容

本发明的主要目的是为了解决现有技术的不足，而提供一种地下矿山破碎岩石下向分采矿方法。

本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：

一种地下矿山破碎岩石下向分采矿方法，包括以下步骤：

步骤1：采矿分为一步骤和二步骤，将较厚矿体分为若干矿块，以已采的三层进路作为假顶，将每个矿块分为矿房和矿柱，溜井布置在矿体下盘沿脉的另一侧，沿脉与矿体接近平行，出矿巷在两矿房底部中间平行矿体走向布置；

步骤2：以上三层垂直交叉向下进路采矿胶结充填的充填体作为假顶，每层进路厚度为4.5m～5.5m，每层进路充填结顶结实，每层进路和每分段分层坡度为1％，从下盘到上盘逐渐升高，充填管和排气管架在在场最高处，其间隔大于5m；

步骤3：用聚酯纤维增强塑料网悬挂在工作面，防护网与巷道规格断面一致，防护网网度为100mm～200mm×100mm～200mm，并使其紧贴岩面，上部用四根等距离树脂锚杆固定，下部用三根等距离树脂锚杆固定，锚杆直径为Φ18mm～22mm，锚固深度大于600mm；

步骤4：根据矿岩稳固情况，考虑采场允许暴露的面积，确定宽度和分条长度，采完分条后将其充填后，充填体达到养护期后开采下一分条，利用中孔凿岩机凿岩，切割横巷内用直径为80mm钻头施工竖直孔，其余孔为竖直扇形孔，孔径为65mm，以切割井内钻孔施工完后进行验孔，孔的上部用制作混凝土盖盖住，对切割井采用控制爆破技术进行爆破形成切割槽，以切割槽和受矿巷为补偿空间爆破形成偏V型受矿堑沟，高度为12m～20m；

步骤5：测量在顶板上画好拉槽孔的位置精心凿岩，采用一次切槽挤压爆破技术爆破，中心5个空孔不装药，中心孔上下采用不同段导爆管，下部采用毫秒微差导爆管1段，上部采用2段，下部堵孔500mm，中间堵孔600mm，中间留5个空孔，采用微差控制爆破技术，将整个切割槽进行挤压爆破。

步骤6：采用二次切槽挤压爆破技术爆破，中心5个空孔不装药，下部堵孔500mm，装药长度5.0m，用尾砂堵塞炮孔1.5m进行爆破，爆破范围为2.0m～3.0m。剩余的孔采用微差控制爆破技术进行一次挤压爆破，将整个切槽爆破下来；

步骤7：充填挡墙采用土工布和钢材制作，不设滤水管，土工布兼做滤水的功能，钢材可以回收进行循环利用，将挡墙位置渣清理干净，全断面喷射混凝土500mm，长度为1.0m；

步骤8：采场采用抢采、抢出、抢充的的方式进行管理，在上分段架设充填管道进行胶结充填，充填完成一个月后，充填体达到养护期再开采采场下一分条，逐步将采场采完结束充填矿房，将采场采完。

优选的，采场长度为矿块长度，宽度为6m～10m，高度为10m～20m。

优选的，采场开采采用隔三采一的方式，底部采用胶结充填，灰砂比为1:4～1:8，开采采场中部以上采用全尾充填。

优选的，出矿进路与凿岩巷呈45°角，凿岩巷又是受矿巷，采用V型堑沟受矿。

优选的，长锚索采用注浆长锚索的支护形式。

优选的，一步骤回采的矿房切割横巷超过采场边界400mm～500mm，二步骤矿房切割横巷为采场边界。

优选的，用φ16的螺纹钢制作全断面长的拱架，用16#铁丝将土工布固定在φ16的螺纹钢上，沿钢筋裹两圈，固定在拱架的一边钢筋上，用3根管缝式锚杆拱架固定在围岩上，再用5根φ18的螺纹钢长1.5m固定拱架，锚固段大于1.0m。

优选的，土工布外边布置全断面铁丝网，网外边竖直多排槽钢，其间隔为200mm，槽钢外用工字钢固定，工字钢固定在φ32mm～φ36mm的螺纹钢，锚固段大于1.0m，巷道周边与土工布接触处喷射混凝土，厚度为70mm～100mm，强度C25。

优选的，一步骤回采矿房两边正常排扇形孔超深500mm，二步骤回采矿房两边正常排扇形孔欠挖600mm。

本发明的有益技术效果：按照本发明的地下矿山破碎岩石下向分采矿方法，该采矿法适用于矿岩破碎的厚大矿体，用充填体作假顶进行采矿，上部三层采用分层下向进路采矿，每层相互垂直，上一层充填体是下一层采矿的假顶，将矿安全的开采下来，减少支护成本；下部采矿以上部三层充填体作为假顶，采用分段分层分条中深孔落矿嗣后充填法，采准工程量小，回收率高，安全、高效、经济进行开采；二步骤回采矿房两边预留700mm宽的矿不凿岩，对充填体开采起着保护作用；矿岩破碎，施工一半切割横巷，不施工切割井，采用微差控制爆破技术进行挤压爆破，施工方便，岩石大块率少；不施工切割巷，采用控制爆破技术爆破形成V型受矿堑沟，有利于集中出矿；由于矿岩破，巷道采用锚杆、锚索、锚网喷射混凝土支护，充分发挥围岩自身承载能力；充填体内巷道采用钢筋制作的双层拱架支护，增强承载能力，充分发挥围岩自身承载能力，保护顶板的稳定；充填挡墙采用土工布和钢材制作，不设滤水管，土工布兼做滤水的功能，钢材可以回收进行循环利用，减少经济成本，施工速度快，保证快速充填施工。

具体实施方式

为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

本实施例提供的地下矿山破碎岩石下向分采矿方法，包括以下步骤：

步骤1：采矿分为一步骤和二步骤，将较厚矿体分为若干矿块，矿块长度40m～100m，以已采的三层进路作为假顶，将每个矿块分为矿房和矿柱，溜井布置在矿体下盘沿脉的另一侧，沿脉与矿体接近平行，出矿巷在两矿房底部中间平行矿体走向布置；

步骤2：以上三层垂直交叉向下进路采矿胶结充填的充填体作为假顶，每层进路厚度为4.5m～5.5m，每层进路充填结顶结实，每层进路和每分段分层坡度为1％，从下盘到上盘逐渐升高，充填管和排气管架在在场最高处，其间隔大于5m，有利于充填充分结顶；

步骤3：为防止使用时工作面岩石滚落，采用聚酯纤维增强塑料网悬挂在工作面，防护网与巷道规格断面一致，防护网网度为100mm～200mm×100mm～200mm，并使其紧贴岩面，上部用四根等距离树脂锚杆固定，下部用三根等距离树脂锚杆固定，锚杆直径为Φ18mm～22mm，锚固深度大于600mm；

步骤4：工作面支护时用液压支柱顶柱顶板，防止大块岩石掉下来，根据矿岩稳固情况，考虑采场允许暴露的面积，确定宽度和分条长度，采完分条后将其充填后，充填体达到养护期后开采下一分条，利用中孔凿岩机凿岩，切割横巷内用直径为80mm钻头施工竖直孔，其余孔为竖直扇形孔，孔径为65mm，以切割井内钻孔施工完后进行验孔，孔的上部用制作混凝土盖盖住，对切割井采用控制爆破技术进行爆破形成切割槽，以切割槽和受矿巷为补偿空间爆破形成偏V型受矿堑沟，高度为12m～20m，控制V型受矿堑沟矿石堆积量，爆破产生冲击波和崩落矿石采场底部结构冲击较大，堆积矿石对采场底部结构有保护作用；

步骤5：测量在顶板上画好拉槽孔的位置精心凿岩，采用一次切槽挤压爆破技术爆破，中心5个空孔不装药，中心孔上下采用不同段导爆管，下部采用毫秒微差导爆管1段，上部采用2段，下部堵孔500mm，中间堵孔600mm，中间留5个空孔，采用微差控制爆破技术，将整个切割槽进行挤压爆破。

步骤6：采用二次切槽挤压爆破技术爆破，中心5个空孔不装药，下部堵孔500mm，装药长度5.0m，用尾砂堵塞炮孔1.5m进行爆破，爆破范围为2.0m～3.0m。剩余的孔采用微差控制爆破技术进行一次挤压爆破，将整个切槽爆破下来；

步骤7：充填挡墙采用土工布和钢材制作，不设滤水管，土工布兼做滤水的功能，钢材可以回收进行循环利用，不设滤水管，土工布兼做滤水的功能，钢材可以回收进行循环利用，将挡墙位置渣清理干净，全断面喷射混凝土500mm，长度为1.0m；

步骤8：采场采用抢采、抢出、抢充的的方式进行管理，在上分段架设充填管道进行胶结充填，充填完成一个月后，充填体达到养护期再开采采场下一分条，逐步将采场采完结束充填矿房，将采场采完。

采场长度为矿块长度，宽度为6m～10m，高度为10m～20m。采场开采采用隔三采一的方式，底部采用胶结充填，灰砂比为1:4～1:8，开采采场中部以上采用全尾充填。出矿进路与凿岩巷呈45°角，凿岩巷又是受矿巷，采用V型堑沟受矿。长锚索采用注浆长锚索的支护形式，回采的矿房超过采场边界400mm～500mm，矿房为采场边界。出矿进路巷道采用锚杆、锚索、拱架、锚网喷射混凝土联合支护。拱架是用两根Φ18mm～22mm螺纹钢在两边，中间用口字型和之字形支架焊接而成的，两根钢筋之间的距离为100mm～120mm，两拱架间距离为1.0m～15m，拱架长度为巷道断面长度，拱架在网片外边，用3根管缝锚杆从口字型支架和网片穿过进行固定拱架，网片与网片之间用16#铁丝双绑扎，预应力锚杆、锚索从口字型或之字形支架处穿过。在充填体内掘进巷道，采用双层拱架锚网喷射混凝土支护，喷射混凝土厚度为200mm～300mm。切割横巷布置在采场靠近上盘的位置，长度为采场宽度三分之二。用φ16的螺纹钢制作全断面长的拱架，用16#铁丝将土工布固定在φ16的螺纹钢上，沿钢筋裹两圈，固定在拱架的一边钢筋上，用3根管缝式锚杆拱架固定在围岩上，再用5根φ18的螺纹钢长1.5m固定拱架，锚固段大于1.0m。土工布外边布置全断面铁丝网，网外边竖直多排槽钢，其间隔为200mm，槽钢外用工字钢固定，工字钢固定在φ32mm～φ36mm的螺纹钢，锚固段大于1.0m，巷道周边与土工布接触处喷射混凝土，厚度为70mm～100mm，强度C25。回采矿房两边正常排扇形孔超深500mm，回采矿房两边正常排扇形孔欠挖600mm。

综上所述，在本实施例中，按照本实施例的地下矿山破碎岩石下向分采矿方法，本实施例提供的地下矿山破碎岩石下向分采矿方法，减少降低生产和充填成本，具有生产效率高、作业安全、贫化率和损失率低、矿石大块率少特点。

以上所述，仅为本发明进一步的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。