[发明专利]一种分段充填采矿方法

说明书

技术领域

本发明涉及地下采矿方案的设计，特别是一种分段充填采矿方法。

背景技术

无底柱分段崩落法是目前地下矿山应用最为广泛的一种采矿方法。该方法 与其它采矿方法相比，具有结构简单，灵活性大，不需留矿柱，采准工作量小， 回采工艺简单，便于使用高效的自行凿岩、装运设备，凿岩、崩矿和出矿等工 作均在回采巷道中进行，安全条件好，劳动生产率高，能力大等突出优点。但 是，无底柱分段崩落法同时也存在着覆盖岩下放矿，损失率、贫化率较高，放 矿管理严格，在独头巷道内作业，通风条件差等严重缺点。而且，该方法最基 本的适用条件是地表允许崩落。当地表不允许崩落时，无底柱分段崩落法就不 可使用，其突出的优点也就无从发挥。

空场法，在特定条件下，可以阻止地表陷落。但是，需要在地下留下相当 的矿柱，成为永久损失。如果采空区具有综合利用价值，这个永久损失或许还 值得考虑。否则，应对采空区进行充填，以消除安全隐患。并且在充填采空区 时，应对矿柱进行回收。

为了回收矿柱，必须对矿房进行胶结充填。胶结充填体必须具有足够的强 度。否则，回收矿柱工作的安全就得不到保证。胶结充填不仅需要相当的资金 投入，而且需要较长的时间投入。因为胶结充填体需要时间养护。充填体的接 顶是很难实现的，特别是胶结充填体在固化过程中，将发生收缩和沉降。胶结 充填体沉缩后，接顶必定是不可能的。可见，胶结充填成本高，效果却并不理 想。

干式充填是一种原始的充填方式，人们认为这种充填方式劳动强度大、充 填效率低、质量差。因而，干式充填法正在被人们遗弃。在需要充填的地下矿 山，一般不考虑干式充填，而更热衷于水力充填或胶结充填。然而，与水力充 填及胶结充填相比，干式充填设施简单，成本低廉，充填工作完成后，可立即 进行采矿工作，不需要等待水力充填的脱水或胶结充填的养护。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的是针对需要充填的、矿石 及围岩中等以上稳固的、倾斜至急倾斜中厚以上或缓倾斜极厚矿体，提出一种 既具有无底柱分段崩落法的安全、高效、能力大的优点，又可以有效避免无底 柱分段崩落法的地表陷落、损失率高、贫化率高、通风条件差的缺点，同时还 具有干式充填法的工艺简单、成本低廉的无底柱分段充填采矿方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种分段充填采矿方法包括 以下步骤：

A.矿体划分及进路布置

根据目前中深孔凿岩设备所能适应的高度以及矿岩所允许的暴露面积、暴 露空间和暴露时间，参照无底柱分段崩落法划分矿体的方式，采用与无底柱分 段崩落法相同的分段高度，沿矿体走向或垂直矿体走向布置水平巷道；相邻分 段巷道交错布置；每条巷道所担负的拟采矿体为菱柱体；每个拟采的菱柱形矿 体涉及两个分段、三个水平、四条进路；拟采的菱柱形矿体底下的巷道为回采 进路，所在水平为回采水平；顶上的巷道为充填进路，所在水平为充填水平； 中间的两条巷道为再充填进路，所在水平为再充填水平；由于崩落矿石及干式 充填材料自然安息角一般都在45°以内，因而，进路间距应不小于分段高度的2 倍；即：每个拟采的菱柱形矿体宽高比≥1；

B.实施分段采矿

采矿工艺流程包括采准、切割、回采、充填和夯实，所述的采准和切割流 程与无底柱分段崩落法流程相同，所述的回采是在回采进路中进行后退式回采， 所述的充填是在充填进路中进行前进式充填，所述的夯实是在充填进路及再充 填进路中对充填体进行夯实；所述的回采、充填和夯实流程如下：

B1.回采：通过回采进路完成一个崩矿步距矿体的中深孔凿岩、装药、爆破 和出矿；

B2.充填：每个崩矿步距的矿石被崩落时，充填进路的底板将被崩掉一个崩 矿步距，为充填进路与采空区之间的联系打开通道；在回采进路完成一个崩矿 步距的出矿作业后，将进行下一循环的中深孔凿岩、装药作业；这时，在充填 进路进行干式充填作业；充填过程中，借助充填材料的自重和运输充填材料车 辆的碾压作用，使充填体自然接顶；随着充填工作的进行，使被崩掉的充填进 路底板被充填材料逐步恢复；

B3.在回采进路中进行出矿作业的同时，在充填进路中，对已经接顶的充填 体采用夯实设备进行夯实，迫使充填体更充分的接顶，并对由于沉缩、夯实而 造成的充填进路底板的沉降进行填补；