[发明专利]房柱变换式盘区上向分层充填采矿法

说明书

技术领域

本发明涉及一种充填采矿法，特别是涉及一种房柱交替式盘区上向分层充填采矿法。该方法主要适用于矿体极厚大、矿岩较稳固、且生产能力大、效率高的金属矿床开采，同时也适应于具备充填法开采的非金属矿床开采。

技术背景

房柱式上向水平分层充填采矿法是目前常用的一种低贫损、作业安全性好的绿色采矿方法，但由于该矿方法是用二步骤回采，即先采矿房，后采矿柱，在矿房回采过程中，矿房对矿柱的爆破损伤与切割影响较大，导致矿柱岩体发生破坏和稳固性下降，矿柱的回采条件极度恶化；另外，长条状(厚大)且处于充填体包围的孤立矿柱，采用自下而上的开采顺序，底部揭露后，完全依靠二侧充填体粘结力、岩层自身的拉应力和上下盘岩层悬臂梁的共同作用得以支承，当矿柱悬吊高度过大后，岩层抗拉强度不足以克服其自重应力时，有可能导致矿柱整体下沉或大面积脱落，造成重大安全事故；考虑回采时间的影响，矿柱长期处于悬顶状况，岩层的节理裂隙增多，由局部不稳固演化为整体不稳固，导致安全成本增加，事故发生的可能性增高。目前我国厚大矿体用上向分层充填采矿法开采的矿山越来越多，其矿柱开采时普遍存在着采场顶板冒落频繁，支护手段缺失，采场难采和安全事故不断的状况，严重影响矿山生产与开采进度，资源损失率大大提高，特别不利于矿山安全生产。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种安全性高、连续性强、资源损失率小、机械化程度高、劳动强度低、效率高、生产能力大的房柱变换式盘区上向分层充填采矿法。

为了解决目前我国厚大矿体用上向分层充填采矿法开采时矿柱顶板冒落频繁，支护手段缺失，采场难采和安全事故不断的技术问题，本发明提供的房柱变换式盘区上向分层充填采矿法，其步骤是：

将矿块划分为间隔布置的矿房、矿柱，6～8个矿房矿柱采场构成一个盘区，矿房矿柱宽6～12m，以盘区为开采单位组织生产；

盘区采用斜坡道+分段平巷+分层联络道+脉外集中出矿溜井的下盘脉外无轨采准系统，中段高50m，分段高10～15m，3～4分层为一分段，分层高2.5～3.5m；

矿房矿柱用机械化上向分层充填采矿法自下而上分层回采，凿岩台车打眼，铲运机出矿、锚杆台车支护；3～4个矿房或3～4个矿柱同步回采。矿房或矿柱内无轨设备交替平行作业；

盘区内房柱回采交替上升，矿柱功能互换。其实现过程是：盘区矿房同时向上回采，以3～6分层即10m～15m为回采单位，矿房采高一个回采单位即10～15m后，用尾砂胶结充填并接顶，矿房临时性停采，改采矿柱，此时矿房因充填接顶，能充当矿柱回采时的临时护顶“矿柱”，实现功能转换；盘区矿柱采用与矿房相同的方法回采，回采达到2个10～15m即20m～30m后充填接顶，然后停采矿柱，转为继续回采矿房，此时因矿柱充填接顶，矿柱继续发挥其护顶功能；如此反复，矿房矿柱交替回采，护顶功能随着矿房矿柱的交替进行而不断转换，直至整个矿块采完；

对于矿房矿柱第一分层，由于作为下中段的护顶层，所以需要有较高的强度。第一分层底层预筑混凝土人工假底，钢筋直径Φ12mm，网度0.25m×0.25，强度为C15，厚度0.5m，然后视矿房矿柱采用胶结或非胶结充填，充填高度2.5m，再后充填浇面。

矿房矿柱回采时，遵循上向分层充填采矿法回采原则，采一层，充填一层，且预留1.6～2.0m爆破补偿用空顶高度。正常情况下，采空区胶结充填用灰砂比1∶8～1∶12的水泥尾砂进行充填，为保证采掘设备行走和减少矿石二次贫化损失，分层内充填浇面，浇面层厚度0.3～0.5m，采用灰砂比1∶4～1∶6的水泥尾砂充填。矿房临时性停采后，当矿柱开采位置低于矿房采高时，采空区用无胶凝剂的尾砂充填；当矿柱回采高度超过矿房采高后，改用有胶凝剂的水泥尾砂胶结充填，其配比与矿房胶结充填配比相同。

矿房矿柱交替回采，直至整个矿块结束。

采用上述技术方案的房柱变换式盘区上向分层充填采矿法，其有益效果是：

①安全性增高

本发明针对厚大较稳固型金属矿床，提出了房柱交替式开采的盘区分层回采与充填的安全开采方法。通过控制房柱结构参数、采场暴露面积、房柱交替上升，减少了矿柱悬吊高度。通过房柱的临时性充填接顶，实现房柱护顶功能的互换，缩短了作为矿柱的回采时间，提高采场岩层的完整性与稳定性，从而避免了矿柱开采过程中出现整体下陷与冒落、采场由局部失稳转化为整体失稳带来的重大安全风险，从而有效地保证了矿体开采安全。

②高效开采