[发明专利]中厚急倾斜破碎矿体框架式人工假顶下向分段胶结充填法

说明书

技术领域

本发明涉及一种急倾斜中厚破碎矿体的框架式人工假顶下向分段胶结充填法。该方法主要适用于倾角50～90°、水平厚度4～10m、矿体破碎或极破碎但围岩较稳固或稳固，且要求作业安全性高、生产能力大、效率高的急倾斜中厚矿体开采。

技术背景

针对急倾斜中厚破碎或极破碎矿体这一难采矿体的开采，国内外较普遍采用分段崩落法及下向分层充填采矿法或进路采矿法，如专利CN101718196A公开的“一种松软破碎矿体开采方法”采用无底柱分段崩落采矿方法，该方法虽工艺简单、安全性高、生产能力大，但缺点是贫化损失率大，对于高品位矿体开采不允许的，且易造成地表塌陷；专利CN85109137公开了一种“金属矿床下向分层开采法”，该法人工强制崩落围岩松散垫层，以金属网假顶、铰接顶梁与高强度可缩性支架为支护结构，在这种支护结构下自上而下对矿体全面分层，以浅眼方式进行回采，虽然该法贫化率及损失率较低，但生产能力相应也小，对地表环境破坏大。专利CN101139930A公开了一种“高进路转低进路提前降低顶板的方法”采用下向进路胶结充填法，安全性好，贫化、损失率低，但进路采矿法工序复杂，作业循环快，管理复杂，生产能力小。对于中厚急倾斜破碎矿体，特别是矿体不稳固，且要求生产能力大、安全性高、贫损率低的矿体开采，目前尚无有效的开采方法。因此本发明的创新性体现在预构筑混凝土人工假顶假底，形成框架式防护结构，采用下向胶结充填法，实现中厚急倾斜破碎矿体的安全、高效与低贫损开采。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种安全、高效、生产能力大、低贫损的中厚急倾斜破碎矿体框架式人工假顶下向分段胶结充填法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的中厚急倾斜破碎矿体框架式人工假顶下向分段胶结充填法，将矿体按中段划分多个分段，沿矿体走向划分矿房矿柱；由脉外斜坡道、分段巷道、出矿联络横巷、脉内凿岩巷道及出矿溜井构成矿体无轨采准系统；分段凿岩巷沿脉布置，在分段凿岩巷内预先构筑高强度钢筋混凝土人工假顶；采用自上而下的回采顺序；本分段预筑的人工假底作为下分段或下中段矿体回采的人工假顶；矿体由位于底部的分段凿岩巷进行凿岩爆破出矿；采用中深孔凿岩，遥控铲运机出矿；矿房采完后，采用水泥尾矿胶结充填，形成胶结充填体；矿柱采完后，采用低配比的水泥尾矿胶结充填或素尾砂充填；回采时采场两侧的房柱或充填体与分段上下混凝土人工假顶假底，构成框架式安全防护结构，确保采场回采安全；工人在混凝土人工假顶保护下回采完框架内矿房后，开始回采本分段相邻矿柱，并可同时在人工假顶保护下回采下分段框架内对应矿房，之后再回采下分段对应矿柱；如此反复直至中段内房柱采完，之后即转向下中段回采。

按矿体中段划分2～4个分段，分段高度为10～20m，下向分段胶结充填回采；沿矿体走向划分矿房矿柱，先采矿房后采矿柱，采场宽度控制在15～25m，以减小顶板暴露面积；使用中深孔凿岩台车凿岩、遥控铲运机出矿等无轨高效设备提高机械化程度增大生产能力。

在分段上下脉内凿岩巷预先构筑人工假顶假底，其构筑方法为：在脉内巷内预留一层矿石垫层，巷道平场后，在垫层上铺层塑料薄膜，然后按设计铺上钢筋网和金属网，并用吊筋将底筋网连接到顶底板锚索或锚杆上；之后开始浇筑C25混凝土，厚度0.5～1.0m。

采取自上而下的回采顺序，工人在人工假顶保护下采完框架内矿房，矿房采空区用1∶8～12的水泥尾矿胶结充填，强度0.8～1.2MPa；矿房采充完后，开始相邻矿柱回采，用1∶12～1∶15水泥尾矿胶结充填；矿柱采充完后转向下分段回采，如此反复直至中段采完。

在构筑人工假顶假底前，用混凝土预先修筑出一条宽度为0.8～1.2m的充填回风巷，长度为1.8～2.2m，并在假顶混凝土内预留出一充填回风口；通过采场端部切割天井将上部假顶内预留的充填回风巷与脉内凿岩巷贯通，实现采场通风；出矿完毕后，通过该小巷进行充填。