[发明专利]一种覆盖岩集中注浆崩落回采的充填采矿法

说明书

本发明涉及一种覆盖岩集中注浆崩落回采的充填采矿法，针对新建地下矿，先采用空场法将最顶部两个无底柱分段崩落法分段高的矿体采空，再在采空区顶板部位采用爆破方法预先构造带悬吊梁拱形结构，爆破炸下的岩石和通过充填井补充的碎石和尾砂构成初始覆盖岩，再对初始覆盖岩集中注浆形成两个无底柱分段崩落法分段高厚度的注浆覆盖岩层，矿石采用无底柱分段崩落法回采，注浆覆盖岩层完全可以包裹新崩落的矿石，不但能阻止正面废石的混入，而且可以阻止由于顶部集中充填的碎石、尾砂直接穿过矿石的混入，实现在注浆覆盖岩层的保护下无贫化回采矿石，普遍适用于新建地下矿开采。

技术领域

本发明属于地下矿充填采矿技术领域，涉及一种覆盖岩集中注浆崩落回采的充填采矿法。

背景技术

地下采矿方法包括采准、切割和回采三项基本工序，按地压维护的方式分为空场采矿法、充填法和崩落采矿法三大类。

在当前绿色环保要求下，矿山都推荐使用充填法。比如传统的空场法，都需要进行嗣后充填，防止地表沉陷。充填采矿法是在大暴露面积下回采，安全性差，充填过程复杂，需要滤水、胶结养护等等工序，生产能力小，另外，存在成本高的缺点。

作为崩落法的代表，无底柱分段崩落法具有工艺结构简单、开采强度大、效率高、机械化程度高、安全、采矿成本低等优点，在世界范围内得到广泛的应用，但存在矿石损失贫化大和地表沉陷两大致命缺陷。

有没有更好的采矿方法，既安全，又成本低，生产效率还高，地表还不沉陷，

如果将无底柱分段崩落法存在矿石损失贫化大和地表沉陷的问题解决了，就基本达到上述要求。

下面分析无底柱分段崩落法矿石损失贫化大问题：

标准无底柱分段崩落法是将矿体划分为若干阶段，再将阶段用回采巷道划分为若干分段，由上向下逐个分段进行回采。分段的凿岩、崩矿和出矿等工作均在回采巷道中从回采巷道末端向回采巷道入端进行回退式回采，一次回采一个较小的崩矿步距。

崩落矿石在覆盖岩层下进行放矿，由于矿、岩直接接触，放出矿石的同时会混入岩石，导致矿石损失贫化大，覆盖岩层下放矿矿石损失贫化大的问题一直没有得到很好的解决，是困扰采矿界的一大难题。

覆盖岩层下放矿有正面、顶部、侧面三方面的覆盖岩废石混入，大量实践表明：正面覆盖岩废石混入最多，只要能阻止正面废石混入，将极大地降低矿石损失贫化。如果往覆盖岩里注浆，构建注浆覆盖岩，在注浆覆盖岩下放矿过程，可有效地阻止正面废石混入，从而解决无底柱分段崩落法放矿矿石损失贫化大的问题。

无底柱分段崩落法要在回采矿体上面形成一层注浆覆盖岩，对于已生产的矿山，在回采过程中要对覆盖岩注浆，只能在上分段给下分段覆盖岩进行注浆，由于安全的要求，上分段回采必须超前下分段20m以上，或逐层回采，注浆位置已经被覆盖岩覆盖，属于被覆盖岩封闭的区域，人还不能进入到注浆位置，又由于无底柱分段崩落法一次只回采一个较小的崩矿步距，随每次崩矿步距的回采，需要注浆的位置每次都变动，因此，无底柱分段崩落法注浆覆盖岩形成是一个覆盖岩封闭区域、远距离、位置变化的注浆问题，是一大难题。但是对于新建矿山，如果在无底柱分段崩落法构建覆盖岩时，在顶部直接对整个覆盖集中进行注浆，则比较容易，而且注浆覆盖岩厚度容易控制。

再分析无底柱分段崩落法地表沉陷问题：

无底柱分段崩落法随着矿石的放出，覆盖岩层上部将形成采空区。随着开采范围和开采深度的增加，采空区的面积也逐渐增大，当采空区顶板超过允许暴露面积时，采空区的顶板围岩发生破坏而崩落，顶板围岩的变形破坏持续向上发展，直至发展到地表，导致地表发生沉陷。

解决地表沉陷问题最有效的方法是对采空区进行充填，在采空区顶部通过充填井用废石、选矿尾砂等充填料充填至采空区。然而采空区充填存在充填体不能接顶的问题。由于采空区未完全接顶，最终顶板还会继续变形、沉陷，直至破坏地表。因此采空区充填接顶问题是解决无底柱分段崩落法地表沉陷问题的关键。