[发明专利]端部放砂采场提高充填接顶率的结构布置方式

说明书

本发明公开了一种端部放砂采场提高充填接顶率的结构布置方式，沿矿体走向每隔40～80m布置一个采场(1)，两相邻采场(1)间留间柱(2)；在间柱(2)内布置充填斜井(3)，将充填主管(4)吊挂在充填斜井(3)的巷道顶板，自充填斜井(3)靠近采场(1)顶部区域向采场(1)掘充填联络巷道(5)，并将充填支管(6)接入采场(1)内；在凿岩巷道内向各分区的采场凿炮孔，通过逐区加深炮孔深度的方法在采场(1)顶部形成阶梯式放砂槽，在凿岩巷道向端部放砂点后退式爆破，矿石落入凿岩巷道内，采用铲运机运至溜井卸矿；采场回采结束后，对空区进行分次充填，充填接顶率可达100％，确保充填效果，有效控制了地压活动，保障回采过程中的安全。

技术领域

本发明属于地下矿山充填开采技术领域，具体涉及一种提高地下矿山采场充填接顶的采矿结构布置方式，特别适合采用在充填法开采采用端部放砂方案的矿山中应用，可在黑色、有色、化工等非煤固体矿山地下开采中广泛应用。

背景技术

随着地下矿产资源地不断开采，留下了大量采空区，采空区分布范围广，隐蔽性强，规整性差，空间形态变化大，顶板冒落坍陷情况难以预测，属于矿山重大安全隐患，由此引发了多次矿山安全事故。

随着采矿技术的进步和生态环境保护的要求，充填采矿法已经成为有色、黑色、化工、黄金等矿山开发利用的首选方法。国家矿山安全监察局2022年2月8日印发《关于加强非煤矿山安全生产工作的指导意见》的通知，明确“新建金属非金属地下矿山应当采用充填采矿法，不能采用的要进行严格论证。”充填采矿法最大的优点在于能够适应各种复杂多变及围岩条件较差的矿体开采，能够最大限度地提高采矿矿石回收率和降低贫化率，并能有效控制地压活动，保证安全生产，同时最大限度地实现对地表环境的保护。

综合国内外矿山充填情况，考虑安全的因素，充填巷道及放砂管路一般不布置在采空区正上方，多布置在采场一端的间柱内，采取端部放砂方案。基于以下几方面主要因素，充填不接顶现象普遍存在，且始终未能很好解决：

(1)充填料浆固结沉降。一方面充填料浆充满空区后，由于料浆分层离析，固体颗粒逐渐下沉，迫使大部分水离析在充填体表面并以径流的方式脱除，将在充填体表面和顶板之间形成空间。另一方面固体颗粒间空隙中的重力水通过渗透方式排除后，充填体还会沉降。因料浆脱水固结造成充填体收缩率达5％～22％。

(2)充填料浆自流坡度。充填料浆在采场流动过程中因其内骨料出现沉降，从一端充填管道放砂口到采场另一端将形成自流坡度，充填料浆流动性越差，其坡度就越大。当充填管道放砂口一端接顶时，由于自流坡度的影响，导致采场另一端不能完全接顶。以料浆浓度60～68％为例，其自流坡度通常在4～8％之间，若充填采场长度50m，放砂口一端完全接顶时，另一端尚有2～4m空间未接顶。

(3)充填料浆浓度过低和滤水速度慢。过低的料浆浓度，容易导致充填料离析分层，增大自然坡积角。同时大量的积存水难以及时排出，占据充填空间，阻碍充填接顶。

此外，充填管清洗水排入、采场顶板不规则以及人为因素均将影响采场充填接顶效果。由于采场充填接顶直接关系到充填体的质量，以及采场的生产安全，如果充填接顶不好，会造成充填体或围岩冒落。

因此，如何提高采场充填接顶率，尤其提高端部放砂采场充填接顶，是充填法开采矿山面临和亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的充填接顶率不好、充填结顶率较低、充填体质量较低并影响采场生产安全的技术难题，针对采用端部放砂充填采场的特点，而提供一种充填接顶率高、能够有效控制地压活动、确保采矿生产安全的端部放砂采场提高充填接顶率的结构布置方式。