[发明专利]横撑支柱空场法的支护回采与充填新工艺

摘要

横撑支柱空场法的适用范围是急倾斜薄‑中厚矿体；矿块沿矿体走向布置，两侧的框架式人行天井作为人工间柱，中部设置溜井；矿块构筑人工顶柱，顶柱由顶板和横梁组成，该顶柱同时作为上中段的底柱和充填隔离层；矿块中不留任何支撑矿柱；矿块的开采程序是：自上而下，超前支护，分层回采，嗣后阶段充填；回采分层与支护分层为相同高度，一般取4～5米；回采矿房中，以溜井为中心，两侧划分为两个工作段，其中一个是备采工作段，另一个是回采工作段；每个工作段长度按不少于8～10天的回采矿量推算，或至少能满足备采工作段混凝土支护工程的初凝强度时间，并以此确定全矿块长度；该新工艺安全作业条件好，矿块生产能力大，能实现采矿损失率和贫化率两个零的指标。

主权项

1.横撑支柱空场法的支护回采与充填新工艺，其技术特征在于：矿块结构是：矿块沿矿体走向布置，两侧的框架式人行天井作为人工间柱，中部设置溜井，人工顶柱由横梁和顶板组成，作为上中段的底柱和充填隔离层；矿块的开采程序是：先完成溜井掘进和人工顶柱构筑，再拉开首层切割，然后自上而下，超前支护，分层回采，嗣后阶段充填；回采矿房中，以溜井为中心，两侧划分为两个工作段，其中一个是备采工作段，另一个是回采工作段；每个工作段长度按不少于8～10天的回采矿量推算，或至少能满足备采工作段混凝土支护工程的初凝强度时间，并以此确定全矿块的长度；矿块中备采工作段的主要作业项目是六个方面：其一，在待回采分层的顶面构筑钢筋混凝土的横撑支柱和贴边梁，横撑支柱要上下左右严格对应，以方便支护和嗣后充填，横撑支柱和贴边梁的规格根据该深度对应的承载负荷及适宜的安全系数计算确定，横撑支柱和贴边梁的底面应在浇筑时敷贴一层隔震板，若开沟浇筑时两侧面也要敷贴隔震板，以减轻回采爆破的震动破坏作用，贴边梁在浇筑时要预埋用于设置岩壁防护网的挂环或钩头；其二，构筑矿块两侧的下行式人行天井，该人行天井既是回采时期的主要安全通道，又是嗣后阶段充填作业的措施通道，要确保强度充分；其三，设置采空分层两侧的岩壁防护网，岩壁防护网为双层，内层是钢丝网或钢板网，网孔较密，外层是钢丝绳或钢筋，挂设在贴边梁的挂环或钩头上并涨紧，若遇围岩较破碎情况，需增加托板锚杆来补强岩壁防护网；其四，在横撑支柱上挂设吊床式防护棚；吊床式防护棚由轻便框架和至少两层网片组成，下层网片用细钢丝绳编制，网孔稍大，固定在框架上，上层网片的网孔加密，以拦挡碎石；其五，完成备采钻孔并进行孔口防护；孔口防护的方法是安设孔口套管和炮孔塞；其六，监测并维护矿房整体结构的稳定；推荐监测措施有：①在重要部位安设围岩变形报警装置，②在部分横撑支柱上安设变形报警装置，③随机用探照灯观察矿房支护情况，④根据吊床式防护棚的落石示踪对可能变形部位进行重点监护；矿块中回采工作段的主要作业内容有五个方面：其一是控制爆破：防护横撑支柱的最适宜的爆破方法是孔内隔离分段，孔底段按加强松动等级先爆，上部按减弱松动等级滞后落矿，保护岩壁防护网和吊床式防护棚时用防护板遮盖炮孔；其二是采场运输：利用横撑支柱挂设滑轮，用小绞车形成无极绳牵引系统，助力双轮手推车运矿；运输道路的整平方法是：改造风镐的冲击头，用于削平尖凸浮石，用钻机或风镐的钻杆连接振动板，振动碾压路面；其三是采场通风：由人行天井接长通风管，压入式通风排烟，污风由溜井上部的回风道排出；其四是矿体发育特殊部位的处理措施：对于矿体发育的局部膨凸或分枝，要采取适宜工艺将矿体全部采出，对凹陷挖掘、掏槽回采部位要增设局部充填和支护工程，以确保矿房整体结构的稳定；其五是引进无爆破开采新工艺；该横撑支柱空场法的回采作业条件较好，可以引进液压机械式开采工艺，进一步改善采矿环境，提高作业效率；矿块的采准和切割方式是：溜井上掘提前施工，创造出上部采准和切割的放矿和通风条件；顶柱的横梁和顶板位置要补强锚杆，锚杆与横梁和顶板的主钢筋连接；顶柱浇筑时预留回风硐口、人行硐口和必须的充填管道管口；两侧人行天井要下掘至首层切割高度，与顶柱一起浇筑；矿体厚度较大时切割工程分两期完成，第一期是在顶板浇筑前由溜井至人行天井先拉出一条切割槽，第二期是顶板封闭后利用切割槽形成矿体全宽度的切割空间；矿块的充填方法是：顶柱构筑完成后，即可对上中段的矿房进行阶段充填；充填之前的要完成的辅助设施有：砌筑回风道，构筑人行天井挡板，安设下中段充填管道管口，设置排水管道；首层充填厚度不小于顶板厚度的3倍，要采用较高强度的胶结充填，增加锚杆和钢筋对首层充填体补强；首层充填体之上，采用水砂充填或废石充填；要充分利用矿房的稳定结构，逐层设置充填管道和排水管道，条件许可时进入矿房，增设振动机械，以确保充填质量。