[发明专利]人工假顶下诱导崩落采矿方法

说明书

技术领域

本发明涉及采矿方法，特别涉及一种在人工假顶下诱导崩落采矿的方法。

背景技术

某矿业公司目前应用上向水平分层分段充填采矿法开采-300m～-180m中段的矿体。在-120m水平以上140多米厚的覆盖岩层中有第四纪覆土层(底板标高为-90m～-80m)和更新统流沙层(-60m～-50m)。如果采矿引起的塌陷破坏了第四纪覆土层或更新统流沙层，可能引起矿井淹没。

该公司目前-300m中段以上采场宽度一般为5～8m，局部达到15m；采场长度一般为25m，局部达50m。由于矿(岩)裂隙极其发育，其中，闪长玢岩裂隙间距为0.031m/条，矽卡岩为0.026m/条，大理岩为0.091m/条，铁矿石为0.0574m/条)，加上局部岩体遇水膨胀，且原岩应力比较大，采场拉底或采矿揭露顶板松散体后，如果不及时维护顶板，一般缓倾斜采场冒顶高度超过4～6m，急倾斜采场冒落高度达20～50m，个别采场甚至达到120～150m。

为了防止急倾斜采场过渡冒顶，避免损坏上部开采系统，尤其避免采矿引起的冒落、塌陷破坏第四纪覆土层或更新统流沙层而引起矿井淹没事故，特发明人工假顶下诱导崩落采矿方法。

发明内容

为了避免自然崩落或诱导崩落损坏上部开采系统，尤其避免自然崩落或诱导崩落引起第四纪覆土层或更新统流沙层遭破坏而引起矿井淹没事故，发明了一种人工假顶下诱导崩落采矿的采矿方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

人工假顶下诱导崩落采矿方法，沿矿体3走向在矿体3下盘掘进人工假顶的施工巷道1，在施工巷道1内垂直矿体3走向安装1～2层钢管桩2，并注浆加固顶板，形成人工假顶；然后在采场的一端联络道7沿走向向采场的另一端联络道8拉底5，并分别在离矿体3上盘边界和下盘边界各0.3-0.5m处沿矿体3倾向凿岩深孔4，预裂爆破切断矿体3与上下盘围岩的联系，避免围岩过渡自然冒落而增大贫化率。

为了爆破震动或裂纹扩展不损伤人工假顶，深孔4的孔底离人工假顶的距离不小于如下公式的设计值：

L=62[1+349033(0.0126z-1.7×104)St]re]]>

式中，L为爆破裂纹的扩展深度；z为声阻抗，z＝10⁶kg·m^-2·s^-1，查表取值；S_t为岩石抗拉强度；r_e为柱状装药半径。

人工假顶下诱导崩落采矿方法的另一个方案，沿矿体3走向在矿体3脉内掘进人工假顶的施工巷道1，在施工巷道1内沿矿体3两端向矿体3中间后退扩帮，扩帮到矿体3边界后布置钢筋笼9并混凝土胶结充填，如此用胶结钢筋混凝土置换矿体3，形成人工假顶；然后在采场的一端联络道7沿走向向采场的另一端联络道8拉底5，并分别在离矿体3上盘边界和下盘边界各0.3-0.5m处沿矿体3倾向凿岩深孔4，预裂爆破切断矿体3与上下盘围岩的联系，避免围岩过渡自然冒落而增大贫化率。

本发明中，人工假顶的厚度、钢管桩层数与密度或胶结钢筋混凝土的配筋，根据采场参数及原岩应力分布查设计手册，类似顶柱的设计方法进行设计，也可以精确地根据数值模拟结果进行设计。为了避免预裂爆破的深孔4损坏，凿岩后可以在孔内安装塑料套管保护深孔，装药时边装药边取出套管。

本发明与现有技术相比，具有的优点是：不仅能够自然冒落采矿而节省炸药消耗，而且可以成功隔断采场与上部中段的联系，避免矿体的自然冒落无限制地向上部扩展而损坏上部开采系统，或破坏上部隔水岩层。

附图说明