[发明专利]无隔离墙主动接顶壁式充填采矿法

说明书

技术领域

本发明涉及矿石采矿作业技术领域，特别地，涉及一种缓倾斜、倾斜薄矿脉采矿或者厚大矿体的安全连续开采方法。

背景技术

缓倾斜极薄到薄矿体一般采用壁式崩落法、全面法、房柱法等进行开采。其中壁式崩落法由于效率低，木材耗量大，安全条件差，已经很少矿山采用。全面法和房柱法由于需要留设大量的矿柱，并且矿柱回采条件极差，不利于资源的充分利用。这类矿体越来越多的采用充填开采法进行回采。

壁式充填采矿法具有生产能力大，采幅容易控制，成本低，是回采这类矿体较好方案。该法先划分为盘区，在盘区内沿采场长度方向划分分条(分条宽度根据矿岩稳固性确定)，凿岩采用手持式浅孔凿岩机或凿岩台车，回采时采场沿长度逐条连续回采，回采一分条即跟随充填一个分条，并在回采的下一分条与已采分条间架设连续充填挡墙，将已采分条分隔为预留切割巷和充填空间，下一循环回采以预留切割巷为自由面回采落矿。该法需要构筑连续充填隔离墙，构筑工艺复杂，构筑工程量大，劳动强度大，机械化程度低，连续长挡墙的可靠性差，容易发生漏浆事故，造成井下环境污染，安全事故等。连续墙构筑施工工期长，用混凝土或者砖砌挡墙，均需养护达到一定强度，才能开始充填作业，影响整个循环周期。充填挡墙材料一般无法全部回收利用，木材等消耗量大，浪费资源。连续墙的构筑均在空区内，连续墙的构筑时间越长，安全性愈差。充填接顶难，不能充分发挥充填体的承载作用，容易造成空区大面积悬顶、顶板离层破坏等，后续开采矿体受压增大，造成矿体损伤；现用充填方法，充填完成后，顶板下移后才被动的提供支撑力，充填体不能及时提供给顶板初撑力，造成顶板在充填后还继续发生严重损伤，影响后续回采过程的安全和资源回收。

发明内容

本发明提供了一种无隔离墙主动接顶壁式充填采矿法，以解决现有针对缓倾斜极薄到薄矿体的开采方法，需要构筑连续充填隔离墙，连续墙的构筑均在空区内，连续墙的构筑时间越长，安全性愈差；连续墙的构筑工艺复杂，工期长；充填接顶难，不能主动接顶，不能发挥充填体主动承载作用，造成后续开采矿体受压增大，造成矿体及顶板损伤，影响回采安全和资源回收的技术问题。

本发明提供一种无隔离墙主动接顶壁式充填采矿法，包括以下步骤：a、对采场进行盘区式划分；b、盘区内以切割巷为起采线侧向回采，回采后形成采空区；c、采空区充填时，采用气囊将空区划分为预留切割巷和充填空间；d、在充填空间铺设充填袋，采用管道输送充填料浆充填，在充填过程中利用气囊进行加压、卸压、激振中的至少一种操作方式促进料浆的流平，料浆充满后且在充填料浆终凝前向气囊内加压，以使气囊膨胀并挤压充填料浆，使得充填料浆密实，并实现主动完全接顶充填；e、拆除气囊形成下一回采区域的爆破补偿空间或回采自由面。

进一步地，步骤c的具体实施步骤为：沿回采自由面长度方向每2m～10m安装一根用于铺设气囊的支柱；支柱安装完成后，将气囊铺设在预留切割巷侧，然后利用井下高压风或空压机对气囊进行充气，达到设计压力，即可开始充填准备工作；气囊为橡胶气囊，气囊规格根据预留切割巷确定；气囊长度为2m～80m，宽度为0.2m～5m，高度为0.2m～5m；气囊首选采用单条，当单条气囊不能满足要求时，采用多条气囊叠放；在气囊靠近充填空间侧设置导水板，提高充填料浆泌水速度，缩短充填料浆凝结时间。导水板还可以采用导水膜材或者管道。

进一步地，步骤d的具体实施步骤为：在充填空间两端架设透水充填挡墙，采用胶结充填料浆对充填空间进行充填；充填空间灌满胶结充填料浆后，在胶结充填料浆终凝前，采用井下高压风或空压机向气囊内加压，使气囊体积膨胀向充填体施加一个侧向的挤压力，从而实现主动完全接顶充填，并且充填体提供顶板初撑力，发挥充填体的主动承载作用；同时充填体受压起到密实充填体的作用，有利于提高充填体的强度。

进一步地，充填空间的充填采用袋式充填与气囊相结合的方式进行充填，充填袋按照充填空间尺寸加工而成，充填袋由土工布、蛇皮袋或透水不透骨料的膜材加工而成，充填空间充填时，在充填空间内布置充填袋，充填袋挂设于支柱上，气囊设于预留切割巷侧；或者气囊设于预留切割巷侧，充填空间直接进行充填；气囊表面喷刷脱模剂，以方便气囊脱模。

进一步地，步骤e的具体步骤为：当充填体养护达到设计强度要求，拆除临时充填挡墙，排空气囊，移除气囊，充填空间内的气囊移除后的空腔作为下一循环回采的爆破补偿空间或回采自由面。

进一步地，步骤a中区域划分具体为：对采场采取盘区式划分，盘区内以切割巷或预留切割巷为起采线再划分分条；分条回采后形成空区。