[发明专利]平底结构分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿法

说明书

本发明涉及金属、非金属矿的开采技术领域，具体地说是一种适合于回采急倾斜及倾斜矿体的平底结构分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿法。本发明的采矿方法适用于厚矿体及极厚矿体、矿体下盘边界和底板围岩接触面摩擦力比较小、矿石流动性较好、矿石下盘移动角在30°以上的急倾斜及倾斜金属和非金属矿体的开采。实现了分段空场采矿，嗣后充填空区，既有崩落法的采矿高效率，又具有充填法的安全性。开采环境安全，采空区利用充填法处理，提高了矿石回采率，降低矿石贫化率。

技术领域

本发明涉及金属、非金属矿的开采技术领域，具体地说是一种适合于回采急倾斜及倾斜矿体的平底结构分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿法。

背景技术

传统采矿方法尤其是开采矿体上覆高承压含水层，且含水源补给充足，矿床疏干影响周边村民灌溉和饮用水，容易引起社会和环境问题；而地表为耕地、道路，不允许塌落，需严格保护地表，类似于“三下”开采问题更多，无法实现该类矿体的安全高效连续低成本开采。不少矿山只能采用分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿法或者房柱法以及房柱充填采矿法开采。但“分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿法”一般应用于矿体稳固，矿体赋存状态为急倾斜矿体，即矿体倾角大于55°，便于从最下面一个分段集中出矿，其他辅助分段只负责凿岩、装药爆破，松动出矿；在倾斜（矿体倾角在30°～55°）矿体中应用“分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿法”存在矿体下盘损失和贫化的问题，同时还存在顶板暴露面积大，采充循环时间长，回采矿房顶板容易抽冒，安全风险高等问题；而房柱法采空区采用矿柱支撑，后期容易导致顶板冒落，地压显现后加大其他矿房的开采难度；房柱充填采矿法存在回采率低等问题。

因此，复杂环境同时矿体稳固性为中等稳固、急倾斜及倾斜极厚矿体矿体的开采存在着效率、安全、成本、贫化和损失之间的对立统一矛盾。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种适合于回采急倾斜及倾斜矿体的平底结构分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿法优化方案，此采矿方法适用于矿体上覆高承压含水层等“三下”开采的矿体，矿体顶板稳固，矿体底板围岩不稳固，矿体为中等稳固，矿体和矿体之间夹石软硬互层，节理裂隙发育，具有明显似层状结构，致矿体、夹石及顶底板围岩力学强度有明显的差异性的矿体。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种平底结构分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿法：

适用于矿体上覆高承压含水层“三下”开采矿体，矿体顶板围岩稳固，矿体底板围岩不稳固，矿体为中等稳固，矿体和矿体之间夹石软硬互层，节理裂隙发育，具有明显似层状结构，致矿体、夹石及顶底板围岩力学强度有明显的差异性的矿体，适用于矿体水平厚度大于40m，走向长，倾角大于55°的急倾斜矿体，以及矿体下盘边界和底板围岩接触面摩擦力比较小，矿石流动性较好，矿石下盘移动角在30°以上的、倾角为30～55°的倾斜矿体中金属和非金属矿体的开采。

矿块沿矿体走向布置，长48～64m，宽为矿体水平厚度，矿体中段内自上向下划分为第一分段、第二分段和第三分段；

运输中段位于第三分段下方，运输中段负责矿石的运输，铺设轨道和架线后利用电机车牵引矿车运送矿石；运输中段底板距离第三个分段底板作为底柱；

每个矿块沿矿体走向划分为四个矿房，分别为A、B、C、D矿房和一个间柱；每个矿房沿垂直矿体走向的方向自矿体下盘方向往上盘方向划分为三部分回采单元，分别为第一部分回采单元、第二部分回采单元、第三部分回采单元，将每个矿块共计划分为12个回采单元，分别为①回采单元、②回采单元～⑫回采单元，其中第一部分回采单元和第二部分回采单元的三个分段一起参与回采，第三部分回采单元第二分段和第三分段参与回采；

充填中段位于运输中段上部，且位于第一部分回采单元和第二部分回采单元的顶部，充填中段底板距离运输中段底板间（矿体中段高度）用于布置充填工程和充填管路，作为矿块各个回采单元回采结束后从采空区顶板进行下放充填料浆接顶充填；