超前卸压无矿柱连续化采矿方法与流程

本发明涉及采矿，具体涉及一种超前卸压无矿柱连续化采矿方法。

背景技术：

1、相关技术中，地下采矿以充填法为主，根据矿体赋存条件采用进路式或空场嗣后充填工艺。随开采深度增加，高地压引发围岩大变形与岩爆，缺乏有效卸压开采技术。出矿依赖铲运机转运至溜井、电机车运输及粗碎提升，工序复杂，任一环节故障均影响出矿效率，缺少井下连续运输系统。现行空场嗣后充填法需留设矿柱，回收难度大，造成资源损失。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本发明的实施例提出一种从根本上缓解高地压引发的围岩大变形与岩爆风险，提升回采安全性的一种超前卸压无矿柱连续化采矿方法。

3、本发明实施例的超前卸压无矿柱连续化采矿方法适用于倾角大于55°、厚度大于100m的急倾斜厚大金属矿床，包括以下步骤：s1、矿体划分：将矿体沿高度方向划分为多个中段，每个中段划分多个分段，在中段平面上，沿矿体走向将矿体划分为多个盘区，每个盘区划分为多个采区，每个采区划分为多个采场，所述采场的长轴方向垂直于矿体走向；s2、采准工程布置：在矿体的上盘和下盘分别布置上盘沿脉巷道和下盘沿脉巷道，在采区内掘进与所述上盘沿脉巷道和所述下盘沿脉巷道贯通的采区出矿巷道，在采区出矿巷道一侧掘进采场出矿进路，并形成与所述出矿巷道平行布置的底部凿岩巷道，在各分段平面上布置分段凿岩巷道；在各分段平面上布置上盘分段沿脉巷道和下盘分段沿脉巷道，并通过分段凿岩巷道连接所述上盘分段沿脉巷道和下盘分段沿脉巷道；s3、超前卸压：在盘区采场回采前，先在盘区采场靠近上盘的边界处形成贯通整个中段的切割槽，所述切割槽阻断深部水平高地应力的传递路径，在盘区采场形成应力阴影区；s4、无矿柱连续回采：盘区内的采场在所述应力阴影区内，按照预定的开采顺序，从切割槽处向上盘或下盘方向连续推进回采，且盘区及采场之间不预留矿柱，其中，先回采的采场为一步骤采场，相邻的后回采采场为二步骤采场；采场回采时，在所述分段凿岩巷道内以切割槽为自由面进行分段爆破，实现后退式回采；s5、采场充填：一步骤采场矿石回采完毕后，立即对其进行充填，形成充填体；s6、相邻采场回采：在一步骤采场的充填体达到预定强度后，对与一步骤采场相邻的二步骤采场进行回采，回采时二步骤采场的两侧均为充填体，并根据充填体的稳定性实时调整二步骤采场的采场长度；s7、连续出矿：采场爆破后，采用铲运机将矿石运出并卸载至移动式破碎机，经破碎后通过移动式胶带运输机转运至布置于上盘沿脉巷道或下盘沿脉巷道内的胶带运输机，以实现矿石的连续运输；s8、充填处理：采场回采完毕后，通过充填系统对采空区进行充填。

4、本发明实施例的超前卸压无矿柱连续化采矿方法通过切割槽超前卸压，有效阻断深部高水平地应力传播，形成应力阴影区，从根本上缓解高地压引发的围岩大变形与岩爆风险，提升回采安全性。采用无矿柱连续化回采，盘区及采场间不预留矿柱，大幅提高资源回收率，减少矿石损失。将铲运机、移动式破碎机与移动式胶带运输机组合，构建井下连续运输系统，取代传统“铲运机—溜井—电机车—粗碎提升”的间断式流程，显著降低环节故障对出矿效率的影响，提升整体出矿能力。先采后充、采充交替的“一步骤—二步骤”作业模式，利用充填体既支撑采空区围岩又作为相邻采场回采的侧向自立面，在保障安全的前提下实现采充并行、连续推进，提高开采效率，同时本发明的方法对急倾斜厚大矿体具有较强的适应性。

5、在一些实施例中，在步骤s1中，所述中段高度为60～80m，每个中段划分2～3个分段，分段高度为25～30m，所述采区宽度为15～20m，盘区宽度为120～200m，所述采场长度为40～60m。

6、在一些实施例中，在步骤s2中，所述分段凿岩巷道的间距与采场宽度一致，为15～20m，且布置于采场的中间位置，分段凿岩巷道两端分别连接所述上盘分段沿脉巷道和下盘分段沿脉巷道；所述采区出矿巷道位于底部结构的桃型体结构中部，一条出矿巷道服务于相邻的两个采区，所述底部凿岩巷道与采场出矿进路相连通，所述分段凿岩巷道的间距与采场宽度一致。

7、在一些实施例中，在步骤s3中，所述切割槽的宽度为2～3m，所述切割槽形成过程包括以下步骤：在盘区采场的分段凿岩巷道内，沿平行于矿体走向的方向掘进贯通多个采场的切割巷道；在切割巷道中部钻凿切割天井；以切割天井和切割巷道为自由空间，在切割巷道内钻凿上向竖直炮孔并爆破，形成切割槽；爆破产生的矿石部分或全部运出，为下一次分段切割槽爆破预留补偿空间。

8、在一些实施例中，在步骤s3中，所述切割槽为竖直切割槽或倾斜切割槽；当矿体上盘围岩不稳固时，采用竖直切割槽，并在上盘处预留三角矿体以支撑上盘围岩，所述三角矿体在采场回采完毕且对上盘围岩预加固后进行回采；当矿体上盘围岩稳固时，采用沿着矿岩交界面形成的倾斜切割槽。

9、在一些实施例中，在步骤s3中，所述切割槽的形成与盘区采场的回采同步进行，且所述切割槽沿矿体走向的推进速度超前于采场的回采速度，以确保所述切割槽的长度始终大于正在回采的采场宽度总和的1.5～2倍。

10、在一些实施例中，在步骤s4中，盘区内采场按照从上盘向下盘的顺序推进，且采用隔三采一或隔一采一的开采顺序，即同步回采的采场之间间隔1～3个未回采的采场；采场内部按照自上而下的分段顺序进行回采，上部分段超前下部分段1～2个爆破循环，超前距离为1.5～4m。

11、在一些实施例中，在步骤s4中，所述分段爆破为在分段凿岩巷道内钻凿上向扇形炮孔，排间距为1.5～2m，以切割槽为自由面，每次爆破1～2排炮孔，进行后退式回采；在采场下部分段，在底部凿岩巷道内布置上向扇形炮孔，并预留8～15m的三角矿柱以保护采区出矿巷道和出矿进路，以使相邻两个采场回采完毕后形成桃型底部结构。

12、在一些实施例中，在步骤s7中，所述移动式破碎机和所述移动式胶带运输机布置在靠近上盘沿脉巷道或下盘沿脉巷道的出矿巷道内；铲运机将采场出矿进路出矿口处的矿石铲出后，后退至出矿巷道并卸载至所述移动式破碎机，破碎后的矿石经移动式胶带运输机转运至所述上盘沿脉巷道或下盘沿脉巷道内的胶带运输机，再经井下矿仓和斜井胶带运输机提升至地表。

13、在一些实施例中，在步骤s5或s8中，所述充填系统依托位于采场上方20～25m处的上一中段的分段凿岩巷道作为充填水平巷道，从充填水平巷道向下钻进直径250～400mm的充填钻孔至采空区，通过充填钻孔进行充填；充填过程中采用钻孔摄像、钻孔三维激光扫描或探地雷达对充填料浆的胶结及接顶情况进行检测，并根据检测结果增补充填钻孔以优化充填接顶效果；在采场及三角矿柱、桃型底部结构全部回采完毕后，采用充填料浆进行最终充填。

1.一种超前卸压无矿柱连续化采矿方法，其特征在于，适用于倾角大于55°、厚度大于100m的急倾斜厚大金属矿床，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的超前卸压无矿柱连续化采矿方法，其特征在于，在步骤s1中，所述中段高度为60～80m，每个中段划分2～3个分段，分段高度为25～30m，所述采区宽度为15～20m，盘区宽度为120～200m，所述采场长度为40～60m。

3.根据权利要求1所述的超前卸压无矿柱连续化采矿方法，其特征在于，在步骤s2中，所述分段凿岩巷道（11）的间距与采场宽度一致，为15～20m，且布置于采场的中间位置，分段凿岩巷道（11）两端分别连接所述上盘分段沿脉巷道（13）和下盘分段沿脉巷道（14）；所述采区出矿巷道（6）位于底部结构的桃型体结构（7）中部，一条出矿巷道（6）服务于相邻的两个采区，所述底部凿岩巷道与采场出矿进路（5）相连通。

4.根据权利要求1所述的超前卸压无矿柱连续化采矿方法，其特征在于，在步骤s3中，所述切割槽（15）的宽度为2～3m，所述切割槽（15）形成过程包括以下步骤：

5.根据权利要求1所述的超前卸压无矿柱连续化采矿方法，其特征在于，在步骤s3中，所述切割槽（15）为竖直切割槽（15）或倾斜切割槽（15）；当矿体（3）上盘围岩不稳固时，采用竖直切割槽（15），并在上盘处预留三角矿体（9）以支撑上盘围岩，所述三角矿体（9）在采场回采完毕且对上盘围岩预加固后进行回采；当矿体（3）上盘围岩稳固时，采用沿着矿岩交界面形成的倾斜切割槽（15）。

6.根据权利要求1所述的超前卸压无矿柱连续化采矿方法，其特征在于，在步骤s3中，所述切割槽（15）的形成与盘区采场的回采同步进行，且所述切割槽（15）沿矿体（3）走向的推进速度超前于采场的回采速度，以确保所述切割槽（15）的长度始终大于正在回采的采场宽度总和的1.5～2倍。

7.根据权利要求1所述的超前卸压无矿柱连续化采矿方法，其特征在于，在步骤s4中，盘区内采场按照从上盘向下盘的顺序推进，且采用隔三采一或隔一采一的开采顺序，即同步回采的采场之间间隔1～3个未回采的采场；采场内部按照自上而下的分段顺序进行回采，上部分段超前下部分段1～2个爆破循环，超前距离为1.5～4m。

8.根据权利要求1所述的超前卸压无矿柱连续化采矿方法，其特征在于，在步骤s4中，所述分段爆破为在分段凿岩巷道（11）内钻凿上向扇形炮孔（8），排间距为1.5～2m，以切割槽（15）为自由面，每次爆破1～2排炮孔（8），进行后退式回采；在采场下部分段，在底部凿岩巷道内布置上向扇形炮孔（8），并预留8～15m的三角矿柱以保护采区出矿巷道（6）和出矿进路（5），以使相邻两个采场回采完毕后形成桃型底部结构。

9.根据权利要求1所述的超前卸压无矿柱连续化采矿方法，其特征在于，在步骤s7中，所述移动式破碎机（18）和所述移动式胶带运输机（16）布置在靠近上盘沿脉巷道（1）或下盘沿脉巷道（2）的出矿巷道（6）内；铲运机（17）将采场出矿进路（5）出矿口处的矿石铲出后，后退至出矿巷道（6）并卸载至所述移动式破碎机（18），破碎后的矿石经移动式胶带运输机（16）转运至所述上盘沿脉巷道（1）或下盘沿脉巷道（2）内的胶带运输机（12），再经井下矿仓和斜井胶带运输机（12）提升至地表。

10.根据权利要求1所述的超前卸压无矿柱连续化采矿方法，其特征在于，在步骤s5或s8中，所述充填系统依托位于采场上方20～25m处的上一中段的分段凿岩巷道（11）作为充填水平巷道，从充填水平巷道向下钻进直径250～400mm的充填钻孔（4）至采空区，通过充填钻孔（4）进行充填；充填过程中采用钻孔摄像、钻孔三维激光扫描或探地雷达对充填料浆的胶结及接顶情况进行检测，并根据检测结果增补充填钻孔（4）以优化充填接顶效果；在采场及三角矿柱、桃型底部结构全部回采完毕后，采用充填料浆进行最终充填。