一种适用于缓倾斜硬岩连续开采的机械化采矿系统的制作方法

1.本实用新型涉及采矿技术领域，具体涉及一种缓适用于缓倾斜硬岩连续开采的机械化采矿系统。


背景技术：

2.非煤矿山缓倾斜硬岩矿体一般采用钻爆法开采，如房柱法、全面法等空场采矿法或分层充填采矿法，主要采矿系统工程包括运输巷道、出矿联络道、出矿进路、人行通风材料井、天井联络道、溜井、装矿硐室等，采用台车或人工凿岩，火工炸药爆破，电耙或铲运机出矿，采切系统复杂且工程量大，采场结构尺寸小，回采循环时间长，劳动强度大，生产能力低，贫化损失大，资源浪费严重。
3.由于煤矿多为缓倾斜层状产出，煤矿综合机械化连续开采工艺为非煤矿山缓倾斜矿体高效采矿提供了新思路。综合机械化连续开采可通过采矿机、刮板输送机、转载机、液压支架等配套装备高效协同实现落矿、出矿、支护等工序连续作业，大幅提高生产效率，减少井巷工程量和工作人员。然而，对于非煤缓倾斜硬岩矿体，采矿机截割效率低，截齿磨损快，更换周期短，生产效率和成本均会大打折扣；同时，非煤矿床沉积产状较煤矿更为复杂，矿体底板起伏较大，导致常规煤矿综合机械化连续采矿工艺在非煤缓倾斜硬岩矿山难以适用。
4.另，针对本按提及的专业名词，本领域技术人员通常认定如下：
5.矿体走向：矿体层面与水平面交线的方向；
6.矿体倾斜方向：在矿体层面上与矿体走向垂直的方向；
7.缓倾斜硬岩：指矿体倾斜角度较缓≤30
°
，且矿体坚固性系数f＝5～10，厚度2～6m的环境。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的在于提供一种适用于缓倾斜硬岩连续开采的机械化采矿系统，主要适用于矿体坚固性系数f＝5～10，厚度2～6m的缓倾斜沉积型矿床连续高效开采。
9.本实用新型提供的这种采矿系统包括在所述矿体内布置的运输巷道、回风巷道、切割上山和切割平巷，所述运输巷道沿矿体走向在矿块下边界设置，所述回风巷道沿矿体走向在矿块上边界设置；沿矿体倾斜方向布置多个所述切割上山，沿矿体的走向布置多个所述切割平巷；
10.沿矿体倾斜方向布置有采矿机、刮板输送机和采矿工作面；所述运输巷道中布置有转载机和与所述转载机连接的运输胶带；所述采矿机设于所述刮板输送机上并与所述采矿工作面贴合，所述刮板输送机与所述转载机连接。
11.上述方案中，采切工程仅包括切割平巷和切割上山，并通过各采矿设备，采用综合机械化进行硬岩开采，大幅降低劳动定员和通风能耗，提高生产效率，实现“一矿一个工作面一套设备”的高效生产模式。
12.优选的，适用于缓倾斜硬岩连续开采的所述机械化采矿系统还包括破碎机，所述破碎机设于所述转载机和运输胶带之间。
13.优选的，矿体走向的反向侧为采空区，所述采空区与采矿工作面之间设有隔离挡墙。
14.优选的，所述回风巷道内设有充填管道，所述充填管道延伸至所述采空区内；通过所述充填管道向所述采空区内填充有充填体。
15.优选的，所述切割上山的两端与回风巷道和运输巷道贯通，所述切割平巷的两端与切割上山贯通。
16.优选的，所述采矿工作面上沿矿体倾斜方向布设有多个致裂孔，所述致裂孔内设有致裂棒。
17.优选的，所述致裂棒包括油缸、排布于所述油缸上的多个活塞、向所述油缸中注油的油管、以及将所述油缸中的油回流的回油管。
18.优选的，所述致裂孔在所述采矿工作面上布置有两排，呈v状设置。
19.优选的，所述致裂孔在所述采矿工作面的中央位置布置有一排。
20.与相关技术相比，本实用新型的有益效果为：可使采矿系统工程尽量布置在矿体脉内，降低废石采掘率；采切工程极其简单，仅包括切割平巷和切割上山，布置灵活且施工便利；采用液压致裂方法对硬岩矿体致裂松动，破坏矿体稳固性，降低矿体强度，使其满足采矿机高效削割落矿，降低矿石损失率；采用综合机械化方法进行硬岩开采，可大幅降低劳动定员和通风能耗，提高生产效率，实现“一矿一个工作面一套设备”的高效生产模式，采场综合生产能力达1500～2000t/d。
附图说明
21.图1为本实用新型提供的采矿系统的布置结构示意图；
22.图2为本实用新型的致裂孔在采矿工作面上单排布置示意图；
23.图3为本实用新型的致裂孔在采矿工作面上双排“v”形布置示意图；
24.图4为本实用新型中的致裂棒的结构示意图。
25.附图中：1-运输巷道；2-回风巷道；3-采矿工作面；4-切割上山；5-切割平巷；6-采矿机；7-刮板输送机；8-转载机；9-破碎机；10-运输胶带；11-充填挡墙；12-致裂孔；13-采空区；14-致裂棒；15-矿体；16-围岩；17-充填管道、141-油缸、142-活塞、143-油管。
具体实施方式
26.以下将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
27.某矿山开采规模60万t/a，采用地下开采方式。矿体平均倾角21
°
，平均厚度2.4m，走向长度2000m，埋深500m。矿石类型主要为硅化砂岩和硅化灰岩，平均抗压强度72.05mpa，顶底板围岩主要为灰岩，平均抗压强度61.57mpa。原设计采用条带式空场嗣后充填法开采，沿矿体倾斜布置条带式采场，采场宽度10m，高度为矿体厚度，长度50m，采场内留3
×
3m点
柱，点柱间距8m，采切工程包括出矿联络道、出矿进路、人行通风材料井、天井联络道、溜井、装矿硐室等，采切比高达12.5m/kt、119.3m3/kt。采用手持式yt-28风动凿岩机浅孔凿岩，2jp-30型电耙出矿，采场综合生产能力60～80t/d，矿石损失率12％。由于原采矿方法采切工程量多，劳动强度大，作业效率低，生产能力小，需要25～30个采场同时生产才能满足产能要求。为解决以上问题，提出一种适用于缓倾斜硬岩连续开采的机械化采矿系统。
28.沿矿体倾斜方向100～150m划分矿块长度，沿矿体走向100～120m划分矿块宽度；矿体厚度≤2～3m时单层回采；矿体厚度＞2～3m时分层回采，先回采下分层，回采结束后充填采空区，充填体强度不低于1.0mpa。
29.所述适用于缓倾斜硬岩连续开采的机械化采矿系统包括运输巷道1、回风巷道2、采矿工作面3、切割上山4、切割平巷5、充填挡墙11、充填管道17、致裂孔12、采空区13、致裂棒14、采矿机6、刮板输送机7、转载机8、破碎机9和运输胶带10。
30.所述运输巷道1、回风巷道2、切割上山4、切割平巷5均布置在矿体内，提高矿石回采率。沿矿体走向在矿块上边界布置一条回风巷道2，该巷道可同时作为上部矿块的运输巷道。在矿块下边界布置一条运输巷道1，该巷道可同时作为下部矿块的回风巷道。沿矿体倾斜方向布置多个切割上山4，相邻切割上山的间距100m。切割上山断面为2.0
×
2.0m，其两端与回风巷道2和运输巷道1贯通。切割上山4用作人员、材料和设备进出通道。
31.沿矿体走向布置多个切割平巷5，相邻切割平巷间距40～60m，切割平巷断面为2.0
×
2.0m，其两端与切割上山4贯通。所述切割平巷5用作施工致裂孔12及孔内加压致裂的采矿工作面3。
32.沿矿体倾斜方向布置采矿工作面3，采矿工作面3沿矿体走向方向推进。沿矿体倾斜方向布置采矿机6和刮板输送机7，在运输巷道中1布置转载机8、破碎机9和运输胶带10。所述采矿机6设于所述刮板输送机7上并与所述采矿工作面3贴合，所述刮板输送机7与所述转载机8连接，所述破碎机9设于所述转载机8和运输胶带10之间。
33.先用采矿机1对松动矿体削割落矿，截割深度600mm，沿采矿工作面3往复式落矿。割落矿石由刮板输送机7和转载机8接力运输至破碎机9，将大块矿石破碎至块度小于300mm，再由运输胶带10运至矿体中段的主溜井。采矿工作面3局部采用锚网支护。
34.所述采矿工作面3上沿矿体15倾斜方向施工致裂孔12。根据矿体硬度确定致裂孔布置形式：矿体15硬度较大时，可在采矿工作面3上布置两排致裂孔，呈“v”状布置，排距1.0～1.5m，孔距1.0～1.5m(如图3所示，图中排距l2＝1.0～1.5m，孔距l3＝1.0～1.5m)，致裂孔12外围为围岩16。矿体15硬度相对较小时，可在采矿工作面3的中央位置布置一排致裂孔，孔间距2～3m(如图2所示，图中排距l1＝2～3m，矿体厚度t≤3m)，致裂孔12外围为围岩16。在本实施例中，孔间距3m，孔深20m，通过上、下双向钻凿使每条致裂孔长度达到40。钻孔直径φ122mm，致裂棒14直径φ110mm。
35.采用液压的致裂棒14对矿体进行致裂松动。每次相邻8个孔自外向内同时致裂，保证相邻孔之间的矿体受到充分挤压，裂隙发展以致矿体破坏松动。致裂棒14动力源采用液压动力站，工作压力100mpa，液压动力站通过油管传输液压油至油腔，驱动多头千斤顶向外伸出与矿体接触，并逐渐将矿体挤裂破碎，降低矿体强度。
36.如图4所示，所述致裂棒14包括油缸141、排布于所述油缸141上的多个活塞142、以及向所述油缸141中注油的油管143及将油缸141中的油回流的回油管。使用时，将致裂棒14
插入致裂孔中，进油时，活塞142伸出，致使矿体破裂。
37.随着采矿工作面3沿矿体走向方向推进，矿体走向的反向侧为采空区13，沿矿体倾斜方向使用木板构建隔离挡墙11，所述隔离挡墙11设于所述采空区11和采矿工作面3之间，其采用锚杆加固。充填管道17从上部的回风巷道2接入采空区13内，采用尾砂按1：15灰砂比形成胶结的充填体18填充采空区13，充填泌水汇入下部运输巷道1的水沟。
38.采用以上技术方案后，某矿采场采切比仅为3.3m/kt、20.5m3/kt，为原技术方案的20％左右。生产能力可达到60万t/a，是原来条带式空场充填法采场生产能力的30倍，即全矿仅需一个采矿工作面即可满足产能要求。同时，矿石损失率≤2％，较原采矿方法降低了10％。
39.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。