一种适用于厚大矿体的大能力高效率浅孔落矿工艺的制作方法

1.本发明属于矿物采掘技术领域，具体涉及一种适用于厚大矿体的大能力高效率浅孔落矿工艺。


背景技术：

2.在地下固体矿床的采掘过程中，通常设置高阶段、大跨度采场，采用中深孔或深孔落矿的方式进行厚大矿体的开采，例如分段空场法和阶段空场法，均是通过提高单次爆破的矿石量来提高采掘效率和采场生产能力。上述针对厚大矿体的落矿工艺虽然简单高效，但是普遍存在采空区规模庞大、顶板稳定性差、炮孔施工难度高、切割工艺复杂、落矿大块多、损失贫化难以控制等诸多问题，进而导致采场的综合效率降低、生产成本增加。
3.浅孔落矿工艺由于单次爆破量小，凿岩、爆破、通风和出矿循环较多，被认为生产能力小、效率低而不适用于厚大矿体的开采。实际上，随着采矿工艺技术和采掘装备的高速发展，浅孔落矿工艺在薄至中厚矿体开采中的应用已十分成熟，其采场综合效率与中深孔或深孔落矿差距不断缩小。同时，低阶段、小跨度的浅孔落矿工艺还具有采场安全性好、顶板处置容易、采切工艺简单、大块少、损失贫化小等诸多优点。
4.因此，基于厚大矿体的禀赋特征和开采技术条件，通过独立的回采单元划分，引进机动灵活的机械化采掘设备，开展针对性的采准、回采和充填工艺优化，开发一种适用于厚大矿体的大能力高效率浅孔落矿工艺，可有效解决现有中深孔和深孔落矿中存在的采空区规模庞大、顶板稳定性差、炮孔施工难度高、切割工艺复杂、落矿大块多、损失贫化难以控制等诸多问题，为提高厚大矿体的综合生产效率、降低开采成本开辟了新的途径。。


技术实现要素：

5.为解决厚大矿体开采过程中，高阶段大跨度采场中深孔或深孔落矿工艺存在的诸多不足，本发明提供一种适用于厚大矿体的大能力高效率浅孔落矿工艺，具有采场暴露面积小、顶板安全性好、机械化程度高、采准工艺简单、生产能力大、落矿大块少、损失贫化低等诸多优点。
6.为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是，一种适用于厚大矿体的大能力高效率浅孔落矿工艺，包括以下步骤：步骤一，独立回采单元划分。根据厚大矿体的禀赋特征和开采技术条件，将矿体在水平方向划分为连续盘区，盘区间留设间柱，每个盘区均为一个独立的生产单元；盘区内划分间隔布置的矿房和矿柱，每个矿房或矿柱均为一个独立的回采单元；步骤二，盘区采准工艺优化。采用脉外双主斜坡道开拓系统，各盘区采准斜坡道则布置在脉内并与主斜坡道连通；在采场中央和上盘围岩中布置充填回风井，用于采场通风和下放充填料浆，同时兼作采场的第二安全出口，相邻的矿柱和矿房共用一个充填回风井；在矿体上盘沿矿体走向布置充填回风巷道贯通各采场的充填回风井，形成通风回路；在矿体下盘沿矿体走向布置分段联络道，垂直矿体走向布置穿脉；
步骤三，机械化高强度开采。在盘区间柱脉内由穿脉掘进分层联络道连通采场，采用机动灵活的双臂凿岩台车钻凿水平炮孔，以下部预留的充填未接顶空间为自由面高效率地向下压采矿石；步骤四，矿石机械化扒装运。一步骤回采矿柱，二步骤回采矿房，采下矿石由高效率的扒装机直接扒装至大型运矿卡车上，然后通过斜坡道直接运至地表矿石堆场；步骤五，低成本自动化充填。合格的充填料浆在地表制备完成后，由充填钻孔经钻孔联络道、充填回风巷道和充填回风井进入采空区；一步骤矿柱采用普通胶结充填形成人工矿柱，二步骤矿房采用低强度胶结充填或非胶结充填以降低充填成本。
7.所述的一种适用于厚大矿体的大能力高效率浅孔落矿工艺，所述的步骤二中，盘区采准斜坡道与脉外主斜坡道、钻孔联络道、分段联络道连通，作为凿岩台车、扒装机、运矿汽车、材料设备及人员在不同分段和阶段之间实现自由快速移动的重要通道，最大坡度应≤12%。
8.所述的一种适用于厚大矿体的大能力高效率浅孔落矿工艺，所述的步骤五中，矿柱采用的普通胶结充填体7d抗压强度应≥1mpa。
9.所述的一种适用于厚大矿体的大能力高效率浅孔落矿工艺，所述的步骤五中，矿房、矿柱每次充填预留的未接顶空间应≥1.5m，为上部分层向下压采预留爆破补偿空间。
10.本发明的技术效果在于，通过独立回采单元划分、盘区采准工艺优化、机械化高强度开采、矿石机械化扒装运和低成本自动化充填，不仅解决了浅孔落矿采场生产能力小、不适用于厚大矿体开采的问题，还避免了高阶段大跨度采场中深孔或深孔落矿工艺存在的诸多不足，具有采场暴露面积小、顶板安全性好、机械化程度高、采准工艺简单、生产能力大、落矿大块少、损失贫化低等诸多优点。
附图说明
11.为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
12.图1为该工艺i—i剖面投影图；图2为该工艺i—ii剖面投影图；图3为该工艺iii—iii剖面投影图。
13.图中：1—盘区间柱；2—一步骤矿柱（普通胶结充填体）；3—二步骤矿房（低强度胶结或非胶结充填体）；4—盘区采准斜坡道；5—钻孔联络道；6—充填回风井；7—充填回风巷道；8—分段联络道；9—穿脉；10—分层联络道；11—盘区采准斜坡道。
具体实施方式
14.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。
15.本发明的一种适用于厚大矿体的大能力高效率浅孔落矿工艺，包括以下步骤：步骤一，独立回采单元划分。根据厚大矿体的禀赋特征和开采技术条件，将矿体在水平方向划分为连续盘区，盘区间留设间柱1，每个盘区均为一个独立的生产单元；盘区内
划分间隔布置的矿房3和矿柱2，每个矿房3或矿柱2均为一个独立的回采单元，见图1和图3；步骤二，盘区采准工艺优化。采用脉外双主斜坡道11开拓系统，各盘区采准斜坡道4则布置在脉内并与主斜坡道11连通；在采场中央和上盘围岩中布置充填回风井6，用于采场通风和下放充填料浆，同时兼作采场的第二安全出口，相邻的矿柱2和矿房3共用一个充填回风井6；在矿体上盘沿矿体走向布置充填回风巷道7贯通各采场的充填回风井6，形成通风回路；在矿体下盘沿矿体走向布置分段联络道8，垂直矿体走向布置穿脉9，见图1和图2；步骤三，机械化高强度开采。在盘区间柱1脉内由穿脉9掘进分层联络道10连通采场，采用机动灵活的双臂凿岩台车钻凿水平炮孔，以下部预留的充填未接顶空间为自由面高效率地向下压采矿石，见图2和图3；步骤四，矿石机械化扒装运。一步骤回采矿柱2，二步骤回采矿房3，采下矿石由高效率的扒装机直接扒装至大型运矿卡车上，然后通过斜坡道11直接运至地表矿石堆场，见图3；步骤五，低成本自动化充填。合格的充填料浆在地表制备完成后，由充填钻孔经钻孔联络道5、充填回风巷道7和充填回风井6进入采空区；一步骤矿柱2采用普通胶结充填形成人工矿柱，二步骤矿房3采用低强度胶结充填或非胶结充填以降低充填成本，见图2和图3。
16.以某矿山缓倾斜厚大矿体为例，其平均厚度为30m，平均倾角为10
°
，其开拓系统为双主斜坡道系统，采用本发明所述的一种适用于厚大矿体的大能力高效率浅孔落矿工艺进行开采，具体包括如下步骤：首先，独立回采单元划分：根据矿体产状将矿体在水平方向划分为连续的独立盘区，盘区间柱宽度为30m；盘区内划分间隔布置的矿房和矿柱，长度均为80m，宽度均为15m；其次，盘区采准工艺优化：施工盘区采准斜坡道与双主斜坡道连通，断面规格均为4.5m宽
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3.8m高，坡度为10%；在采场中央和上盘围岩中利用天井钻机施工直径为1.5m的充填回风井；在矿体上盘沿矿体走向布置充填回风巷道、矿体下盘沿矿体走向布置分段联络道、垂直矿体走向布置穿脉，断面规格均为4.1m
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3.6m；再次，机械化高强度开采：由穿脉掘进断面规格为4.1m
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3.6m的分层联络道，采用机动灵活的boomer 282双臂凿岩台车钻凿水平炮孔，以下部充填预留的未接顶空间为自由面向下高效率压采矿石，炸药单耗约为0.44kg/t，每米炮孔崩矿量为2.82t/m；下向和上向分层联络道的坡度分别为12%和20%；每个分段负责2个分层的回采，分层回采高度为4m，分段高度为8m；然后，矿石机械化扒装运：采下矿石由开入采场的高效率stb—120履带式扒装机（装载能力120m3/h）直接扒装至大型运矿卡车上，然后通过斜坡道直接运至地表矿石堆场；最后，低成本自动化充填：充填料浆由充填钻孔经钻孔联络道、充填回风巷道和充填回风井进入采空区；一步骤矿柱普通胶结充填体7d抗压强度1.2mpa，二步骤矿房采用非胶结充填，每次充填预留的未接顶空间为1.5m，为上部分层向下压采预留爆破自由面。
17.所述实施例的采切比仅为46.57m3/kt，回采率为90.87%，贫化率为3.98%，采场生产能力达617t/d。
18.上例所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人
员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改，等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。