一种适用于磷矿残矿回采的水平浅孔留矿房柱法的制作方法

1.本发明属于矿山采矿方法技术领域，尤其涉及一种适用于磷矿残矿回采的水平浅孔留矿房柱法。


背景技术：

2.开采磷矿这类缓倾斜矿体时，在充填采矿技术成本较高的情况下，往往采用浅孔房柱法进行回采。一般来说，磷矿的开采往往是自下而上从、中磷层(ph2)及上磷层(ph3)下磷层(ph1)依次进行开采。受赋存条件、凿岩、出矿、支护等方面的制约，难以实现该类型矿体的安全、高效、经济开采，同时受顶板管理与支护的限制，往往只回采了矿体中品味较高的下磷矿(ph1)位置，并未将矿石采干净，造成了大量宝贵矿产资源的浪费。如何高效、安全地回收复杂采空区下的残留矿体对矿山企业矿产资源的充分利用、矿山服务年限的延长等都具有重要现实意义。残矿回收研究与实践也日趋受到人们的关注。
3.针对这类由于下部矿体已开采完毕而存在采空区的的缓倾斜磷矿残矿矿体，采用常规的采矿方法和现有的技术水平回采作业安全性差，回采难度极大，残矿回采的效果不佳，探索复杂采空区下残留矿层低耗、安全、高效的回收方法，势在必行。
4.因此，亟需研究一种适用于磷矿残矿回采的水平浅孔留矿房柱法，以满足上述需求。


技术实现要素：

5.针对这种下层存在采空区的缓倾斜磷矿残矿开采难题，本发明提出了一种适用于磷矿残矿回采的水平浅孔留矿房柱法，能够有效解决该类型矿体回采作业安全性差、回采效率低，回采难度大的难题。
6.基于上述问题，本发明采用如下技术方案：
7.一种适用于磷矿残矿回采的水平浅孔留矿房柱法，其特征在于：具体步骤如下：
8.步骤s1.确定采场结构参数：
9.依据矿山产量和技术条件确定矿房的大小并预设矿柱位置，对于工程环境不稳定的区域，两相邻矿柱间留设“门”型矿柱；
10.步骤s2.采准、切割：
11.沿中段运输巷道向矿体开凿行人通风联络道，通过行人通风联络道开拓巷道到达采空区，在矿房上方的端部向上开拓切割槽，水平逐步形成贯穿磷矿矿层的切割天井，进行完落矿、运搬流程后，逐步开拓形成切顶层凿岩平巷，沿倾向方向自下而上每隔一定距离布设一条凿岩平巷；
12.步骤s3.回采；
13.(1)回采顺序
14.走向方向上，由两端向中间开采，倾向方向上，由上至下进行开采；
15.(2)凿岩爆破
16.在切割槽施工完毕后，作为最初始的爆破自由空间，在所述切割槽处沿矿体走向方向布置水平炮孔进行爆破，在切割槽出给开采矿体布置好水平炮孔后进行爆破，对于磷矿的多层沉积矿层，沿走向前进式爆破，同时沿着矿层由下至上爆破，下部矿层开采要超前于上部；
17.(3)通风
18.爆破作业后，进行爆破气体排放工作；
19.(4)平整矿石
20.步骤s4.重复上述步骤2～3次，矿石堆积形成原始的作业空间；
21.步骤s5.矿石运搬；
22.步骤s6.干式充填
23.步骤s7.
24.依据步骤s1计算的采场结构参数预留矿柱，同时确定采场充填作业面与爆破工作面间最大跨度，重复步骤s3到步骤s6。
25.进一步地，所述步骤s1中，对于工程环境复杂的区域，将采空区上部两矿层的矿柱之间的部分矿体作为顶板，不进行开采，采空区的原始矿柱作为支护，从而形成外型呈门型的门型矿柱。
26.进一步地，所述门型矿柱顶板厚度范围为10-10.5m。
27.进一步地，所述切顶层凿岩平巷宽度为2-3m。
28.进一步地，所述步骤s3中的凿岩爆破，针对由于下部存在采空区而采取的自下而上的开采顺序，通过以原有采空区作为工作面，向上开拓切割槽问顶，然后在切割槽内沿着走向方向打水平扇形炮孔，以切割槽为补偿空间进行水平浅孔爆破，以爆破矿堆作为工作平台，继续向上拉槽，逐步提高拉槽高度，然后水平打孔爆破，最后大规模连续出矿。
29.进一步地，所述步骤s6中,干式充填具体为重复使用在已开采分段水平的废石或废石场石料进行充填，并覆盖混凝土加固充填区。
30.进一步地，所述步骤s7中，重复步骤s3到步骤s6，盘区中会逐步形成有三个的阶段区域在连续同时进行工作的状态，沿着回采方向依次是为干式充填区域、运矿区域、开采落矿区域。
31.与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：
32.1.该种水平浅孔留矿房柱法切割掏槽后采取的水平浅孔爆破，相对于竖直炮孔，可以使得爆堆更加集中，大大降低了矿石飞散的范围，提高了爆破的安全性；
33.2.该种水平浅孔留矿房柱法，采用留矿法和房柱法相结合，综合两者的优点，使用浅孔进行回采，机动灵活，有助于剔除夹石，控制贫化率，保证回收率。
34.3.该种水平浅孔留矿房柱法，可以结合复杂工程环境，充分利用采空区的矿柱条件，对于地质条件不稳定的地方采用门型拱柱设计，提高采空区作业安全性，对于地质条件较稳定的，矿房矿柱可以贯穿矿层，提高矿柱的回采率。
附图说明
35.为了更清楚的说明本发明专利的实施例或现有技术中的技术方案，下面对现有技术描述中所需要的附图作为简单的介绍，显而易见的，对于本研究领域内的普通技术人员，
在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获取其他的附图。
36.图1为本发明专利一种适用于磷矿残矿回采的水平浅孔留矿房柱法的矿房平面布置图；
37.图2为本发明专利一种适用于磷矿残矿回采的水平浅孔留矿房柱法的矿房纵剖面图；
38.图3为本发明专利一种适用于磷矿残矿回采的水平浅孔留矿房柱法的矿房横剖面图；
39.图4为本发明专利一种适用于磷矿残矿回采的水平浅孔留矿房柱法的矿房纵剖面局部放大图；
40.图5为本发明专利一种适用于磷矿残矿回采的水平浅孔留矿房柱法的局部矿房回采示意图；
41.附图标记：
42.1-中段运输巷道、2-下分层运输斜坡道、3-门型拱柱、4-切顶层运输斜坡道、5-行人通风联络道、6-切顶层凿岩平巷、7-切割槽、8-切割天井、9-稳定矿柱、10-薄弱矿柱、11-竖直中深炮孔、12-水平扇形炮孔、13-第一阶段区域、14-第二阶段区域、15-第三阶段区域。
具体实施方式
43.下面将结合本发明专利实施例中的附图，对本发明专利实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明专利一部分实施例，而不是全部的实施例。
44.实施例一
45.图1到图3所示，选取的湖北某磷矿矿体为缓倾斜矿体，自建矿以来一直采取的全面采矿法，所采的为矿区的下磷层(ph1)的中高品味区域，约占整个厚度的四分之一，造成了极大地资源浪费和环境破坏，现重新对上层存在采空区的残矿进行回采。
46.本发明提供的一种适用于磷矿残矿回采的水平浅孔留矿房柱法，包括如下步骤：
47.步骤s1.确定采场结构参数；
48.依据矿山产量和技术条件确定矿房的大小并预设矿柱位置，对于工程环境不稳定的区域，两相邻矿柱间留设“门”型矿柱。在本实施例中沿矿房走向和倾向方向的矿柱布设位置与下部采空区矿柱的对齐，对于在开采过程中，先由上至下沿走向依次开采未预设矿柱的区域，然后逐步爆破形成矿房，之后对矿柱之间的矿体进行开采。
49.步骤s2.采准、切割；
50.沿中段运输巷道1向矿体开凿行人通风联络道5，通过行人通风联络道5开拓巷道到达矿房，在矿房上方的端部向上开拓切割槽7，逐步形成贯穿磷矿矿层的切割天井8，为后续的回采提供空间和工程条件，沿走向开拓切顶层凿岩平巷6，宽度约为2-3m，沿倾向方向随着回采顺序每隔19.5m布设一条切顶层凿岩平巷6，为后续的矿体回采提供自由面和运输通道。
51.步骤s2.采准、切割：
52.步骤s3.回采
53.(1)回采顺序
54.走向方向上，由两端向中间开采，倾向方向上，由上至下进行开采；
55.(2)凿岩爆破
56.如图4所示，在下磷矿(ph1)端部布置竖直中深炮孔11，爆破完成后形成切割槽7，切割槽7施工完毕后，作为最初始的爆破自由空间，在切割槽7处给开采矿体布置好水平扇形炮孔12后进行爆破，对于磷矿的多层沉积矿层，沿走向前进式爆破，同时沿着矿层由下至上爆破，下部矿层开采要超前于上部矿层。
57.(3)通风
58.爆破作业后，进行爆破气体排放工作。
59.(4)平整矿石
60.崩下的矿石靠自重堆积在采场中，暂留矿房内，使矿石堆表面与工作面之间保持高2m左右的工作空间。经过人力或机械平整矿石堆表面，继续落矿，直至矿房回采完毕。
61.步骤s4.重复上述步骤2～3次，矿石堆积形成原始的作业空间；
62.步骤s5.矿石运搬
63.当落矿区域的盘区长度达到一定长度时，对先前的落矿区域进行运矿，由铲运机从切顶层运输斜坡道6到达矿房，经由切顶层凿岩平巷6进入落矿区域铲运矿石，可通过切顶层运输斜坡道4从采空区抵达中段运输巷道，再经由主运输斜坡道运输到地表。
64.步骤s6.干式充填步
65.当已运搬过矿石的盘区长度达到一定长度时，对已经运搬过矿石的区域进行干式充填。
66.步骤s7.依据步骤s1计算的采场结构参数预留矿柱，同时确定采场充填作业面与爆破工作面间最大跨度，重复步骤三到步骤六，如此一来，可使得同一盘区采空区开采、运矿、和充填作业这几个阶段同时进行。即对应图5中的第一阶段区域13为开采落矿，第二阶段区域14为运矿区域，第三阶段区域15为干式充填。
67.进一步优选的实施例中，对于工程环境比较复杂的区域，将采空区上部两矿层的矿柱之间的部分矿体作为顶板，不进行开采形成门型矿柱，采空区的原始矿柱作为支护，从而形成外型呈门型、顶板较厚、稳定性好的门型拱柱的设计。本实施例中门型矿柱的顶板厚度范围为10-10.5m，并结合flac
3d
等相关软件对该工程情况进行数值模拟分析验证了该设计在维护采空区稳定性方面的可行性。根据复杂的工程环境进行门型矿柱的安设，达到对稳定性薄弱矿体区域的保护。
68.进一步优选的实施例中，步骤s3中的凿岩爆破，针对由于下部存在采空区而采取的自下而上的开采顺序，通过以原有采空区作为工作面，向上开拓切割槽问顶，然后在切割槽内沿着走向方向打水平扇形炮孔，以切割槽为补偿空间进行水平浅孔爆破，以爆破矿堆作为工作平台，继续向上拉槽，逐步提高拉槽高度，然后水平打孔爆破，最后大规模连续出矿。
69.步骤s6中的干式充填可通过在已开采分段水平的废石或废石场石料这类具备强度高、成本低及可重复使用的材料充填，并覆盖混凝土加固充填区。
70.以上所述，仅为本发明专利较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利揭露的技术范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明专利的保护范围之内。
71.本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。