CN116658165A - 预留三角矿柱深孔采矿法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种预留三角矿柱深孔采矿法，其采用的步骤包括，将三角矿柱以及位于该三角矿柱下方的底柱视作一个大采场；在大采场底部施工出矿巷、凿岩巷、切井、运输巷、穿脉和溜井等工程；在凿岩巷内施工上向垂直孔，垂直孔在水平面呈网格型布设；垂直孔内埋设炸药爆破后，回收崩落矿石。本发明的预留三角矿柱深孔采矿方法适用范围广、安全性高、采切比低、生产效率高，具有良好的应用前景。

Description

预留三角矿柱深孔采矿法

技术领域

本发明涉及矿体开采技术领域，尤其涉及一种预留三角矿柱深孔采矿法。

背景技术

井下充填采矿法的出矿方式主要包括底部堑沟式和平底式出矿结构，其中堑沟式出矿结构总体呈漏斗状，在采场出矿时底部会预留三角矿柱结构。品位高、利用价值大的三角矿柱一般都需要提前回收，针对三角矿柱的回采常用上向水平分层采矿法。

然而，对预留的三角矿柱采用上向水平分层回采存在诸多缺点。采用上向水平分层回采法对三角矿柱进行回采时，首先需要对三角矿柱进行分层，然后自下而上依次对每一层进行拉低巷道、刷扩、挑顶、支护、出矿、充填等。上分层上采还需要额外施工上向斜坡道；不同层之间的施工过程无法同时进行，施工周期长，各层施工后需要充填养护，维护成本高；对于顶板岩性较差的三角柱矿，还需要对顶板进行支护，甚至留设点柱；其次，由于底部出矿堑沟也会打凿岩巷施工扇形深孔，如果三角矿柱回采角度控制不够精确，会导致扇形孔部分在三角矿矿柱回采后的充填体内施工，容易卡钎、废孔，导致深孔爆破效果差，部分矿会积压在三角充填体斜坡上，而且深孔采场爆破也会爆落一部分充填体，增加了采场的损失率、贫化率。

鉴于此，如何提供一种针对三角矿柱的开采方法，以克服上述存在的问题，提高三角矿柱的开采效率和开采安全性。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种预留三角矿柱深孔采矿法，旨在提高针对预留三角矿柱的采矿效率、安全性以及采矿灵活性。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种预留三角矿柱深孔采矿法，采用如下步骤：

步骤一、将待开采的三角矿柱以及位于该三角矿柱下方的底柱视作一个大采场；

步骤二、在步骤一的大采场的底部施工出矿巷、凿岩巷、切井、运输巷、穿脉和溜井等工程；

步骤三、在凿岩巷内施工上向垂直孔，垂直孔在水平面呈网格型布设；

步骤四、垂直孔内装入炸药爆破后，回收崩落矿石。

在一些实施方式中，步骤四还包括：将大采场沿水平方向的矿体走向分为多个小采场，沿小采场的排列方向采用从中间向两边的顺序，依次对不同的小采场进行装药爆破和回收崩落矿石。

在一些实施方式中，步骤四中，采用后退式开采。

在一些实施方式中，步骤一中，三角矿柱的斜面上预留有护壁矿，减少或避免前期堑沟式出矿三角斜坡上残留矿石，充填体等的垮落。

在一些实施方式中，步骤一中，所述大采场长12m，宽40m，高20m，小采场的数量为10个，小采场长12m，宽4m，高20m。

在一些实施方式中，步骤二中，所述凿岩巷的宽度为4.6m，高度为3m，4.6m略大于小采场宽度，可以保障深孔台车施工边孔时有一定作业空间。

在一些实施方式中，步骤三中，垂直孔的孔距为1.4m，排距为1.5m，钻孔直径为60mm。

在一些实施方式中，步骤二中，还包括，在底柱上盘端分层施工回风巷或脉外巷，切井贯通回风巷或脉外巷。

在一些实施方式中，步骤二中，凿岩巷的走向与三角矿柱延伸方向垂直。

在一些实施方式中，步骤二中，出矿巷与凿岩巷沿宽度方向的两侧连通。

本发明的预留三角矿柱深孔采矿法相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本发明的采矿法对于垂直矿体走向布设的厚大矿体或对于沿走向布设的中厚、薄矿体，均能适用，只要存在三角矿柱，就可以将位于该三角矿柱下方的底柱与之一起回采；

(2)本发明的采矿法能够避免作业人员在底柱回采期间直接与前期的充填体顶板或不良结交充填体接触，有效降低了开采风险；

(3)本发明的采矿法无需对三角矿柱进行分层开采，常规浅采三角矿柱需要施工两个拉底巷，二分层还需要施工上向斜坡道，工程量较大，本发明的采矿方法只需要底柱施工凿岩巷、切井、出矿巷等工程，至少可以省两个拉低巷和一个斜坡道，节省约50％的工程；

(4)本发明的采矿方法生产效率更高，采用垂直深孔爆破，相较于分层浅采，崩矿量大增，工程量小，能够快速投产且安全高效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

图1为本发明其中一实施例中预留三角矿柱深孔采矿法的结构示意图；

图2为图1中II-II向剖面图；

图3为图1中III-III向剖面图；

图4为本发明其中一实施例采用现有技术开采三角矿柱的结构示意图；

图5为图4中A-A向剖面图。

图中：1-三角矿柱、2-底柱、3-大采场、4-出矿巷、5-凿岩巷、6-切井、7-运输巷、8-穿脉、9-溜井、10-垂直孔、11-护壁矿、12-回风巷、13-脉外巷、31-小采场。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

除非另外定义，否则本文使用的所有技术术语和科学术语具有与本发明实施例所属技术领域普通技术人员通常理解相同的含义。如果此部分中陈述的定义与通过引用纳入本文的所述专利、专利申请、公布的专利申请和其他出版物中陈述的定义相反或其他方面不一致，此部分中列出的定义优先与通过引用纳入本文中的定义。

如图1所示，结合图2-5，现结合一实施例对本发明的预留三角矿柱深孔采矿法进行说明，该实施例中，采矿的参数包括：中段高度50m，矿体的平均厚度为12m，整体采场沿矿体走向布设，整体采场长12m(沿矿体厚度方向)，宽40m(沿矿体长度方向)，高40m，其中底层10m留作底柱。整体采场分为三个分层，自上而下分别高13m、13m和14m，分别施工采切工程，各分层凿岩巷沿整体采场的宽度方向布设，底部堑沟布设在第三个分层。形成的三角矿柱长8m，宽40m，高10m。

如图4及图5所示，现有技术中，一般将三角矿柱分为两层高度进行回采。

分层回采的方式工程量大，工序繁琐，效率低下名同事安全性差、工期长，成本高，施工精度难以掌控，容易导致损失率和。分层回采存在如下缺点：

1、工程量大，工序繁琐，效率低下：三角矿柱一般分为两个分层，每个分层高5m，先施工拉底巷50m，然后刷大至8m，再挑顶至5m高，从而完成一层的回采，根据岩性的条件，可能还需要支护。然后浅采第二分层的时候，再第一分层工程量的基础上，还需要额外施工上向的斜坡道。

2、安全性差，工期长，成本高：每一个分层出矿完毕均需进行充填，充填养护完毕，再浅采二分层。拉底巷、刷大、挑顶、充填等工序只能顺序进行，不能平行作业，导致三角矿柱的回采周期在6个月以上。对于顶板岩性较差的三角矿柱，还需要对顶板进行支护，甚至留设点柱。

3、施工精度难以掌控，容易导致损失率和贫化率过高：由于底部出矿堑沟也会打凿岩巷施工扇形深孔，如果三角矿柱角度控制不够精确，会导致扇形孔部分在三矿矿柱回采后的充填体内施工，容易卡钎、废孔，导致深孔爆破效果差，增大采场损失率、贫化率。

本实施例的采矿方法如图1-3所示：

以图1中长12m，宽40m，高40m的采场作为前期采场，将10m高的三角矿柱1以及下方10m高的底柱2视作一个大采场3，大采场3的长度12m，宽度40m，高度20m。

大采场3内共20m高度，在大采场3的下方施工出矿巷4、凿岩巷5、切井6、运输巷7、穿脉8和溜井9，采出的矿通过出矿巷4经过运输巷7直接运入矿斗，最后入矿仓。

其中的凿岩巷5沿大采场3的长度方向开设，运输巷5沿大采场3的宽度方向设置在大采场3的外部，出矿巷4分设在凿岩巷5的两侧，穿脉8连通出矿巷4的末端并与运输巷7连通，凿岩巷5也与运输巷7连通，在运输巷7的边缘连通有竖直方向的溜井9，溜井9用于连通不同层的运输巷7，在凿岩巷5远离运输巷7的一端施工切井6，切井6连通凿岩巷5并对凿岩巷5以及与凿岩巷5连通的工程进行通风。

在凿岩巷5内施工上向的垂直孔10，多个上向垂直孔10相互平行且在水平面方向呈网格布设。

在垂直孔10内装药，爆破后，通过凿岩巷5或出矿巷4进行崩落矿石回收出矿。

以上采矿工艺中，可以对于垂直矿体走向布设的厚大矿体或对于沿走向布设的中厚矿体或薄矿体进行开采，只要存在三角矿柱和底柱，即可采用该方法一并回采。同时，该方法可以避免作业人员在底柱回采期间直接与前期的充填体顶板或不良胶结充填体接触，大幅度降低了危险性，同时大采场3与前期采场内的凿岩巷5等采场的布设为垂直关系，有效减少了风险的集中度；同时该采矿法中，施工的出矿巷4、凿岩巷5、切井6等采切工程基本都在岩体或矿体内，极少接触充填体，更加安全可靠。同时该方法中，裁切比较低，施工工程量大幅度降低。垂直孔10相比浅采的扇形孔而言，崩矿量大、工程量小，能快速投产。

在一些实施例中，如图3所示，还可以将大采场3沿矿体的宽度方向分为多个小采场31，沿小采场31的排列方向，采用从中间向两边的顺序，依次对不同的小采场31进行开采。例如，将采场3沿宽度方向均分为10个小采场31，每个小采场31宽度为4m。

通过将大采场3分为多个小采场31的方式，可以减少大采场3在开采的过程中，发生不良胶结充填体大规模垮落的安全影响，同时还可以降低风险集中度。

在一些实施例中，在底柱2的上盘端部分段施工回风巷12，回风巷12用于与切井6连通，保证有毒有害气体的排放，若上盘没有回风巷12，也可以施工脉外巷13，利用脉外巷13与切井6连通，切井6可以是斜切井，也可以是法天井，法天井高度不超过15m，斜切井高度超过15m则改为直切井。

在一些实施例中，切割槽布设在大采场3的端部，采用后退式放矿开采。

在一些实施例中，三角矿柱1的斜面上预留有护壁矿11，护壁矿11的厚度为0.5-1m。

护壁矿可以防止不良胶结充填体大量的垮落。

在一些实施例中，凿岩巷5设计为4.6m宽、3m高，垂直孔10沿大采场3的长度方向多排设置，每一排施工4个孔，排距为1.5m，孔距为1.4m，钻孔的直径为60mm，采场的实际回采宽度约4.2m。

采用上述实施例的采矿方法，三角矿柱以及对应底柱所形成的采场与其上部回采的矿方的方向相反，可以先进行上方矿房的开采充填然后再进行下方采场的开采，为了提高安全性，也可以先回采三角矿柱和底柱形成的采场，然后充填后再上采矿房，采场从中间向两边，从上盘向下盘后退式回采。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种预留三角矿柱深孔采矿法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、将三角矿柱以及位于该三角矿柱下方的底柱视作一个大采场；

步骤二、在步骤一的大采场底部施工出矿巷、凿岩巷、切井、运输巷、穿脉和溜井；

步骤三、在凿岩巷内施工上向垂直孔，垂直孔在水平面呈网格型布设；

步骤四、垂直孔内埋设炸药爆破后，回收崩落矿石。

2.如权利要求1所述的预留三角矿柱深孔采矿法，其特征在于，步骤四还包括，将大采场沿矿体走向分为多个小采场，沿小采场的排列方向采用从中间向两边的顺序，依次对不同的小采场进行埋设炸药爆破和回收崩落矿石。

3.如权利要求1所述的预留三角矿柱深孔采矿法，其特征在于，步骤四中，采用后退式开采。

4.如权利要求1所述的预留三角矿柱深孔采矿法，其特征在于，步骤一中，三角矿柱的斜面上预留有护壁矿。

5.如权利要求2所述的预留三角矿柱深孔采矿法，其特征在于，步骤一中所述大采场长12m，宽40m，高20m，步骤四中，所述小采场的数量为10个，小采场长12m，宽4m，高20m。

6.如权利要求5所述的预留三角矿柱深孔采矿法，其特征在于，步骤二中，所述凿岩巷的宽度为4.6m，高度为3m。

7.如权利要求6所述的预留三角矿柱深孔采矿法，其特征在于，步骤三中，垂直孔的孔距为1.4m，排距为1.5m，钻孔直径为60mm。

8.如权利要求1所述的预留三角矿柱深孔采矿法，其特征在于，步骤二中，还包括，在底柱上盘端分层施工回风巷或脉外巷，切井贯通回风巷或脉外巷。

9.如权利要求1所述的预留三角矿柱深孔采矿法，其特征在于，步骤二中，凿岩巷的走向与三角矿柱延伸方向垂直。

10.如权利要求1所述的预留三角矿柱深孔采矿法，其特征在于，步骤二中，出矿巷与凿岩巷沿宽度方向的两侧连通。