崩落顶部围岩形成覆盖层回收间柱的方法技术

本发明专利技术公开了一种崩落顶部围岩形成覆盖层回收间柱的方法，该方法将中段划分为3-4个分层，首先将最上分层的间柱和顶部围岩采用微差爆破一次性崩落，使其在紧邻其下的分层上形成覆盖层，在覆盖层下采用崩落法对其他分层的间柱进行回收，同时将崩落在间柱两侧覆盖层下的矿石及底部结构的矿石进行回收。本发明专利技术将矿柱回收和采空区处理结合起来并置于一个完整的系统中，适用于倾斜中厚以上矿体、顶部赋存有较厚大岩体、采用空场采矿法采矿时，回收首采中段间柱，且矿块无顶柱、底部结构完整的矿山。本发明专利技术不仅可降低矿柱回收的贫化率，而且能对采空区进行有效的处理，消除因空区暴露面积过大而产生的安全隐患，实现崩落顶部围岩与回收矿柱的上下协同。

【技术实现步骤摘要】
崩落顶部围岩形成覆盖层回收间柱的方法
本专利技术属于采矿
，具体涉及一种崩落顶部围岩形成覆盖层回收间柱的方法。
技术介绍
应用空场法采矿，将矿块划分为矿房和矿柱，先回采矿房，后回收矿柱。在回采矿房时，采场以敞空形式存在，依靠矿柱和围岩本身的强度来维护空场的稳定性。矿房回采结束后，需要及时回收矿柱和处理采空区。一般情况下单独回收矿柱，将会增大空区暴露面积，从而增加安全隐患；而单独处理采空区，会导致回收矿柱时矿石与充填空区的充填料混在一起，增加矿石贫化。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中矿柱回收和采空区处理单独作业存在的技术问题，提供一种将矿柱回收和采空区处理结合起来、实现崩落顶部围岩与回收矿柱的上下协同的崩落顶部围岩形成覆盖层回收间柱的方法。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种崩落顶部围岩形成覆盖层回收间柱的方法，该方法包括以下步骤：A、分层：为保证能够在覆盖层下安全地回收间柱，将中段划分为高度10-15m的3-4个分层。B、估算间柱两侧空区的体积：为了使最上分层的间柱和顶部围岩一次性爆破产生的散体量能够有充足的散落空间，并形成一定厚度的覆盖层，对间柱两侧的空区赋存状况进行核查，对空区的体积进行估算。C、计算覆盖层散体量：合理的覆盖层厚度是保证间柱安全回收的前提，根据崩落岩石覆盖下放矿的特点和空场法对安全缓冲垫层厚度的要求确定覆盖层厚度，根据确定的覆盖层厚度和崩落散体的自然安息角作堆积坡面线，计算覆盖层散体区域面积，再与间柱厚度相乘得出需要的覆盖层散体量。D、确定顶部围岩爆破区域：根据所需要的覆盖层散体量，结合矿山岩石的可钻性及中深孔钻机的凿岩深度，以凿岩中心为圆心画圆，与矿岩界线所围成的范围作为顶部围岩爆破区域。E、工程布置：在间柱的最上分层、顶部围岩内分别掘进凿岩巷道，在间柱的最上分层掘进垂直于凿岩巷道的切割平巷，与两侧采空区贯通，在间柱的最上分层、顶部围岩中部位置开掘通风行人天井，在切割平巷、间柱的最上分层和顶部围岩凿岩巷道内分别布置垂直扇形中深孔，该工程布置的特点：一是脉内、外都有通风行人天井，确保了回收过程中留有两个安全出口；二是省略了顶部围岩的切割横巷和为形成爆破补偿空间所做的工程。F、划分爆破区域及确定爆破方式：间柱的最上分层切割平巷为首爆区,按“先下盘后上盘再顶部”的原则划分其余各分区，依据爆破分区按顺序依次起爆，首爆区以间柱两侧的采空区作为自由面进行爆破，间柱内其它分区以切割平巷和采空区为自由面进行爆破，顶部围岩以下部间柱爆破后形成的空间为自由面向下爆破。该分区方法省略了顶部围岩为形成爆破补偿空间所做的工程，且灵活性好。G、回收下部间柱：间柱的最上分层及顶部围岩爆破后形成覆盖层，在覆盖层下采用分层崩落法由上而下逐层回收最上分层下部间柱，每一分层由上盘到下盘全断面后退式回收，最上分层下部间柱出矿按照崩矿步距依次从上分层到下分层、从上盘向下盘进行,每一崩矿步距爆破完成后，放矿至截止品位时再转入下一步距回收，以保证每一步距、每一分层都尽可能多的回收矿石资源。由于最上分层下部间柱的回收是在矿石覆盖层下进行的，因此能够有效降低矿石的贫化。H、回收崩落在间柱两侧覆盖层下的矿石及底部结构：间柱的最上分层及顶部围岩一次性崩落后，间柱的部分矿石崩落到两侧矿房的底部，采用崩落法回收该部分矿石和矿房底部结构。进一步地，所述覆盖层散体区域面积小于顶部围岩爆破区域面积，使得爆破崩落的散体量大于需要的覆盖层散体量，形成安全厚度的覆盖层。进一步地，所述步骤C中覆盖层厚度为14.5-15.5m。进一步地，所述步骤E中中深孔炮孔施工采用YGZ90型钻机，中深孔爆破参数为：当单位炸药消耗量和炮孔密集系数一定时，最小抵抗线W和孔径d成正比关系，W=（25-40）d，扇形孔的孔底距a=（1.1-1.5）W，其中顶部围岩内各爆破参数取大值，切割槽内取小值，间柱正常排取中间值。进一步地，所述步骤F中爆破时采用复式导爆索传爆、毫秒导爆管雷管起爆网络。进一步地，所述步骤F中顶部围岩和间柱的最上分层采用一次爆破，不同位置分别采用不同微差爆破。进一步地，所述顶部围岩内采用排内孔间微差爆破：多排同号炮孔同段位，扇形两侧炮孔内段位向上依次增大。进一步地，所述间柱的最上分层内采用排内孔间微差爆破：多排同号炮孔同段位，远离切割槽方向炮孔段位依次增大。进一步地，所述间柱的最上分层切割平巷内采用排内孔间微差爆破：多排同号炮孔同段位，远离两侧空区炮孔段位依次增大。本专利技术相对现有技术具有以下有益效果：本专利技术针对现有技术中矿柱回收和采空区处理单独作业存在的缺点，结合矿山实践，提出一种崩落顶部围岩形成覆盖层回收间柱的方法，该方法将中段划分为3-4个分层，首先将最上分层的间柱和顶部围岩采用微差爆破一次性崩落，使其在紧邻其下的分层上形成覆盖层，在覆盖层下采用崩落法对其他分层的间柱进行回收，同时将崩落在间柱两侧覆盖层下的矿石及底部结构的矿石进行回收。本专利技术将矿柱回收和采空区处理结合起来并置于一个完整的系统中，在工程布置上采用了双天井（通风行人天井）单切槽（间柱最上分层形成切割槽）的形式，确保了回收过程中留有两个安全出口，省略了顶部围岩的切割横巷和为形成爆破补偿空间所做的工程，实现了间柱回收和空区处理的协同进行，为覆盖层下首采中段内间柱的回收提供了一种的新方法。本专利技术主要适用于倾斜中厚以上矿体、顶部赋存有较厚大岩体、采用空场采矿法采矿时，回收首采中段的间柱，且矿块无顶柱、底部结构完整的矿山。本专利技术不仅可降低矿柱回收的贫化率，而且能对采空区进行有效的处理，消除因空区暴露面积过大而产生的安全隐患，实现崩落顶部围岩与回收矿柱的上下协同。附图说明图1为本专利技术间柱回收方法示意图；图2为本专利技术最上分层间柱工程布置示意图；图3为本专利技术顶部围岩工程布置示意图；图4为本专利技术爆破示意图。本专利技术附图标记含义如下：1、间柱；2、覆盖层散体区域；3、凿岩中心；4、矿岩界线；5、顶部围岩爆破区域；6、凿岩巷道；7、切割平巷；8、第一分层；9、第二分层；10、第三分层；11、堆积坡面线；12、通风行人天井；L、覆盖层厚度；b、自然安息角。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例：本专利技术崩落顶部围岩形成覆盖层回收间柱的方法应用于某铅锌矿首采中段内的1号间柱的回收。根据矿山采用的分段凿岩阶段空场法的矿块参数，矿块长60m，高为中段高度50m，宽为矿体厚度42m，间柱宽15m，底部结构高12m。具体实施情况如下：1、分层：如图1所示，为保证能够在覆盖层下安全地回收间柱1，将首采中段划分为3个分层，即第一分层8、第二分层9和第三分层10。2、估算间柱两侧空区的体积：为了使第三分层10的间柱和顶部围岩一次性爆破产生的散体量能够有充足的散落空间，并形成一定厚度的覆盖层，对间柱1两侧的空区赋存状况进行核查，采场矿房采完后可形成的空区体积为86170m3，则在间柱两侧可形成的空区体积为172340m3。3、计算覆盖层散体量：合理的覆盖层厚度是保证间柱安全回收的前提，根据崩落岩石覆盖下放矿的特点和空场法对安全缓冲垫层厚度的要求并结合矿山实际，确定本次间柱1回收时的覆盖层厚度L为15m，如图1所示，根据确定的覆盖层厚度L和崩落散体的自然安息角b作堆积坡面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种崩落顶部围岩形成覆盖层回收间柱的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：A、分层：将中段划分为高度10‑15m的3‑4个分层；B、估算间柱两侧空区的体积：对间柱（1）两侧的空区赋存状况进行核查，对空区的体积进行估算；C、计算覆盖层散体量：根据崩落岩石覆盖下放矿的特点和空场法对安全缓冲垫层厚度的要求确定覆盖层厚度（L），根据确定的覆盖层厚度（L）和崩落散体的自然安息角（b）作堆积坡面线（11），计算覆盖层散体区域（2）面积，再与间柱（1）厚度相乘得出需要的覆盖层散体量；D、确定顶部围岩爆破区域：根据所需要的覆盖层散体量，结合矿山岩石的可钻性及中深孔钻机的凿岩深度，以凿岩中心（3）为圆心画圆，与矿岩界线（4）所围成的范围作为顶部围岩爆破区域（5）；E、工程布置：在间柱（1）的最上分层、顶部围岩内分别掘进凿岩巷道（6），在间柱（1）的最上分层掘进垂直于凿岩巷道（6）的切割平巷（7），与两侧采空区贯通，在间柱（1）的最上分层、顶部围岩中部位置开掘通风行人天井（12），在切割平巷（7）、间柱（1）的最上分层和顶部围岩凿岩巷道（6）内分别布置垂直扇形中深孔；F、划分爆破区域及确定爆破方式：间柱（1）的最上分层切割平巷（7）为首爆区, 按“先下盘后上盘再顶部”的原则划分其余各分区，依据爆破分区按顺序依次起爆，首爆区以间柱（1）两侧的采空区作为自由面进行爆破，间柱（1）内其它分区以切割平巷（7）和采空区为自由面进行爆破，顶部围岩以下部间柱爆破后形成的空间为自由面向下爆破；G、回收下部间柱：间柱（1）的最上分层及顶部围岩爆破后形成覆盖层，在覆盖层下采用分层崩落法由上而下逐层回收最上分层下部间柱，每一分层由上盘到下盘全断面后退式回收，最上分层下部间柱出矿按照崩矿步距依次从上分层到下分层、从上盘向下盘进行,每一崩矿步距爆破完成后，放矿至截止品位时再转入下一步距回收；H、回收崩落在间柱两侧覆盖层下的矿石及底部结构：间柱（1）的最上分层及顶部围岩一次性崩落后，间柱（1）的部分矿石崩落到两侧矿房的底部，采用崩落法回收该部分矿石和矿房底部结构。...

【技术特征摘要】
1.一种崩落顶部围岩形成覆盖层回收间柱的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：A、分层：将矿山中段划分为3-4个分层，每个分层的高度为10-15m；B、估算间柱两侧空区的体积：对间柱（1）两侧的空区赋存状况进行核查，对空区的体积进行估算；C、计算覆盖层散体量：根据崩落岩石覆盖下放矿的特点和空场法对安全缓冲垫层厚度的要求确定覆盖层厚度（L），根据确定的覆盖层厚度（L）和崩落散体的自然安息角（b）作堆积坡面线（11），计算覆盖层散体区域（2）面积，再与间柱（1）厚度相乘得出需要的覆盖层散体量；D、确定顶部围岩爆破区域：根据所需要的覆盖层散体量，结合矿山岩石的可钻性及中深孔钻机的凿岩深度，以凿岩中心（3）为圆心画圆，与矿岩界线（4）所围成的范围作为顶部围岩爆破区域（5）；E、工程布置：在间柱（1）的最上分层、顶部围岩内分别掘进凿岩巷道（6），在间柱（1）的最上分层掘进垂直于凿岩巷道（6）的切割平巷（7），与两侧采空区贯通，在间柱（1）的最上分层开掘通风行人天井（12），在顶部围岩中部位置开掘通风行人天井（12），在切割平巷（7）、间柱（1）的最上分层和顶部围岩凿岩巷道（6）内分别布置垂直扇形中深孔；F、划分爆破区域及确定爆破方式：间柱（1）的最上分层切割平巷（7）为首爆区,按“先下盘后上盘再顶部”的原则划分其余各分区，依据爆破分区按顺序依次起爆，首爆区以间柱（1）两侧的采空区作为自由面进行爆破，间柱（1）内其它分区以切割平巷（7）和采空区为自由面进行爆破，顶部围岩以下部间柱爆破后形成的空间为自由面向下爆破；G、回收下部间柱：间柱（1）的最上分层及顶部围岩爆破后形成覆盖层，在覆盖层下采用分层崩落法由上而下逐层回收最上分层下部间柱，每一分层由上盘到下盘全断面后退式回收，最上分层下部间柱出矿按照崩矿步距依次从上分层到下分层、从上盘向下盘进行,每一崩矿步距爆破完成后，放矿至截止品位时再转入下一步距回收...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘武团，张亭，郭生茂，高志荣，刘财林，张睿，周健强，
申请(专利权)人：西北矿冶研究院，
类型：发明
国别省市：甘肃;62