本实用新型专利技术提供一种气柱预留空间的进路胶结充填采矿装置，属于矿山开采充填技术领域。该装置包括气柱、固定机构和辅助装备，气柱通过固定机构固定在靠矿体进路侧帮上，气柱通过辅助装备进行充气。使用该装置进行采矿时，在靠矿体的进路一端开始架设气柱，气柱依次架设，相邻两个气柱之间紧靠，通过固定机构将气柱固定在靠矿体进路侧帮上，然后对架设固定好的气柱进行充气，进而架设充填挡墙和充填管，对该进路实施充填，最后进行回采。该装置及方法采用气柱作为相邻进路的预留爆破自由空间，可大幅度提高爆破效率和采矿效率，降低炸药消耗，有利于降低钎杆、钎头的消耗，缩短凿岩时间，提高总采矿循环的总时间和产能，利于回采作业的安全。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及矿山开采充填
，特别是指一种气柱预留空间的进路胶结充填采矿装置。
技术介绍
进路充填采矿法是采用掘进巷道的方式回收矿体，采场回采完毕后对巷道进行接顶充填以控制周围矿岩。由于进路断面一般不大，顶板跨度小，可有效维护采场的稳定性，保证回采作业安全，且进路布置灵活，可用于回收不良矿岩条件下的复杂矿体，采矿贫化率低、回收率高。但因回采工作面较小、工艺复杂、劳动强度大、生产效率低、采场综合生产能力相对较小，该方法仅适用于矿岩极不稳固、矿石品位高、经济价值高的矿体。进路充填采矿技术在我国有色金属、黄金矿山获得了广泛应用，按照回采顺序不同，进路充填法可分为下向进路充填法和上向进路充填法，其中下向进路充填法自上而下逐层开采，上分层的充填体作为下分层进路的人工顶板，人员及设备在充填体保护下作业。上向进路采矿法则自下往上逐层开采，下分层的充填体是本分层开采的进路底板。常用的进路回采断面形式有正方形、矩形等，回采工艺包括凿岩、装药、爆破、通风、出矿、支护(如果是上向进路采矿)，该进路回采结束后，架设充填管、砌筑充填挡墙并充填，而后回采相邻进路或按照隔一采一等方式回采。以金川二矿区为例，采矿工艺阐述如下：从铅垂向来说：开采中段高100m，一个中段划分为5个分段，每个分段又分成5个分层。从水平方向来说，由于矿体沿走向长约800m，因此沿走向将矿体按每100m划分一个盘区，一个盘区内又划分为若干采区，在采区内以进路方式进行采矿。进路一般长为60m，断面为宽×高＝5m×4m。采完一条进路后立即充填，采用隔一采一的回采模式，当回采完本层所有矿体后，再回采其下一分层的矿体。以金川二矿为例，进路式采矿工艺存在问题如下：(1)采矿工艺类似巷道掘进，只有一个自由面，爆破时受到周围岩体或充填体较大夹制力，每个工作面(20m2)要求的炮孔数目一般在50个以上，且炸药单耗高、爆破效率低、采矿效率低，目前的爆破进尺仅为2.2-2.5m，爆破效率约为80％左右，这是导致进路式采矿生产能力低的其中一个关键原因。(2)矿体和相邻充填进路充填体紧密接触，爆破会对充填体造成破坏，充填体混入矿石造成矿石贫化，综合效益差；(3)由于夹制力大而装填过多的炸药，导致爆破对充填体的破坏较大，显著影响了充填体的稳定性。(4)接触充填体的部分矿石有时不能被爆破下来，造成矿石损失。
技术实现思路
为了改进现行进路采矿工艺存在的缺点和不足，本技术提供一种气柱预留空间的进路胶结充填采矿装置。本技术的技术方案是：用固定绳将气柱预先固定在待充填的进路中(靠近待开采矿体一侧)，之后充填该进路，在开采相邻进路时，前述预留于充填体中的气柱形成的空间可以作为该相邻进路矿体回采时的爆破自由空间，能够极大的提高爆破效率，降低凿岩、爆破成本。该气柱式采矿方法可用于下向或上向进路胶结充填采矿法。本技术装置包括气柱、固定机构和辅助装备，其中，气柱包括气囊、充放气阀、安全阀和卡扣，固定机构包括固定绳、膨胀螺丝或锚杆，辅助装备包括空压机和连接管；固定机构的固定绳将气柱固定在进路侧帮，防止充填过程中气柱跑偏，辅助装备为气柱的气囊充气；充放气阀和安全阀设置在气囊上，气囊上设置上下两排卡扣，卡扣将气囊固定在固定绳上。其中，充放气阀包括充气阀、阀体、止气带和止气塞，止气塞插入阀体，在放气时，止气塞拔出阀体；充放气阀在充填前完成气囊的充气作业，在回收气囊时放出气囊内的空气(如果发生特殊情况需要回收)，其中充气阀结构与自行车轮胎充气结构类似，充气时将与空压机相连的充气端头卡在充气阀上，高压气体通过充气阀、阀体、止气带进入气囊；止气带是弹性橡胶材质，高压气体可以进入气囊，但气囊的气体无法自充气阀外泄；止气塞的作用是气囊中充气后，能够阻止气体的外泄，在特殊需要放出气囊中的气体时可以拔下止气塞；安全阀的作用是一旦注入气囊的压力超过其极限承载压力时，该安全阀自动开始泄压，防止由于设备故障等各种事故导致气囊意外破损。气囊为柔性不透气材料，充入气体膨胀后的单个气囊的尺寸可根据需要制作，气囊的形状即预留空间的形状，可制作为长方体，也可以制作为半圆体等结构，单个气囊垂直于进路轴向方向的断面尺寸(即高×厚)以能够满足爆破掏槽所需补偿空间即可，单个气囊沿走向方向的长度，以方便运搬、架设为核心，可以采取如下几种：方式一：单个气囊长度约为1.0m左右，其优点是其中一个气囊破损，影响范围有限，但该方式架设相对复杂，气柱生产成本也相对较高；方式二：单个气囊长数米，或十余米，其优点是架设方便、气柱生产成本较低，缺点是一旦气柱某处破损导致泄气，则影响范围相对较大。此外，为保证气囊充气后达到预期的形状，气囊内部可暗设拉筋，或者由并排的小气柱组成。此外，气柱可以用塑料泡沫等低强度材料替换，用固定钢丝绳直接固定于进路侧帮，此时，无需充放气阀和安全阀等附属装置。固定绳为钢丝绳或铁丝，固定绳通过膨胀螺丝或锚杆固定在矿体侧帮。使用该装置进行充填采矿，采用气柱或者泡沫塑料等低密度材料预先置于待充填采场内，之后对该采场进行充填，以上次预置材料充填以后形成的预留空间，作为相邻采矿爆破时的爆破自由空间，具体方法为：(一)架设气柱：靠未采矿体一侧，自进路一端开始，向进路末端沿进路轴向方向架设两根固定绳，两根固定绳的间距与气柱上下排卡扣的间距相同，固定绳紧贴进路侧帮；将第一个气柱的卡扣卡于固定绳上，并依次按如上方法架设第二个、第三个、直至最后一个气柱，形成自进路一端至另一端的气柱串，每个气柱之间靠紧；当所有气柱架设完毕后，通过辅助装备对气囊实施充气；或采用泡沫塑料等低强度材料代替气囊，用固定钢丝绳直接固定于进路侧帮；(二)充填、采矿：气柱架设充气完毕后，架设充填挡墙和充填管，对进路实施充填；相邻的进路采矿时，仍然按照传统进路式采矿的凿岩、装药、爆破、通风、出矿、支护(如果是上向进路)等工序循环进行，在炮孔布孔时，传统的进路采矿，一般在进路中心布置掏槽眼，但本技术中以进路充填时气柱预留的空区作为本条进路爆破自由面，按照侧向崩矿的方式布置炮孔装药和实施爆破，可大幅度提高爆破效率，降低凿岩、爆破成本。(三)当本条进路矿体全部回采完毕后，按上述(一)、(二)步骤开采其他相邻进路。本技术的上述技术方案的有益效果如下：该方法不仅具有进路式胶结充填采矿法进路布置灵活、采矿回收率高、适用于复杂破碎贵金属矿体胶结充填采矿的优势，并且由于预留了良好的爆破自由空间，克服了传统的进路式胶结充填采矿法凿岩工作量大、爆破及采矿效率低、生产能力小、综合成本高的弊病。具体优点为：(1)采用气柱作为相邻进路的预留爆破自由空间，可以大幅度提高爆破效率和采矿效率；(2)由于爆破自由空间大，爆破的夹制力减小，可以大幅度降低炸药消耗；(3)由于爆破自由空间大幅度提高，可以减少炮眼的布置，也有利于降低钎杆、钎头的消耗，缩短凿岩时间，并提高总采矿循环的总时间，提高了产能；(4)由于装药量的减少和减少了对充填体的破坏，还可以有效维护充填体的稳定性，有利于采场回采作业的安全。附图说明图1为本技术的气柱预留空间的进路胶结充填采矿装置气柱架设完毕后的采矿进路纵剖面图；图2为本技术的气柱架设完毕后的采矿进路横剖面图；图3为本技术的气柱结构主视图；图4为本实用本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种气柱预留空间的进路胶结充填采矿装置，其特征在于：包括气柱、固定机构和辅助装备，其中，气柱包括气囊(2)、充放气阀(3)、安全阀(4)和卡扣(5)，固定机构包括固定绳(1)、膨胀螺丝或锚杆，辅助装备包括空压机和连接管；固定机构的固定绳(1)将气柱固定在进路(7)侧帮，辅助装备为气柱的气囊(2)充气；充放气阀(3)和安全阀(4)设置在气囊(2)上，气囊(2)上设置上下两排卡扣(5)，卡扣(5)将气囊(2)固定在固定绳(1)上。
【技术特征摘要】
1.一种气柱预留空间的进路胶结充填采矿装置，其特征在于：包括气柱、固定机构和辅助装备，其中，气柱包括气囊(2)、充放气阀(3)、安全阀(4)和卡扣(5)，固定机构包括固定绳(1)、膨胀螺丝或锚杆，辅助装备包括空压机和连接管；固定机构的固定绳(1)将气柱固定在进路(7)侧帮，辅助装备为气柱的气囊(2)充气；充放气阀(3)和安全阀(4)设置在气囊(2)上，气囊(2)上设置上下两排卡扣(5)，卡扣(5)将气囊(2)固定在固定绳(1)上。2.根据权利要求1所述的气柱预留空间的进路胶结充填采矿装置，其特征在于：所述充放气阀(3)包括充气阀(31)、...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩斌，韩思愉，于少峰，常晓娜，刘超，郑禄璟，常宝孟，李涛，赵金田，范玉赟，
申请(专利权)人：北京科技大学，北京恩菲麦特矿冶技术服务有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11
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