开采露天矿边帮压覆矿产的新方法技术

本发明专利技术提供了一种开采露天矿边帮压覆矿产的新方法，包括：将露天矿边帮压覆矿产的各矿层沿着矿体的倾向或走向按设定宽度和高度划分为若干个直线型采硐，并依次编号；利用开采设备先开采奇数采硐或偶数采硐，各奇数采硐或偶数采硐之间保留偶数采硐或奇数采硐作为矿柱，且对奇数采硐或偶数采硐实行采‑充平行作业，在满足充填作业空间后对已采采硐依次充填；当两相邻采硐内的充填物凝固后，再开采该两相邻采硐之间的采硐，且对后开采的采硐也实行采‑充平行作业，直至各矿层及厚矿体多分层的开采充填完毕。本发明专利技术提供的该开采方法，提高了对边帮的支撑强度，减小了边帮坍塌和滑坡的风险，且矿产回收率高，并减少对大气、土壤等环境的污染。

【技术实现步骤摘要】
开采露天矿边帮压覆矿产的新方法
本专利技术涉及一种开采露天矿边帮压覆矿产的新方法，属于矿产开采
，更具体而言，涉及采用机械化开采设备开采露天矿边帮压覆矿产的方法。
技术介绍
如图1-图3所示，露天矿山开采时在采坑5的推进方向(图1中箭头所示方向)的后方形成非工作帮13，在正常推进过程中采坑5推进方向的两侧形成端帮12，在采坑5推进方向的前方形成终帮11；露天矿山开采的过程中在采坑5四周形成上述的非工作帮13、端帮12和终帮11统称为边帮1。目前，露天矿山的开采因存在上述的边帮，导致边帮下压覆的矿产得不到开采、损失矿产资源量巨大，就一座露天矿山而言，露天矿山开采损失资源量占整个露天矿山的25％-30％不等；就露天煤矿而言，每年全国边帮压覆未开采损失的煤矿资源量就高达1亿吨以上。露天矿山剥离出的矿石中含有大量矸石，这些矸石一般排弃至排渣场，由于未经过处理，长时间的露天堆放会产生大量氨、硫化物等有害气体，污染水源、土壤和周围空气，且有些边帮下压覆的矿产资源极易发火自燃，造成大气、环境污染。如何将边帮压覆矿产进行回收再利用，如何将矸石进行合理的处置，如何避免边帮压覆矿产发火自燃减小对环境的污染等，是露天矿山开采面临的现实问题。为解决上述问题，中国ZL201210179645.7号、名称为“回收露天煤矿终帮上煤的采煤方法”的专利，给出了一种回收露天煤矿终帮压覆煤矿的采煤方法。具体来说，该回收露天煤矿终帮上煤的采煤方法，适用于露天煤矿终帮上煤层厚度大于2m；煤层顶板是较稳定的岩石；煤层间距不小于5m；煤层倾角小于10°，可实现内排土条件的露天煤矿，露天煤矿建成后，在露天煤矿的非工作帮、终帮与紧邻的两个端帮终帮上存留的煤层中，如图4所示，沿着煤层的倾斜方向掘进一个宽2～4m、高2～7m，深到矿田地表境界即矿权界长50～100m的第一个直线形煤巷道21，再并排掘进与第一个直线形煤巷道相同几何参数的第二个直线形煤巷道22，以此类推并排掘进第三个直线形煤巷道23，各煤巷道之间留有3.3～6m宽的煤柱，在掘进第二个直线形煤巷道22的同时，如图5所示，在第一个直线形煤巷道21中心线的阶梯顶部打垂直钻孔3，钻孔3的直径为150～300mm，钻孔3的深度为打透第一个直线形煤巷道21顶部为止，当第一个钻孔31完成后，继续打第二个钻孔32，钻孔与钻孔的间距为2.5～9m，并在中心线上，同时用剥离物半封闭第一个直线形煤巷道21的硐口，再从第一个钻孔31往第一个直线形煤巷道21里注沙浆，第一个钻孔31里注满沙浆后继续往第二个钻孔32里注沙浆，沙浆注满第一个直线形煤巷道21，用同样的方法直至将第三个直线形煤巷道23注满沙浆为止，这时注满沙浆的第一个直线形煤巷道21已存留了1至2个月时间，接着在已注满沙浆的第一个直线形煤巷道21与已注满沙浆的第二个直线形煤巷道22之间的煤柱中掘进与第一个直线形煤巷道21相同几何参数的第四个直线形煤巷道24，第四个直线形煤巷道24与第一个直线形煤巷道21、第二个直线形煤巷道22之间留出1～1.5m宽的煤柱4，所述第四个直线形煤巷道24完成后，应立即类同第一个直线形煤巷道21在第四个直线形煤巷道24的顶部打钻孔3，半封闭硐口，注满沙浆，及时在第一个直线形煤巷道21、第四个直线形煤巷道24、第二个直线形煤巷道22的硐口前排弃剥离物并形成内排土场，以此类推掘进相同几何参数的第五个直线形煤巷道25，并进行顶部打钻孔3，半封闭硐口，注满沙浆，第五个直线形煤巷道25位于第二个直线形煤巷道22与第三个直线形煤巷道23中间，露天煤矿开采终了时，回收露天煤矿终帮上煤炭资源即结束。该专利给出的上述开采方法，虽然号称可以开采终帮压覆煤矿，但事实上并不可行，存在诸多缺陷：A、该现有技术采用从露天煤矿边帮顶部钻孔、并通过钻孔对已采巷道进行灌注沙浆充填，在边帮顶部施工钻孔易造成露天煤矿边坡滑坡、坍塌；且通过钻孔从上往下对已采巷道进行充填，由于充填体塌落角的影响，充填体在已采巷道内形成锥体形状，无法保证已采巷道内的充填体的接顶率和压实率，后期回收已充填巷道之间的煤柱时，由于两侧充填体未接顶、压实率较低，已采巷道跨度逐渐增大，易造成两侧充填体巷道顶板垮落，从而造成边帮整体滑坡、坍塌。B、该现有技术采用相邻巷道之间留设1～1.5m宽煤柱的方式对露天煤矿终帮压煤进行回收，而该煤柱后期又无法再回收，影响边帮压覆煤碳资源的回收率，并可能导致留设煤柱发火自燃、污染环境；C、现有技术仅限于煤层厚度大于2.0m、煤层间距不小于5.0m、煤层倾角小于10°的边帮压煤回收，不能扩展至其他种类的露天矿和不在此条件范围内的露天煤矿的开采回收，应用范围有限，当煤层厚度大于6m或者当露天矿山为矿层间距小于5.0m近距离矿层群时，该现有技术均不能实现开采，现有技术的该开采方法适用范围有限、资源回收率依然很低；D、填充物为沙浆，成本高，且不利于矿山开采废弃物例如剥离矸石等的回收利用，无法实现资源开发与生态环境的协调发展。因此，需要从提高安全性、提高回收率、减少环境污染、扩大开采矿的种类和废弃物处理等问题出发，研发更安全、更高效、适用范围更广、更环保的露天矿边帮压覆矿产的开采方法，以克服现有技术的缺陷。
技术实现思路
为了解决上述技术问题至少之一，本专利技术提供了一种开采露天矿边帮压覆矿产的新方法，所述矿产的硬度小于机械化开采设备的截割硬度，包括以下步骤：步骤10，将所述露天矿边帮压覆矿产的各矿层沿着矿产资源的倾向或走向按设定宽度和高度划分为若干个直线型采硐，并依次编号，编号为奇数的采硐称为奇数采硐，全部奇数采硐的几何尺寸相同，编号为偶数的采硐称为偶数采硐，全部偶数采硐的几何尺寸相同；步骤20，利用所述机械化开采设备掘进开采所述直线型采硐，先掘进开采奇数采硐或者偶数采硐，各所述奇数采硐或偶数采硐之间保留偶数采硐或奇数采硐作为矿柱，以对所述边帮起支撑作用；且对所述奇数采硐或偶数采硐实行采-充平行作业，即在前一奇数采硐或偶数采硐开采完成后并对后一奇数采硐或偶数采硐开采且满足充填作业空间要求的同时，采用充填物对已采奇数采硐或偶数采硐依次充填；步骤30，在步骤20的过程中，当两相邻奇数采硐或偶数采硐内的充填物凝固成强度大于所述矿产矿体强度的刚性体后，利用所述机械化开采设备再掘进开采该两相邻奇数采硐或偶数采硐之间的偶数采硐或奇数采硐，且对后开采的偶数采硐或奇数采硐也实行采-充平行作业，即在前一偶数采硐或奇数采硐开采完成后对后一符合开采条件的偶数采硐或奇数采硐开采且满足充填作业空间要求的同时，采用充填物对已采偶数采硐或奇数采硐依次充填；步骤40，重复所述步骤20和步骤30，直至全部所述直线型采硐开采完毕和充填完毕，完成各所述矿层的开采，从而完成所述露天矿边帮压覆矿产的开采；其中，所述充填，是指采用填充设备自开采后的所述直线型采硐的尽头向硐口逐渐填充所述充填物，并压实所述充填物和二次填充所述充填物，以使所述充填物凝固成所述刚性体后的接顶率和压实率符合设计要求。本专利技术上述开采露天矿边帮压覆矿产的新方法，克服了现有技术的缺陷，具有以下积极效果：①因采用填充设备自开采后的直线型采硐的尽头向硐口逐渐填充充填物，并压实充填物和二次填充充填物，而非现有技术在岩层上打孔填充，可以使得充填物的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开采露天矿边帮压覆矿产的新方法，其特征在于：所述矿产的硬度小于机械化开采设备截割硬度，包括以下步骤：步骤10，将所述露天矿边帮压覆矿产的各矿层沿着矿产资源的倾向或走向按设定宽度和高度划分为若干个直线型采硐，并依次编号，编号为奇数的采硐称为奇数采硐，全部奇数采硐的几何尺寸相同，编号为偶数的采硐称为偶数采硐，全部偶数采硐的几何尺寸相同；步骤20，利用所述机械化开采设备掘进开采所述直线型采硐，先掘进开采奇数采硐或者偶数采硐，各所述奇数采硐或偶数采硐之间保留偶数采硐或奇数采硐作为矿柱，以对所述边帮起支撑作用；且对所述奇数采硐或偶数采硐实行采‑充平行作业，即在前一奇数采硐或偶数采硐开采完成后并对后一奇数采硐或偶数采硐开采且满足充填作业空间要求的同时，采用充填物对已采奇数采硐或偶数采硐依次充填；步骤30，在步骤20的过程中，当两相邻奇数采硐或偶数采硐内的充填物凝固成强度大于所述矿产矿体强度的刚性体后，利用所述机械化开采设备再掘进开采该两相邻奇数采硐或偶数采硐之间的偶数采硐或奇数采硐，且对后开采的偶数采硐或奇数采硐也实行采‑充平行作业，即在前一偶数采硐或奇数采硐开采完成后对后一符合开采条件的偶数采硐或奇数采硐开采且满足充填作业空间要求的同时，采用充填物对已采偶数采硐或奇数采硐依次充填；步骤40，重复所述步骤20和步骤30，直至全部所述直线型采硐开采完毕和充填完毕，完成各所述矿层的开采，从而完成所述露天矿边帮压覆矿产的开采；其中，所述充填，是指采用填充设备自开采后的所述直线型采硐的尽头向硐口逐渐填充所述充填物，并压实所述充填物和二次填充所述充填物，以使所述充填物凝固成所述刚性体后的接顶率和压实率符合设计要求。...

【技术特征摘要】
1.一种开采露天矿边帮压覆矿产的新方法，其特征在于：所述矿产的硬度小于机械化开采设备截割硬度，包括以下步骤：步骤10，将所述露天矿边帮压覆矿产的各矿层沿着矿产资源的倾向或走向按设定宽度和高度划分为若干个直线型采硐，并依次编号，编号为奇数的采硐称为奇数采硐，全部奇数采硐的几何尺寸相同，编号为偶数的采硐称为偶数采硐，全部偶数采硐的几何尺寸相同；步骤20，利用所述机械化开采设备掘进开采所述直线型采硐，先掘进开采奇数采硐或者偶数采硐，各所述奇数采硐或偶数采硐之间保留偶数采硐或奇数采硐作为矿柱，以对所述边帮起支撑作用；且对所述奇数采硐或偶数采硐实行采-充平行作业，即在前一奇数采硐或偶数采硐开采完成后并对后一奇数采硐或偶数采硐开采且满足充填作业空间要求的同时，采用充填物对已采奇数采硐或偶数采硐依次充填；步骤30，在步骤20的过程中，当两相邻奇数采硐或偶数采硐内的充填物凝固成强度大于所述矿产矿体强度的刚性体后，利用所述机械化开采设备再掘进开采该两相邻奇数采硐或偶数采硐之间的偶数采硐或奇数采硐，且对后开采的偶数采硐或奇数采硐也实行采-充平行作业，即在前一偶数采硐或奇数采硐开采完成后对后一符合开采条件的偶数采硐或奇数采硐开采且满足充填作业空间要求的同时，采用充填物对已采偶数采硐或奇数采硐依次充填；步骤40，重复所述步骤20和步骤30，直至全部所述直线型采硐开采完毕和充填完毕，完成各所述矿层的开采，从而完成所述露天矿边帮压覆矿产的开采；其中，所述充填，是指采用填充设备自开采后的所述直线型采硐的尽头向硐口逐渐填充所述充填物，并压实所述充填物和二次填充所述充填物，以使所述充填物凝固成所述刚性体后的接顶率和压实率符合设计要求。2.根据权利要求1所述的开采露天矿边帮压覆矿产的新方法，其特征在于：所述直线型采硐的高度根据所述机械化开采设备的开采高度确定，所述奇数采硐的宽度按照以下式(1)-式(3)确定：q＝q0+q1+q2+……+qn-1+qn(2)q0＝hr0，q1＝h1r1，q2＝h2r2……qn-1＝hn-1rn-1，qn＝hnrn(3)其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：宿威俊，孟建华，闫林，蒋红军，董辉，张德军，金晓峰，
申请(专利权)人：内蒙古煤矿设计研究院有限责任公司，伊金霍洛旗德隆矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15