一种破碎围岩急倾斜薄矿体囊式充填采矿方法技术

本发明专利技术公开了一种破碎围岩急倾斜薄矿体囊式充填采矿方法，沿矿体走向划分矿房，每个矿房沿垂高方向划分分段采场，各分段采场通过分段凿岩巷道进行凿岩出矿，分段后退式回采，铲装设备出矿，每个回采崩落步距崩落矿石出矿过程中采用气囊同步充填采空区来控制顶板暴露面积，出矿完成后，充填料浆直接充入气囊内完成采空区的充填，待充填料固结后继续后退式回采，直至整个采场回采充填结束。该方法提高了破碎围岩急倾斜薄矿体开采的机械化程度与回采效率，同时通过气囊充填也大幅提升了矿体回采的安全性，减少了矿山开采充填成本。减少了矿山开采充填成本。减少了矿山开采充填成本。

【技术实现步骤摘要】
一种破碎围岩急倾斜薄矿体囊式充填采矿方法


[0001]本专利技术属于金属矿山开采
，尤其涉及一种破碎围岩急倾斜薄矿体囊式充填采矿方法。

技术介绍

[0002]对于破碎围岩急倾斜薄矿体(倾角为55
°
以上、厚度小于5m)，为保证开采过程中围岩的稳定性，通常采用小断面、小尺度的上向/下向水平分层充填、削壁充填法等采矿方法，采场采幅需控制在较小的范围内来控制上盘围岩的暴露面积，难以通过机械化设备提高采矿效率，存在生产能力小、工艺复杂、开采及充填成本高等缺点。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的在于提供一种破碎围岩急倾斜薄矿体囊式充填采矿方法，该方法提高了破碎围岩急倾斜薄矿体开采的机械化程度与回采效率，同时通过气囊充填也大幅提升了矿体回采的安全性，减少了矿山开采充填成本。
[0004]为此，本专利技术实施例提供的破碎围岩急倾斜薄矿体囊式充填采矿方法，沿矿体走向划分矿房，每个矿房沿垂高方向划分分段采场，各分段采场通过分段凿岩巷道进行凿岩出矿，分段后退式回采，铲装设备出矿；
[0005]每个回采崩落步距崩落矿石出矿过程中采用气囊同步充填采空区来控制顶板暴露面积，出矿完成后，充填料浆直接充入气囊内完成采空区的充填，待充填料固结后继续后退式回采，直至整个采场回采充填结束。
[0006]具体的，在气囊上设有泄压阀，随着充填料浆的不断注入，气囊内气体通过泄压阀不断排出，并保持气囊内压力稳定，直至充填料浆充满整个气囊，在充填料浆内加入有微生物菌液，微生物菌液与充填料浆发生矿化反应，在气囊内表面形成仿生碳酸钙层，同时消耗水分实现充填料浆的固结。
[0007]具体的，所述气囊包括若干上下分布的独立气室，采空区形成时，首先对上方的独立气室进行充气，使气囊支撑上下盘围岩，等下方崩落矿石回采完毕后，对最下方独立气室进行充气，使气囊对上下盘围岩完全贴合。
[0008]具体的，新鲜风流从分段沿脉巷道通过出矿进路进行采场，沿着分段凿岩巷道洗刷采场后，从爆破采空区往上一分段凿岩巷道流出。
[0009]具体的，采空区内气囊与待采矿石之间留存有3
‑
5m间距，以此保证爆破的自由面与采场通风。
[0010]具体的，在气囊上方铺设胶结垫层，以提供下一气囊布置以及后续分段回采的平台。
[0011]具体的，回采时，首先在一侧形成切割槽后，在分段凿岩巷道内通过凿岩台车钻凿上向炮孔，炮孔间距1.5m，以切割槽为自由面向一侧进行爆破落矿，一次回采崩矿步距5m～8m。
[0012]具体的，气囊包括柔性囊体和包覆在柔性囊体外的柔性橡胶板。
[0013]具体的，出矿时，上分段铲装设备铲装矿石后通过出矿进路，导入分段溜井至最底部分段，最底部分段通过装矿卡车运至阶段运输巷道，将矿石运至主溜井或地表。
[0014]具体的，在分段沿脉巷道处掘进出矿进路，在各分段沿矿体走向方向进行拉底形成分段凿岩巷道，各分段之间联通溜井至采场底部，分段采场内从一侧向另一侧后退时回采，相邻矿房间可布置多采场同时回采。
[0015]具体的，矿房长度40m～50m，矿房间留2m的矿柱，阶段高度40m，矿房内部按分段高度10m划分采场。
[0016]与现有技术相比，本专利技术至少一个实施例具有如下有益效果：
[0017]1、利用气囊快速布置的特点，可以对围岩进行快速支护，保护采场作业设备及人员安全，解决大规模开采时嗣后充填支护效果不及时的问题。同时气囊与围岩接触面积大、接触面贴合好且受力均匀，对破碎围岩的支护效果更好，使得矿山可采用机械化、中深孔设备进行多采场大规模开采，解决破碎围岩矿体开采过程中围岩安全与回采效率之间的矛盾。
[0018]2、直接将充填料浆注入气囊中进行固结，形成永久性充填体，囊式充填能有效的控制充填体用量，可以采用更经济的灰砂比与胶结剂，同时无需设立充填挡墙，施工工艺简单可控，在减少充填成本的同时，气囊将崩落矿石与充填体隔开，可以防止矿体开采爆破时充填料与矿石混合造成的贫化。
[0019]3、将充填料注入气囊内部进行养护，并利用MICP(微生物诱导碳酸盐沉淀)技术发生矿化反应消耗水分实现充填料固结，形成永久性充填体，无需额外设立排水设施，充填成本大幅降低。
[0020]4、加入的微生物菌液会与充填料发生矿化反应，在气囊内部形成强度较高的类鸡蛋壳的仿生碳酸钙层，仿生碳酸钙层包裹住充填体，构成护壁结构，可以有效防止爆破产生的冲击造成充填体出现大面积垮塌，影响矿石回收，而且可以加强充填体的强度，减少充填料内水泥等胶凝材料的用量，进一步减少充填作业成本。
[0021]5、充填体被柔性材料制作的气囊包裹，能够有效吸收后续矿体爆破开采产生的爆破应力波，使得衰减后的应力波不会对充填体造成损伤，有效保证开采的安全性。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，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。
[0023]图1是本专利技术实施例提供的采矿方法设计主视图；
[0024]图2是图1中沿II
‑
II线的剖面图；
[0025]图3是图1中沿III
‑
III线的剖面图；
[0026]图4是图1中沿
Ⅳ‑Ⅳ
线的剖面图；
[0027]图5是图1中沿
Ⅴ‑Ⅴ
线的剖面图；
[0028]图中：1、阶段运输巷道；2、分段沿脉巷道；3、出矿进路；4、分段凿岩巷道；5、崩落矿
石；6、待采矿石；7、未充填气囊；8、已充填气囊；9、炮孔；10、溜井；11、胶结垫层。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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专利技术和简化描述，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专利技术的限制。
[0031]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。在本专利技术的描述中，“多个”的含义本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种破碎围岩急倾斜薄矿体囊式充填采矿方法，其特征在于：沿矿体走向划分矿房，每个矿房沿垂高方向划分分段采场，各分段采场通过分段凿岩巷道(4)进行凿岩出矿，分段后退式回采，铲装设备出矿；每个回采崩落步距崩落矿石(5)出矿过程中采用气囊同步充填采空区来控制顶板暴露面积，出矿完成后，充填料浆直接充入气囊内完成采空区的充填，待充填料固结后继续后退式回采，直至整个采场回采充填结束。2.根据权利要求1所述的破碎围岩急倾斜薄矿体囊式充填采矿方法，其特征在于：在气囊上设有泄压阀，随着充填料浆的不断注入，气囊内气体通过泄压阀不断排出，并保持气囊内压力稳定，直至充填料浆充满整个气囊，在充填料浆内加入有微生物菌液，微生物菌液与充填料浆发生矿化反应，在气囊内表面形成仿生碳酸钙层，同时消耗水分实现充填料浆的固结。3.根据权利要求1或2所述的破碎围岩急倾斜薄矿体囊式充填采矿方法，其特征在于：所述气囊包括若干上下分布的独立气室，采空区形成时，首先对上方的独立气室进行充气，使气囊支撑上下盘围岩，等下方崩落矿石(5)回采完毕后，对最下方独立气室进行充气，使气囊对上下盘围岩完全贴合。4.根据权利要求1或2所述的破碎围岩急倾斜薄矿体囊式充填采矿方法，其特征在于：新鲜风流从分段沿脉巷道(2)通过出矿进路(3)进行采场，沿着分段凿岩巷道(4)洗刷采场后，从爆破采空区往上一分段凿岩巷道(4)流出。5.根据权利要求4所述的破碎围岩急倾斜薄...

【专利技术属性】
技术研发人员：周科平，杨承业，徐春，潘征，李杰林，林允，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：