一种阶段空场嗣后充填采场最小宽度确定方法技术

本发明专利技术公开了一种阶段空场嗣后充填采场最小宽度确定方法，本发明专利技术提出的阶段空场嗣后充填采场最小宽度确定方法提出了一种能够确定采场宽度最小值的方案，从而解决目前缺乏对采场宽度最小值的选取进行确定的方案的问题；本申请弥补了现有采场宽度确定方法仅给出采场最大允许宽度，而未充分考虑实际操作过程中由于采场宽度过小而导致的进路眉线破坏、充填挡墙构筑困难的问题。本申请在综合考虑现场实际出矿作业、充填挡墙构筑、底部结构设置等因素的基础上，提出采场最小宽度的确定方法，从而为确定合适采场宽度提供工程约束，具有较强的推广价值与应用参考。的推广价值与应用参考。的推广价值与应用参考。

【技术实现步骤摘要】
一种阶段空场嗣后充填采场最小宽度确定方法


[0001]本专利技术涉及地下矿山充填
，具体涉及一种阶段空场嗣后充填采场最小宽度确定方法。

技术介绍

[0002]在阶段空场嗣后充填采矿法的实施过程中，采场的宽度大小是影响回采作业安全性与经济性的关键技术指标。一般在矿山初步设计阶段，会在矿体赋存条件与矿岩稳固性等地质条件的基础上，通过理论计算、数值模拟计算、工程类比法及现场工业试验来确定采场的合适宽度。
[0003]但由于采场宽度越小，安全性越高，从而导致根据以上方法确定的采场宽度往往是作为最大值，即目前缺乏对采场宽度最小值的选取进行确定的方案。
[0004]根据矿山工程实践，采场宽度过小不仅会增大采准切割的工程量，带来开采成本增加的可能。更会造成出矿进路眉线受到破坏、出矿结束后可布置充填挡墙的进路长度不足、进路封堵困难等一系列工程难题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的是提供一种阶段空场嗣后充填采场最小宽度确定方法，旨在解决目前缺乏对采场宽度最小值的选取进行确定的方案的问题。
[0006]本专利技术提出的技术方案为：
[0007]一种阶段空场嗣后充填采场最小宽度确定方法，包括：
[0008]基于矿山的出矿情况，确定矿山的巷道与出矿进路之间的夹角，并以此计算得到矿眉线保护长度和进路直线段距离，并确定最终最小出矿进路长度；
[0009]基于矿巷道的不同布置方式，分别构筑单进路双侧出矿采场与底部结构模型，以及单进路单侧出矿采场与底部结构模型，并基于单进路双侧出矿采场与底部结构模型和巷道与出矿进路之间的夹角计算得到对应的第一采场最小宽度，基于单进路单侧出矿采场与底部结构模型、矿眉线保护长度、进路直线段距离和巷道与出矿进路之间的夹角计算得到对应的第二采场最小宽度；
[0010]将第一采场最小宽度和第二采场最小宽度中的较大值作为最终采场最小宽度。
[0011]优选的，所述基于矿山的出矿情况，确定矿山的巷道与出矿进路之间的夹角，并以此计算得到矿眉线保护长度和进路直线段距离，并确定最终最小出矿进路长度，包括：
[0012]基于矿山的出矿情况，确定矿山的三角形矿柱最大垮塌高度、巷道与出矿进路之间的夹角、V型堑沟的炮孔边角、铲运机转弯半径和铲运机铲运距离，并以此计算得到矿眉线保护长度、进路直线段距离、出矿巷道至出矿进路的弯道段的直线长度，并以此计算得到满足铲运机要求的最小出矿进路长度。
[0013]优选的，所述矿眉线保护长度的计算公式为：
[0014]l1＝h/tanβ，
[0015]式中，l1为矿眉线保护长度；h为三角形矿柱最大垮塌高度；β为V型堑沟的炮孔边角；
[0016]所述进路直线段距离的计算公式为：
[0017]l2＝d
c
，
[0018]式中，l2为进路直线段距离；d
c
为铲运机铲运距离；
[0019]所述出矿巷道至出矿进路的弯道段的直线长度的计算公式为：
[0020]l3＝r(1
‑
cosα)，
[0021]式中，l3为出矿巷道至出矿进路的弯道段的直线长度；r为铲运机转弯半径；α为巷道与出矿进路之间的夹角。
[0022]优选的，所述满足铲运机要求的最小出矿进路长度的计算公式为：
[0023]L1＝l1+l2+l3，
[0024]式中，L1为满足铲运机要求的最小出矿进路长度。
[0025]优选的，所述基于矿山的出矿情况，确定矿山的巷道与出矿进路之间的夹角，并以此计算得到矿眉线保护长度和进路直线段距离，并确定最终最小出矿进路长度，还包括：
[0026]根据矿山的实际充填方案，确定充填挡墙至采空区的边壁距离及充填挡墙至弯道拐点距离，并以此计算得到满足充填挡墙构筑要求的最小出矿进路长度；
[0027]将满足铲运机要求的最小出矿进路长度和满足充填挡墙构筑要求的最小出矿进路长度中的较大值作为最终最小出矿进路长度。
[0028]优选的，所述满足充填挡墙构筑要求的最小出矿进路长度的计算公式为：
[0029]L2＝l1+l3+d
d
+d
w
，
[0030]式中，L2为满足充填挡墙构筑要求的最小出矿进路长度；d
d
为充填挡墙至采空区的边壁距离；d
w
为充填挡墙至弯道拐点距离。
[0031]优选的，所述基于矿巷道的不同布置方式，分别构筑单进路双侧出矿采场与底部结构模型，以及单进路单侧出矿采场与底部结构模型，并基于单进路双侧出矿采场与底部结构模型和巷道与出矿进路之间的夹角计算得到对应的第一采场最小宽度，基于单进路单侧出矿采场与底部结构模型、矿眉线保护长度、进路直线段距离和巷道与出矿进路之间的夹角计算得到对应的第二采场最小宽度，包括：
[0032]当矿场的底部结构采用出矿巷道布置在矿房、矿柱交界处，由出矿巷道通过两侧采场单进路出矿时，构筑单进路双侧出矿采场与底部结构模型；
[0033]基于单进路双侧出矿采场与底部结构模型确定V型堑沟的巷道宽度、V型堑沟的间柱宽度，并基于巷道与出矿进路之间的夹角计算得到第一采场最小宽度。
[0034]优选的，所述基于矿巷道的不同布置方式，分别构筑单进路双侧出矿采场与底部结构模型，以及单进路单侧出矿采场与底部结构模型，并基于单进路双侧出矿采场与底部结构模型和巷道与出矿进路之间的夹角计算得到对应的第一采场最小宽度，基于单进路单侧出矿采场与底部结构模型、矿眉线保护长度、进路直线段距离和巷道与出矿进路之间的夹角计算得到对应的第二采场最小宽度，包括：
[0035]当底部结构采用出矿巷道位于矿房或矿柱一侧的单进路单侧出矿布置形式时，构筑单进路单侧出矿采场与底部结构模型；
[0036]基于单进路单侧出矿采场与底部结构模型确定出矿巷道与堑沟巷道间的宽度，并
基于单进路单侧出矿采场与底部结构模型、矿眉线保护长度、进路直线段距离和巷道与出矿进路之间的夹角计算得出第二采场最小宽度。
[0037]优选的，所述第一采场最小宽度的计算公式为：
[0038]B1＝c/2+3b/2+L
c
cosα，
[0039]式中，B1为第一采场最小宽度；c为V型堑沟的间柱宽度；b为V型堑沟的巷道宽度；α为巷道与出矿进路之间的夹角；L
c
为最终最小出矿进路长度。
[0040]优选的，所述第二采场最小宽度的计算公式为：
[0041]B2＝(l1+l2+L
c
cosα+2b+d)/2，
[0042]式中，B2为第二采场最小宽度；l1为矿眉线保护长度；l2为进路直线段距离；α为巷道与出矿进路之间的夹角；b为V型堑沟的巷道宽度；d为出矿巷道与堑沟巷道间的宽度；L
c
为最终最小出矿进路长度。
[0043]通过上述技术方案，能实现以下有益效果：
[0044]本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阶段空场嗣后充填采场最小宽度确定方法，其特征在于，包括：基于矿山的出矿情况，确定矿山的巷道与出矿进路之间的夹角，并以此计算得到矿眉线保护长度和进路直线段距离，并确定最终最小出矿进路长度；基于矿巷道的不同布置方式，分别构筑单进路双侧出矿采场与底部结构模型，以及单进路单侧出矿采场与底部结构模型，并基于单进路双侧出矿采场与底部结构模型和巷道与出矿进路之间的夹角计算得到对应的第一采场最小宽度，基于单进路单侧出矿采场与底部结构模型、矿眉线保护长度、进路直线段距离和巷道与出矿进路之间的夹角计算得到对应的第二采场最小宽度；将第一采场最小宽度和第二采场最小宽度中的较大值作为最终采场最小宽度。2.根据权利要求1所述的一种阶段空场嗣后充填采场最小宽度确定方法，其特征在于，所述基于矿山的出矿情况，确定矿山的巷道与出矿进路之间的夹角，并以此计算得到矿眉线保护长度和进路直线段距离，并确定最终最小出矿进路长度，包括：基于矿山的出矿情况，确定矿山的三角形矿柱最大垮塌高度、巷道与出矿进路之间的夹角、V型堑沟的炮孔边角、铲运机转弯半径和铲运机铲运距离，并以此计算得到矿眉线保护长度、进路直线段距离、出矿巷道至出矿进路的弯道段的直线长度，并以此计算得到满足铲运机要求的最小出矿进路长度。3.根据权利要求2所述的一种阶段空场嗣后充填采场最小宽度确定方法，其特征在于，所述矿眉线保护长度的计算公式为：l1＝h/tanβ，式中，l1为矿眉线保护长度；h为三角形矿柱最大垮塌高度；β为V型堑沟的炮孔边角；所述进路直线段距离的计算公式为：l2＝d
c
，式中，l2为进路直线段距离；d
c
为铲运机铲运距离；所述出矿巷道至出矿进路的弯道段的直线长度的计算公式为：l3＝r(1
‑
cosα)，式中，l3为出矿巷道至出矿进路的弯道段的直线长度；r为铲运机转弯半径；α为巷道与出矿进路之间的夹角。4.根据权利要求3所述的一种阶段空场嗣后充填采场最小宽度确定方法，其特征在于，所述满足铲运机要求的最小出矿进路长度的计算公式为：L1＝l1+l2+l3，式中，L1为满足铲运机要求的最小出矿进路长度。5.根据权利要求3所述的一种阶段空场嗣后充填采场最小宽度确定方法，其特征在于，所述基于矿山的出矿情况，确定矿山的巷道与出矿进路之间的夹角，并以此计算得到矿眉线保护长度和进路直线段距离，并确定最终最小出矿进路长度，还包括：根据矿山的实际充填方案，确定充填挡墙至采空区的边壁距离及充填挡墙至弯道拐点距离，并以此计算得到满足充填挡墙构筑要求的最小出矿进路长度；将满足铲运机要求的最小出矿进路长度和满足充填挡墙构筑要求的最小出矿进路长度中的较大值作为最终最小出矿进路长度。6.根据权利要求5所述的一种阶段空场嗣后充填采场最小宽度确定方法，其特征在于，
所述满足充填挡墙构筑要求的最小出矿进...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯岩，陈秋松，王道林，张钦礼，周汇博，朱黎明，陶云波，张鹏，袁昕懿，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：