本发明专利技术公布了一种厚大矿体二步骤采场预加固护壁分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法，适用于厚大矿体一步骤采场回采充填完毕后充填质量不佳时二步骤采场的回采。二步骤采场回采时，在采场两侧设计预留护壁以隔离两侧一步骤采场充填体，在二步骤采场顶柱两侧边界布置两条锚索施工联巷，在锚索施工联巷中施工下向长锚索，并采用横向拉筋将相邻两个二步骤采场临近护壁的长锚索张紧连接，构成构成“∩”形钢绞线网状支护，然后再对二步骤采场进行回采。本发明专利技术既能有效降低二步骤采场回采时留设护壁的厚度、提高矿石回采率，同时又能显著提高留设护壁的强度和稳定性，保证二步骤采场回采的安全和高效。安全和高效。安全和高效。
【技术实现步骤摘要】
一种厚大矿体二步骤采场预加固护壁分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法
[0001]本专利技术属于地下采矿领域，特别涉及一种厚大矿体二步骤采场预加固护壁分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法，特别适用于厚大矿体一步骤采场回采充填完毕后充填质量不佳时二步骤采场的回采。
技术介绍
[0002]近年来随着绿色矿山建设的推进，充填采矿法因作业安全、延缓地表沉降等原因被广泛应用于各大矿山。分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法因为其安全、适用范围广、生产能力大而被广泛应用于各大矿山，并取得了可观的经济效益。厚大矿体采用分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法回采时，将矿体分为矿房和矿柱两步骤回采，一步骤回采矿房，矿房回采完毕后采用较高强度的胶结充填体充填矿房，待充填养护结束后回采二步骤矿柱，矿柱回采完毕后采用非胶结充填采场，防止地表沉陷造成环境污染，同时降低充填成本。
[0003]分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法适用于矿岩中等稳固以上的矿体，其使用的基本条件是矿岩稳固性中等以上，能够允许有较大的空场暴露面积和较长的暴露时间。对于选择采用该方法的矿山而言，一步骤矿房回采时，上下盘和采场两侧帮壁均为原生岩体，稳固性均为中等稳固以上，故回采难度较小，一般均能实现安全高效回采。而二步骤回采时，采场两侧帮壁均为一步骤回采后形成的充填体，此时的充填体相当于人工矿柱，对于其强度要求不仅是能够自立，同时还要能够承担一定的荷载，因此一步骤矿房充填时均要求采用较高强度的胶结充填体充填，并且充填质量要能够有所保证。在生产实践中，部分矿山由于选矿尾砂颗粒过细、胶凝材料配比问题或充填质量管控不到位等原因，造成一步骤采场充填体质量不达标，一步骤充填体强度不够甚至无强度，由此给二步骤矿柱的回采带来了巨大的问题。一步骤采场充填体强度不达标或无强度，二步骤矿柱回采安全风险大、难度高，按照常规的方式进行回采，一步骤采场充填体会发生大面积的垮冒，威胁作业人员设备安全，造成大量的损失贫化，同时有可能引发地表沉降塌陷的风险。
[0004]专利号CN106121643A公布了一种预留矿壁两步骤嵌套式组合充填采矿法，其目的是由于矿岩较为破碎为了阻止矿石的损失与贫化的问题而设计的，采用预留矿壁进一步阻止破碎围岩由于爆破振动的影响致使废石混入采场造成贫化。专利号CN115182728A公布了一种下向分段空场嗣后充填采矿法，也是将矿块划分成矿房与矿柱，采用从上往下的中深孔或深孔凿岩爆破回采，同时采取上下中段相对应采场交错布置的形式对采场进行回采，避免由于爆破振动对充填体造成影响。一步骤采场充填体强度不达标或无强度时，二步骤采场回采时可考虑留设一定的护壁，但生产实践中由于考虑到矿石回收率等因素，留设的护壁厚度不能太厚，加上回采过程中爆破振动和回采周期较长等因素，留设的护壁往往在回采过程中就发生垮冒，不仅起不到隔离一步骤低质量充填体、防止其垮冒的作用，护壁垮冒的原岩块体反而增加了安全隐患和采场大块率。
[0005]针对上述条件下的二步骤采场回采和现有技术的不足，亟需一种厚大矿体二步骤
采场预加固护壁分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法，来解决厚大矿体一步骤采场充填体质量不佳时二步骤采场安全高效回采难题，实现其顺利回采。
技术实现思路
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种厚大矿体二步骤采场预加固护壁分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法，其包括以下步骤：
[0007]步骤a、在二步骤采场两侧设计预留护壁以隔离两侧一步骤采场充填体，在二步骤采场顶柱两侧边界布置两条锚索施工联巷，在锚索施工联巷中沿巷道走向施工一排下向锚索孔，下向锚索孔位于预留护壁的中线位置，孔径90～100mm，孔深为阶段高度，孔网间距1～2m；在锚索施工联巷帮壁上施工横向钻孔贯通相邻二步骤采场的锚索施工联巷，横向钻孔距锚索施工联巷底板1.5～2m且与下向锚索孔的位置一一对应；
[0008]步骤b、下向锚索孔施工完成后在孔内预置好竖向钢绞线和注浆管，竖向钢绞线露出孔口1.5～2m，在横向钻孔中穿入横向钢绞线作为横向拉筋，横向钢绞线在钻孔两端各出露长度2～3m；然后采用孔底返浆的形式分两次对下向锚索孔进行孔内注浆，第一次注浆压力≥0.5～1.0MPa，待孔口流出浓厚水泥浆时停止第一次注浆，第二次注浆为高压劈裂注浆，待第一次注浆3～5小时后进行第二次注浆，二次注浆压力≥1.5～2.0MPa，二次注浆完毕后养护25～30天；
[0009]步骤c、养护完毕后，对下向锚索孔中的竖向钢绞线进行张拉，采用二次多级张拉工艺，第一次张拉将钢绞线拉直，稳定20～30分钟以便锚索中预应力的传递和调整，第二次张拉在第一次张拉的预应力稳定后进行，以弥补预应力损失，张拉的总吨位不小于设计吨位；竖向钢绞线张拉完毕后，将竖向钢绞线与对应的横向钢绞线张紧连接，从而将相邻二步骤采场临近一侧的锚索通过横向钢绞线构成“∩”形钢绞线网状支护，完成对二步骤采场两侧预留护壁的强化支护；
[0010]步骤d、施工采准切割工程，在二步骤采场底部一侧施工拉底凿岩巷兼做受矿巷，并形成底部出矿进路；为减少护壁暴露面积，在采场中间位置留设一个条形矿柱，在条形矿柱的两侧施工切割天井和切割横巷，自中段运输巷施工斜坡道至各分段运输巷，在各分段标高施工分段凿岩巷；
[0011]步骤e、采场回采，首先利用切割天井和切割横巷形成切割槽，然后以切割槽为自由面和补偿空间后退式爆破回采，在分段凿岩巷中施工上向扇形中深孔并装药爆破，上一分段的回采超前下分段回采的2～3个崩矿步距，崩落的矿石采用铲运机经出矿巷、出矿进路铲出并倒入中段溜井中，采场出矿完毕后对采场进行充填接顶。
[0012]进一步地，二步骤采场回采时，以采场中间位置留设的条形矿柱为界，首先回采靠上盘一侧的矿体并充填，然后再回采靠下盘一侧的矿体并充填。
[0013]优选地，所述下向锚索孔注浆时，所注浆液为水泥浆，水泥浆水灰比为1:4～1:6。
[0014]优选地，所述护壁宽度为2～3m，所述阶段高度为50～60m。
[0015]优选地，所述条形矿柱的宽度为4～6m。
[0016]优选地，所述二步骤采场出矿完毕后充填时，采场顶部和底部5～6m范围内充填体28天单轴抗压强度大于等于3Mpa。
[0017]有益效果
[0018]与现有技术和方法相比，本专利技术提供的一种厚大矿体二步骤采场预加固护壁分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法具有以下有益效果：
[0019]通过留设护壁，可有效隔离一步骤采场低质量充填体，防止充填体垮冒造成大的损失贫化；同时，对留设的护壁进行预先加固强化，采用竖向锚索和横向拉筋的方式将相邻两个二步骤采场临近护壁的支护组成一个完整的整体，相互支撑，既能有效降低留设护壁的厚度、提高矿石回采率，同时又能显著提高留设护壁的强度和稳定性，保证二步骤采场回采的安全和高效。
附图说明
[0020]下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明。
[0021]图1是本专利技术提供的一种厚大矿体二步骤采场预加固护壁分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法的正视图；
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种厚大矿体二步骤采场预加固护壁分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法，其特征在于包括以下步骤：步骤a、在二步骤采场两侧设计预留护壁以隔离两侧一步骤采场充填体，在二步骤采场顶柱两侧边界布置两条锚索施工联巷，在锚索施工联巷中沿巷道走向施工一排下向锚索孔，下向锚索孔位于预留护壁的中线位置，孔径90～100mm，孔深为阶段高度，孔网间距1～2m；在锚索施工联巷帮壁上施工横向钻孔贯通相邻二步骤采场的锚索施工联巷，横向钻孔距锚索施工联巷底板1.5～2m且与下向锚索孔的位置一一对应；步骤b、下向锚索孔施工完成后在孔内预置好竖向钢绞线和注浆管，竖向钢绞线露出孔口1.5～2m，在横向钻孔中穿入横向钢绞线作为横向拉筋，横向钢绞线在钻孔两端各出露长度2～3m；然后采用孔底返浆的形式分两次对下向锚索孔进行孔内注浆，第一次注浆压力≥0.5～1.0MPa，待孔口流出浓厚水泥浆时停止第一次注浆，第二次注浆为高压劈裂注浆，待第一次注浆3～5小时后进行第二次注浆，二次注浆压力≥1.5～2.0MPa，二次注浆完毕后养护25～30天；步骤c、养护完毕后，对下向锚索孔中的竖向钢绞线进行张拉，采用二次多级张拉工艺，第一次张拉将钢绞线拉直，稳定20～30分钟以便锚索中预应力的传递和调整，第二次张拉在第一次张拉的预应力稳定后进行，以弥补预应力损失，张拉的总吨位不小于设计吨位；竖向钢绞线张拉完毕后，将竖向钢绞线与对应的横向钢绞线张紧连接，从而将相邻二步骤采场临近一侧的锚索通过横向钢绞线构成“∩”形钢绞线网状支护，完成对二步骤采场两侧预留护壁的强化支护；步骤d、施工采准切割工程，在二步骤采场底部一侧施工拉底凿...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱晨迪，龚永超，刘东锐，周礼，杨宁，冯福康，孙健，江科，陆锦涛，张芫涛，张海云，
申请(专利权)人：长沙矿山研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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