【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地下矿山采矿，尤其涉及一种缓倾斜薄及中厚矿体采场间柱回收方法。
技术介绍
1、矿产资源是国民经济和社会发展的重要物质基础，开发利用矿产资源是现代化建设的必然要求。然而，近几十年来大规模、高强度和粗放式的过度开发造成容易开采的高品位矿产资源逐渐枯竭，地下开采不得不向深部矿体、松软破碎矿体、低品位矿体等复杂难采矿体进军。由于现有采矿技术和设备存在一定的应用局限性，如何安全高效和绿色地开发复杂难采矿体是当前矿山面临的主要瓶颈之一。
2、一直以来，缓倾斜薄及中厚矿体的开采是矿山行业的重点和难点之一，原因在于缓倾斜角度(5°～30°)不利于采矿机械设备的爬坡运行，目前采矿破岩装备很少能够突破25°以上的坡脚，且坡度较大时不利于采场管理和安全作业。另外，缓倾斜角度也不利于爆破碎石的抛掷，且钻爆法崩落的破碎矿岩难以自溜，不利于溜入采场底部结构，限制了大部分采矿方法的应用。为了给无轨设备的运行创造条件，缓倾斜矿体开采普遍采用伪倾斜方法。矿块一般划分为矿房和矿柱，矿柱包括顶底柱和两矿房之间的间柱，为矿房的安全回采提供了重要保障，但增加了矿石损失率。目前，工程技术人员往往通过设计新型底部结构、运用钢筋混凝土构筑人工假底和假顶以及采后二次钻爆法等方式对矿房顶底矿柱进行回收，由此显著提高了矿石回收率。
3、然而，目前针对缓倾斜矿体间柱回收的技术少有报道，每个矿块内间柱宽度一般为5-15m，造成了大量的矿产资源浪费。因此，亟待专利技术一种缓倾斜矿体采场间柱的回收方法，继而实现矿产资源的高效开发和利用。
>技术实现思路
1、为了解决上述问题本专利技术提供了一种缓倾斜薄及中厚矿体采场间柱回收方法。
2、本专利技术提供一种缓倾斜薄及中厚矿体采场间柱回收方法，首先根据矿块间柱尺寸和岩体稳定性进行回采单元划分，确定开采顺序；其次，布置采切工程，为通风、行人和运输及充填等创造条件；再次，在回采单元中心钻凿预裂孔并进行超前预裂来实现集中应力卸压和增加岩石可切割性；从次，利用掘进机自助构筑底板作业平台进行机械切割连续落矿，铲运机进行搬运和出矿后采用液压支柱、工字钢和橡胶气囊袋进行临时支护和永久支护；最后，待回采单元矿体采完后，在其底部构筑充填挡墙，利用矿山充填系统对回采单元进行嗣后充填。
3、本专利技术的方案是：
4、一种缓倾斜矿体采场间柱的回收方法，包括下列步骤：
5、s1、确定回采单元和开采顺序
6、基于矿块间距尺寸与岩体稳定性等级，间柱沿水平方向划分若干条带，以条带作为回采单元，按照一回采单元预裂备用、一回采单元正在开采、一回采单元采后回填的开采顺序；所述回采单元长度为间柱倾斜长度(不超过200m)，所述回采单元宽度为4～8m，所述回采单元高度为矿体厚度；每个回采单元历经超前卸压和预裂、机械采运和支护、嗣后充填等工序；
7、s2、采切工程布置
8、基于矿块原有的阶段运输巷和阶段回风巷道，新建与阶段回风巷道垂直相连并通达间柱的穿脉，连接阶段运输巷和出矿巷道供无轨运输、行人和通风的绕道，连接回采单元采场和绕道的出矿巷道，连接出矿巷道和阶段运输巷用以储存和放矿的溜矿眼采切工程通达回采单元并形成通风、行人运输、充填及压风供电供排水生产系统；
9、s3、回采单元超前卸压与预裂
10、利用深孔凿岩台车在回采单元断面中心钻凿一平行于矿体倾斜面的孔径60～150mm的预裂孔，通过松动爆破或水力压裂方式自孔底向孔口进行后退式或者孔口向孔底前进式岩体预裂，用以释放矿体集中高应力和增加矿体可切割性。同时，连通采场和穿脉的预裂孔还具有采场导风的作用。
11、s4、机械化连续回采、运输与支护
12、在回采单元矿体超前预裂和卸压的前提下，采用掘进机对回采单元矿体进行机械切割连续落矿，一次采全厚，基于落下的破碎矿石利用掘进机在底板自行平整逐级构筑三角形平台，掘进机尾部卸下的矿石由爬坡能力较大的铲运机铲运至出矿巷道内的溜矿眼中，再卸矿到阶段运输巷道中的皮带运输机上运出采场。随后，采用液压支柱、工字钢和橡胶气囊及金属网对开挖后的围岩进行临时支护与永久支护；
13、s5、回采单元嗣后充填
14、在回采单元底部构筑一定厚度的充填挡墙，利用矿山充填系统将充填管路由阶段回风巷经穿脉引入到回采单元上部，按照一定配比和质量浓度对采空区进行嗣后充填。充填过程中，采用袋装碎石填充回采单元和出矿巷道隅角，并扩刷出矿巷道通至下一相邻回采单元进行矿体超前预裂和卸压，为下一回采单元的回采进行准备。
15、作为优选的技术方案，所述回采单元宽度基于整数划分间柱宽度的原则，且围岩不稳固时取小值，稳固时取大值。回采单元长度为间柱倾斜长度，≤200m，以防预裂孔钻孔偏差较大。
16、作为优选的技术方案，所述采切工程断面为矩形或三心拱形，断面尺寸与坡度以满足选用无轨设备运行与行人通行及排水要求为原则，巷道尺寸面积≥15m2，溜矿眼直径≥1.0m。
17、作为优选的技术方案，所述岩体预裂采用微差松动爆破或水力分段压裂方式自孔底向孔口分段后退或孔口向孔底前进进行。
18、作为优选的技术方案，所述岩体预裂采用水力分段压裂方式自孔底向孔口分段后退或孔口向孔底前进进行；水力分段压裂方式采用水力压裂系统，所述水力压裂系统的设备为带有可接长钻杆的液压钻机、大流量高压水泵、孔径与预裂孔匹配的耐压封堵器，压裂终止时机以采场两帮涌水与大流量高压水泵水压值大幅下降为准；所述耐压封堵器长度为1～3m；所述大流量高压水泵最大流量>200m3/min，最大泵压>50mpa。采用水力分段压裂方式能够精准控制裂纹扩展边界和降低岩体切割粉尘浓度。
19、作为优选的技术方案，所述掘进机为切割功率≥160kw的悬臂式掘进机，能够依次采全厚，切割断面为矩形；利用掘进机的铲板构筑的三角形平台长度≥3m，坡度≤18°，能够满足掘进机履带移动需要。
20、优作为优选的技术方案，所述永久支护排距0.4～1.5m，每排支护结构由三根具有恒阻特性的液压支柱通过销接连接形成一体构成矩形结构，液压支柱上安装有注液、恒阻自动泄液和放液功能的三用阀，液压支柱后面均匀安装有钢筋直径在φ6～10mm、网口尺寸100～150mm的金属网，直径0.3～1.0m、厚度0.2～0.6m的圆盘形橡胶气囊，橡胶气囊上安装有减压阀使其受压变形保持恒阻特性，液压支柱和橡胶气囊的联合恒阻作用使永久支护具备让压抗变形和抑制能量突然释放诱发岩石动力灾害的功能；临时支护采用长条状的工字钢进行控顶，工字钢沿条带轴线均匀间隔布置在巷道顶板上，采用2～5组钢丝绳索绑定或u型卡卡箍在顶板永久支护的液压支柱柱体上；所述工字钢型号为16～22号，所述工字钢长度3-5m，所述工字钢数量3-7根；切割落矿时，通过人工方式向前移动工字钢并重新固定用以支护暴露的空顶；永久支护时，人工向后移动工字钢为永久支护作业创造支护空间。
21、作为优选的技术方案，所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种缓倾斜薄及中厚矿体采场间柱回收方法，其特征在于，包括下列步骤：
2.如权利要求1所述的一种缓倾斜薄及中厚矿体采场间柱回收方法，其特征在于：所述回采单元宽度基于整数划分间柱宽度的原则，且围岩不稳固时取小值，稳固时取大值。
3.如权利要求1所述的一种缓倾斜薄及中厚矿体采场间柱回收方法，其特征在于：所述采切工程断面为矩形或三心拱形，断面尺寸与坡度以满足选用无轨设备运行与行人通行及排水要求为原则，巷道尺寸面积≥15m2，溜矿眼直径≥1.0m。
4.如权利要求1所述的一种缓倾斜薄及中厚矿体采场间柱回收方法，其特征在于：所述岩体预裂采用微差松动爆破或水力分段压裂方式自孔底向孔口分段后退进行或者自孔口向孔底前进进行。
5.如权利要求4所述的一种缓倾斜薄及中厚矿体采场间柱回收方法，其特征在于：所述岩体分段预裂采用水力压裂方式自孔底向孔口分段后退进行；水力分段压裂方式采用水力压裂系统，所述水力压裂系统的设备为带有可接长钻杆的液压钻机、大流量高压水泵、孔径与预裂孔匹配的耐压封堵器，压裂终止时机以采场两帮出现涌水以及大流量高压水泵水压值大幅下降为
6.如权利要求1所述的一种缓倾斜薄及中厚矿体采场间柱回收方法，其特征在于：所述掘进机为切割功率≥160kW的悬臂式掘进机；利用掘进机的铲板构筑的三角形平台长度≥3m，坡度≤18°。
7.如权利要求1所述的一种缓倾斜薄及中厚矿体采场间柱回收方法，其特征在于：所述永久支护结构的排距0.4～1.5m，每排支护结构由三根具有恒阻特性的液压支柱通过销接连接形成一体构成矩形结构，液压支柱上安装有注液、恒阻自动泄液和放液功能的三用阀，液压支柱后面均匀安装有钢筋直径在Φ6～10mm、网口尺寸100～150mm的金属网、直径0.3～1.0m、厚度0.2～0.6m的圆盘形橡胶气囊，橡胶气囊上安装有减压阀使其受压变形保持恒阻特性；临时支护采用工字钢进行控顶，工字钢沿条带轴线均匀间隔布置在巷道顶板上，采用2～5组钢丝绳索绑定或U型卡卡箍在顶板永久支护的液压支柱柱体上；所述工字钢型号为16～22号，所述工字钢长度3-5m，所述工字钢数量3-7根；切割落矿时，通过人工方式向前移动工字钢并重新固定用以支护暴露的空顶；永久支护时，人工向后移动工字钢为永久支护作业创造支护空间。
8.如权利要求1所述的一种缓倾斜薄及中厚矿体采场间柱回收方法，其特征在于：所述嗣后充填工艺中，充填料浆的灰砂比≤1:8，质量浓度不低于65％；充填挡墙采用钢筋混凝土浇筑，厚度≥20cm，等级C20以上。
...【技术特征摘要】
1.一种缓倾斜薄及中厚矿体采场间柱回收方法，其特征在于，包括下列步骤：
2.如权利要求1所述的一种缓倾斜薄及中厚矿体采场间柱回收方法，其特征在于：所述回采单元宽度基于整数划分间柱宽度的原则，且围岩不稳固时取小值，稳固时取大值。
3.如权利要求1所述的一种缓倾斜薄及中厚矿体采场间柱回收方法，其特征在于：所述采切工程断面为矩形或三心拱形，断面尺寸与坡度以满足选用无轨设备运行与行人通行及排水要求为原则，巷道尺寸面积≥15m2，溜矿眼直径≥1.0m。
4.如权利要求1所述的一种缓倾斜薄及中厚矿体采场间柱回收方法，其特征在于：所述岩体预裂采用微差松动爆破或水力分段压裂方式自孔底向孔口分段后退进行或者自孔口向孔底前进进行。
5.如权利要求4所述的一种缓倾斜薄及中厚矿体采场间柱回收方法，其特征在于：所述岩体分段预裂采用水力压裂方式自孔底向孔口分段后退进行；水力分段压裂方式采用水力压裂系统，所述水力压裂系统的设备为带有可接长钻杆的液压钻机、大流量高压水泵、孔径与预裂孔匹配的耐压封堵器，压裂终止时机以采场两帮出现涌水以及大流量高压水泵水压值大幅下降为准；所述耐压封堵器长度为1～3m；所述大流量高压水泵>200m3/min，所述大流量高压水泵>50mpa。
6.如权利要求1所述的一种缓倾...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴浩，王万禄，张斌，李树建，王宗勇，周帆，刘映辉，张吉雄，马丹，李樯，陈英，戴兵，
申请(专利权)人：云南磷化集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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