[發明專利]一種頂部充填的無底柱垂直端壁階段崩落法開采工藝

無效

• 申請號: 201210125926.4
• 申請日: 2012-04-26
• 公開（公告）號: CN102619516A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 邵安林
• 申請（專利權）人: 鞍鋼集團礦業公司
• 主分類號: E21C41/16
• 分類號: E21C41/16
• 代理公司: 鞍山貝爾專利代理有限公司 21223
• 代理人: 孔金滿

技術領域

本發明屬于地下采礦方法技術領域，尤其涉及一種頂部充填的無底柱垂直端壁階段崩落法開采工藝。

背景技術

地下采礦方法包括采準、切割和回采三項基本工序，按地壓維護的方式分為空場采礦法、充填法和崩落采礦法三大類。

空場采礦法在回采過程中，將礦塊劃分為礦房和礦柱，采場主要依靠暫留的礦柱或永久礦柱進行自然支撐，有時輔以人工礦柱支撐，先采礦房，再采礦柱，并及時處理采空區，適用于開采礦石和圍巖都很穩固的礦床,采空區在一定時間內，允許有較大的暴露面積。

充填采礦法也是將礦塊劃分為礦房和礦柱，隨著回采工作面的推進，向采空區送入充填材料，以進行地壓管理、控制圍巖崩落和地表移動，并在形成的充填體上或在其保護下進行回采。適用于開采圍巖不穩固的稀缺貴重礦石、地表不允許陷落的礦體。充填法的優點是適應性強，礦石貧化率低，回采率高，作業較安全，能利用工業廢料，保護地表等；缺點是工藝復雜，成本高，勞動生產率和礦塊生產能力都較低。?

空場采礦法和充填采礦法都分成礦房和礦柱分別進行回采，礦房回采損失貧化比較小，但礦柱的回采相當困難，損失貧化比較大，另外工藝復雜，礦山生產能力都很低。

崩落采礦法是用崩落圍巖充填采空區來控制和管理地壓的采礦方法，大量放礦的端部放礦崩落法，由于具有結構和工藝簡單、開采強度大、效率高、機械化程度高、安全、采礦成本相對較低等優點，在世界范圍內得到廣泛的應用。大量放礦的端部放礦崩落法主要有分段崩落法、階段崩落法兩類。

分段崩落法是將礦體劃分為若干階段，再將階段用回采巷道劃分為若干分段，由上向下逐個分段進行回采，分段崩落法根據出礦方式分為有底柱分段崩落法和無底柱分段崩落法，有底柱分段崩落法底部設有底部結構，主要在有色金屬礦山使用；無底柱分段崩落法分段下部不設出礦的底部結構，不留任何礦柱，分段的鑿巖、崩礦和出礦等工作均在回采巷道中進行，安全可靠，上下分段進路在空間上呈菱形交錯布置，從回采巷道一端開始按一個較小的崩礦步距在覆蓋巖層下進行爆破和放礦等回采工作，直到回采到另一端邊界為止，在冶金礦山特別是鐵礦山地下開采中，該采礦法占絕對優勢。

階段崩落法的基本特征是回采高度等于階段全高。階段崩落法實際應用方案比較多，目前國內外只有有底柱階段崩落法方案，其中端部出礦的有底柱階段崩落法有一定的優勢，是整個階段端壁處于同一垂直位置，呈直立狀態，在端部進行回采，一次回采階段全高一個崩礦步距，在階段底部布置底部結構進行出礦，礦塊生產能力大，勞動生產率高，主要在有色金屬礦山使用。目前雖然沒有無底柱階段崩落法方案的提法，但無底柱階段崩落法與“高端壁無底柱分段崩落法”方案有相近的地方，高端壁無底柱分段崩落法是將幾個分段（通常2-3個分段）作為一組，其端壁在同一垂直位置呈直立狀態，形成高端壁，一次回采這幾個分段一個崩礦步距。無底柱垂直端壁階段崩落法是指整個階段各分段端壁處于同一垂直位置，回采高度等于階段全高。

然而，端部出礦的崩落法存在兩大弊病：1）損失貧化問題。由于端部放礦是在覆蓋巖層下放礦，剛開始放出的是純礦石，很快地頂部廢石降落，形成廢石漏斗，廢石提前混入并放出。目前國內外廣泛采用截止品位放礦，當放出礦石品位低于截止品位，即停止放礦，未放出的殘留礦石一部分在下分段放出，另一部分則損失在地下，礦石損失貧化大是其最大的缺陷，一般貧化率為20-25%，高的達42.9%，回采率一般為55-70%；2）地表塌陷問題。隨著回采不斷進行，上部礦體采空，覆蓋巖不斷下移，采場上部形成采空區，容易使地表塌陷。

覆蓋巖層下端部放礦崩落采礦法礦石損失貧化大和地表塌陷一直是困擾采礦界的難題。

覆蓋層下端部放礦礦石損失貧化大的主要原因是由于覆蓋層下礦巖直接接觸的放礦方式引起的。如果能控制廢石的流動，將從根本上解決端部放礦崩落采礦法的礦石損失貧化問題，并極大地提高礦石回采率。

崩落采礦法覆蓋巖層長期存在于采場，隨著回采的進行，礦巖不斷流動的磨蝕作用及頻繁的爆破擠壓作用，覆蓋巖中含有大量的小塊和粉末。

大量的實、試驗表明：端部放礦過程中，小塊和粉末礦巖能穿越大塊空隙提前到達出礦口，其流動速度比大塊礦巖快。在放礦截止時，出礦口周圍的覆蓋巖石塊度分布特點為：離放礦口越近，粉巖和碎石越多。

根據粉體工程知識，當含粉末碎石遇水，粘結性很容易變大，影響其流動性。

然而，對于一些新建礦山，或者由于覆蓋巖石性質不同，覆蓋巖不容易磨蝕或碎裂，覆蓋巖中碎石和粉末含量比較少，采用水或膠都難以使覆蓋巖粘結，覆蓋巖的流動性難以改變，需要人為增加粉末、碎石的含量。?