[發明專利]一種氣墊式預留空間的進路式采礦裝置及方法

有效

• 申請號: 201610533671.3
• 申請日: 2016-07-07
• 公開（公告）號: CN105952451B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 韓斌;劉超;韓思愉;常曉娜;于少峰;鄭祿璟;趙金田;常寶孟;李濤;范玉赟
• 申請（專利權）人: 北京科技大學;北京恩菲麥特礦冶技術服務有限公司
• 主分類號: E21C41/16
• 分類號: E21C41/16;E21F15/00;E21F15/02
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司11237
• 代理人: 張仲波

技術領域

本發明涉及礦山充填開采技術領域，特別是指一種氣墊式預留空間的進路式采礦裝置及方法。

背景技術

進路充填采礦法是采用掘進巷道的方式回收礦體，采場回采完畢后對巷道進行接頂充填以控制周圍礦巖。由于進路斷面一般不大，頂板跨度小，可有效維護采場的穩定性，保證回采作業安全，且進路布置靈活，可用于回收不良礦巖條件下的復雜礦體，采礦貧化率低、回收率高。但因回采工作面較小，工藝復雜，勞動強度大，生產效率低，采場綜合生產能力相對較小，該方法僅適用于礦巖極不穩固、礦石品位高、經濟價值大的礦體。

自上世紀70年代以來，進路充填采礦技術在我國有色金屬、黃金礦山獲得廣泛應用。按照回采順序不同，進路充填法可分為下向進路充填法和上向進路充填法。其中下向進路充填法自上而下逐層開采，上分層的充填體作為下分層進路的人工頂板，人員及設備在充填體保護下作業。上向進路采礦法則自下往上逐層開采，下分層的充填體是本分層開采的進路底板。常用的回采進路斷面形式有正方形、矩形等，回采工藝包括鑿巖、裝藥、爆破、通風、出礦、支護(如果是上向進路采礦)，該進路回采結束后，架設充填管、砌筑充填擋墻，并實施充填。

以金川二礦區為例，采礦工藝闡述如下：從鉛垂向來說：開采中段高100m，一個中段劃分為5個分段，每個分段又分成5個分層。從水平方向來說，由于礦體沿走向長約800m，因此沿走向將礦體按每100m劃分一個盤區，共8個盤區，一個盤區內又劃分為若干采區，在采區內以進路方式進行采礦。進路一般長為60m，斷面為寬×高＝5m×4m。采完一條進路后立即充填，采用隔一采一的回采模式，當回采完本層所有礦體后，再回采其下一分層的礦體。

以金川鎳礦為例，進路式采礦工藝存在問題如下：(1)采礦工藝類似巷道掘進，只有一個自由面，爆破時受到周圍巖體或充填體較大夾制力，每個工作面(20m²)要求的炮孔數目一般在50個以上，且炸藥單耗高、爆破效率低、采礦效率低，目前的爆破進尺僅為2.2-2.5m，爆破效率約為80％左右，這是導致進路式采礦生產能力低的其中一個關鍵原因。(2)礦體和相鄰充填進路充填體緊密接觸，爆破會對充填體造成破壞，充填體混入礦石造成礦石貧化，綜合效益差；(3)由于夾制力大而裝填過多的炸藥，導致爆破對充填體的破壞較大，顯著影響了充填體的穩定性。(4)接觸充填體的部分礦石有時不能被爆破下來，造成礦石損失。

發明內容

為了改進現行進路采礦工藝存在的缺點和不足，本發明提供一種氣墊式預留空間的進路式采礦裝置及方法。

本發明的技術方案是用固定繩將氣墊預先固定在待充填的進路中(靠近待開采礦體一側)，之后充填該進路。特別說明的是，該氣墊式采礦方法可用于下向或上向進路膠結充填采礦法，只是下向進路采礦法的頂、底板分別為充填體及礦體，上向進路充填法則相反。在開采相鄰進路時，前述預留于充填體中的氣墊形成的空間可以作為該相鄰進路礦體回采時的爆破自由空間，可極大的提高爆破效率，并降低爆破成本。

該裝置包括氣墊、固定機構和輔助裝備，氣墊包括氣囊、充放氣閥、安全閥和卡扣，固定機構包括固定繩、卡球和膨脹螺絲，輔助裝備包括空壓機、連接管和蒙皮；每個氣囊上設置一個充放氣閥、一個安全閥和四個卡扣，氣墊通過卡扣連接在固定繩上，卡球設置在固定繩上，固定繩通過膨脹螺絲固定在礦體進路側幫，空壓機通過連接管為氣囊充氣，蒙皮覆蓋在氣墊上。

其中，氣囊為柔性不透氣材料，能夠滿足充填料漿在整個充填過程中對其所產生的壓力要求；氣囊內部沿厚度暗設有拉筋或者由并排的氣柱組成，可保證氣墊在充氣狀態下，能保持設計的外形；氣墊高度與進路高度近似，長度以方便安設、運輸為主，厚度滿足爆破自由空間的要求及便于施工即可。氣墊上設置卡扣，便于將其連接于固定繩上；充放氣閥可將空壓機提供的高壓風充入氣囊，也可以將氣囊內的空氣排出；安全閥為單向閥，當氣囊內壓力超過設定值時，自動開啟，直至壓力降至設定值時自動閉合；固定繩上每隔一定距離，安裝有卡球，該卡球的直徑大于氣囊卡扣孔直徑，用于拖拽固定繩時，可以將氣墊一起拖出，實現氣墊的回收利用。