[發(fā)明專利]一種氣墊式預(yù)留空間的進(jìn)路式采礦裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610533671.3
• 申請日: 2016-07-07
• 公開（公告）號: CN105952451B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(quán)）人: 北京科技大學(xué);北京恩菲麥特礦冶技術(shù)服務(wù)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(wù)所有限責(zé)任公司11237
• 代理人: 張仲波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及礦山充填開采技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種氣墊式預(yù)留空間的進(jìn)路式采礦裝置及方法。

背景技術(shù)

進(jìn)路充填采礦法是采用掘進(jìn)巷道的方式回收礦體，采場回采完畢后對巷道進(jìn)行接頂充填以控制周圍礦巖。由于進(jìn)路斷面一般不大，頂板跨度小，可有效維護(hù)采場的穩(wěn)定性，保證回采作業(yè)安全，且進(jìn)路布置靈活，可用于回收不良礦巖條件下的復(fù)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(fù)雜，勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，采場綜合生產(chǎn)能力相對較小，該方法僅適用于礦巖極不穩(wěn)固、礦石品位高、經(jīng)濟(jì)價(jià)值大的礦體。

自上世紀(jì)70年代以來，進(jìn)路充填采礦技術(shù)在我國有色金屬、黃金礦山獲得廣泛應(yīng)用。按照回采順序不同，進(jìn)路充填法可分為下向進(jìn)路充填法和上向進(jìn)路充填法。其中下向進(jìn)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(jìn)路的人工頂板，人員及設(shè)備在充填體保護(hù)下作業(yè)。上向進(jìn)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(jìn)路底板。常用的回采進(jìn)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(fēng)、出礦、支護(hù)(如果是上向進(jìn)路采礦)，該進(jìn)路回采結(jié)束后，架設(shè)充填管、砌筑充填擋墻，并實(shí)施充填。

以金川二礦區(qū)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?qū)⒌V體按每100m劃分一個盤區(qū)，共8個盤區(qū)，一個盤區(qū)內(nèi)又劃分為若干采區(qū)，在采區(qū)內(nèi)以進(jìn)路方式進(jìn)行采礦。進(jìn)路一般長為60m，斷面為寬×高＝5m×4m。采完一條進(jìn)路后立即充填，采用隔一采一的回采模式，當(dāng)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(jìn)路式采礦工藝存在問題如下：(1)采礦工藝類似巷道掘進(jìn)，只有一個自由面，爆破時(shí)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(shù)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(jìn)尺僅為2.2-2.5m，爆破效率約為80％左右，這是導(dǎo)致進(jìn)路式采礦生產(chǎn)能力低的其中一個關(guān)鍵原因。(2)礦體和相鄰充填進(jìn)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(dǎo)致爆破對充填體的破壞較大，顯著影響了充填體的穩(wěn)定性。(4)接觸充填體的部分礦石有時(shí)不能被爆破下來，造成礦石損失。

發(fā)明內(nèi)容

為了改進(jìn)現(xiàn)行進(jìn)路采礦工藝存在的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明提供一種氣墊式預(yù)留空間的進(jìn)路式采礦裝置及方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是用固定繩將氣墊預(yù)先固定在待充填的進(jìn)路中(靠近待開采礦體一側(cè))，之后充填該進(jìn)路。特別說明的是，該氣墊式采礦方法可用于下向或上向進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法，只是下向進(jìn)路采礦法的頂、底板分別為充填體及礦體，上向進(jìn)路充填法則相反。在開采相鄰進(jìn)路時(shí)，前述預(yù)留于充填體中的氣墊形成的空間可以作為該相鄰進(jìn)路礦體回采時(shí)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(jī)構(gòu)和輔助裝備，氣墊包括氣囊、充放氣閥、安全閥和卡扣，固定機(jī)構(gòu)包括固定繩、卡球和膨脹螺絲，輔助裝備包括空壓機(jī)、連接管和蒙皮；每個氣囊上設(shè)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(shè)置在固定繩上，固定繩通過膨脹螺絲固定在礦體進(jìn)路側(cè)幫，空壓機(jī)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(chǎn)生的壓力要求；氣囊內(nèi)部沿厚度暗設(shè)有拉筋或者由并排的氣柱組成，可保證氣墊在充氣狀態(tài)下，能保持設(shè)計(jì)的外形；氣墊高度與進(jìn)路高度近似，長度以方便安設(shè)、運(yùn)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(shè)置卡扣，便于將其連接于固定繩上；充放氣閥可將空壓機(jī)提供的高壓風(fēng)充入氣囊，也可以將氣囊內(nèi)的空氣排出；安全閥為單向閥，當(dāng)氣囊內(nèi)壓力超過設(shè)定值時(shí)，自動開啟，直至壓力降至設(shè)定值時(shí)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(shí)，可以將氣墊一起拖出，實(shí)現(xiàn)氣墊的回收利用。