[發明專利]一種地下礦山采空區遺留間柱的回采方法

有效

• 申請號: 202010746889.3
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111828007B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 孫國權;李寧;汪為平;肖益蓋;王雨波;李鴻飛;劉帥;李鵬程
• 申請（專利權）人: 中鋼集團馬鞍山礦山研究總院股份有限公司;華唯金屬礦產資源高效循環利用國家工程研究中心有限公司;中鋼集團南京華忻科技有限公司
• 主分類號: E21C41/22
• 分類號: E21C41/22;E21F15/00;E21F1/00;F42D3/04
• 代理公司: 馬鞍山市金橋專利代理有限公司 34111
• 代理人: 常前發;奚志鵬

本發明公開了一種地下礦山采空區遺留間柱的回采方法，在中段運輸巷道(1)一側向間柱(16)內掘進出礦巷道通達礦體上盤，采用扇形中深孔將出礦巷道頂部擴大形成喇叭口狀底部結構；分別在間柱上盤礦巖接觸面和下盤圍巖內布置切割天井(12)與人行通風天井(3)，并使之與上中段回風巷道貫通，在人行通風天井(3)內沿垂直方向每隔一定高度掘進分層聯絡道(9)通達間柱下盤邊界。然后自下而上逐個分層循環鉆鑿上向平行炮孔(11)、裝藥爆破、強制通風、放出崩落礦石(7)作業環節直至整個間柱全部開采結束，再使用鏟運機將崩落礦石(7)全部出完并充填采空區，提高了間柱礦石回采率，降低了礦石貧化率，改善了作業面工作環境。

技術領域

本發明屬于地下礦山開采技術領域，具體涉及一種地下礦山采空區遺留間柱的回采方法。

背景技術

井下殘留礦柱的開采技術條件極為復雜，是當今采礦技術的一大難題。目前，許多礦山在回收殘礦資源時，常常因為遇到技術或經濟上的困難，而達不到預期的效果。

目前，國內外較多地下礦山使用空場嗣后充填采礦方法開發礦產資源，無論是淺孔留礦嗣后充填采礦法，還是分段空場嗣后充填采礦法，都是將礦塊劃分為礦房和間柱，先回采礦房并充填，再回采間柱。該采礦方法主要適用于：①礦石和圍巖均穩固，回采過程中不會自然冒落；②礦體厚度以薄和中厚為宜；③礦體傾角屬于急傾斜以上；④礦石無結塊和自然性；⑤地表不允許塌陷的礦床。該采礦方法自出現以來，已在很多礦山推廣應用，現階段仍然有不少礦山在使用該采礦方法，如山東金喜泰集團黃牛嶺鐵礦、安徽鳳陽金鵬礦業馬山鉛鋅金銀礦、江蘇金焰愛景山鍶礦、云南銅廠溝銅鉬礦等。

礦山在劃分礦房和間柱時，普遍選擇礦房比例較大和間柱比例較小的劃分方法，不可避免的導致礦房回采結束并充填后再行回采間柱時具有生產礦效率低、礦石貧化率高、作業安全性差等缺點，難以實現間柱的安全高效開采，特別是在開采稀有金屬、貴重金屬和高品位礦脈，間柱開采一直困擾著許多礦山企業。很多礦山鑒于上述困難被迫放棄回收間柱，致使礦房回采結束后遺留了大量間柱，嚴重的浪費了自然礦產資源。

《金屬礦山》2008年第7期發表的《采空區礦柱安全回采技術與實踐》采用有限元分析程序對回采過程中空區頂板及周圍巖體進行了應力分析,并對回采方案進行了論證,結果表明:(1)進行“采一留一”的礦柱回采,最大主應力在巖石的破壞強度內,空區的變大及受風化影響,頂板圍巖會產生局部的散體冒落,不會發展到整體冒落,對上部空區的地壓影響較小。(2)進行礦柱全部回采,最大主應力超過巖石的破壞強度,回采后形成的聯體空區暴露面積達3700m2以上,頂板圍巖會產生大范圍冒落,甚而釀成地質災害。(3)空區處理后(廢石充填,膠結充填條件不具備)礦柱全部回采,地壓影響小。該礦采用空區處理后礦柱全部回采方案,回采后的空區也及時用廢石充填，但為了確保安全，需要預留長柱，最終的礦石回采率不到60％。

中國專利201611105285.0公開了一種空區廢石充填與頂部圍巖崩落協同再造覆蓋層的間柱回收方法，其技術方案是：首先，采用廢石充填回采礦房時所形成的采空區，并預留一定的空間；其次，將間柱沿垂直方向分為若干分層，在每個分層底部中央掘進鑿巖巷道，崩落間柱頂部的圍巖形成覆蓋層；然后，采用上向扇形中深孔爆破鏟運機出礦自上而下、依次超前、層內后退式回采礦柱。該方法雖然實現了覆巖下放礦，降低采空區暴露面積，回收了部分間柱，但也存在如下技術缺陷：

(1)每個分層只布置了一個出礦巷道，頂部為崩落的圍巖形成的覆蓋層，根據“放礦橢球體理論”，在實施鏟運出礦時，由于分層較高，在放出約1/3～1/2礦石時即開始混入廢石直至放出的完全為廢石，迫使停止放礦，造成礦石的永久損失。

(2)間柱兩側均為充填的廢石，在實施鏟運出礦時，上部的礦石還未來得及完全放出兩側廢石在自重作用下便開始流向出礦巷道，導致礦石貧化嚴重；

(3)每次鏟運出礦都在獨頭巷道內進行，無法形成貫穿風流，工作面通風困難，作業安全條件差；