[發明專利]一種覆蓋巖集中注漿崩落回采的充填采礦法

有效

• 申請號: 202110588413.6
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113187481B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 陳曉青;陶治臣;馬婷婷;李洋
• 申請（專利權）人: 遼寧科技大學
• 主分類號: E21C41/22
• 分類號: E21C41/22;E21F15/00;E21F15/08
• 代理公司: 鞍山貝爾專利代理有限公司 21223
• 代理人: 顏偉

本發明涉及一種覆蓋巖集中注漿崩落回采的充填采礦法，針對新建地下礦，先采用空場法將最頂部兩個無底柱分段崩落法分段高的礦體采空，再在采空區頂板部位采用爆破方法預先構造帶懸吊梁拱形結構，爆破炸下的巖石和通過充填井補充的碎石和尾砂構成初始覆蓋巖，再對初始覆蓋巖集中注漿形成兩個無底柱分段崩落法分段高厚度的注漿覆蓋巖層，礦石采用無底柱分段崩落法回采，注漿覆蓋巖層完全可以包裹新崩落的礦石，不但能阻止正面廢石的混入，而且可以阻止由于頂部集中充填的碎石、尾砂直接穿過礦石的混入，實現在注漿覆蓋巖層的保護下無貧化回采礦石，普遍適用于新建地下礦開采。

技術領域

本發明屬于地下礦充填采礦技術領域，涉及一種覆蓋巖集中注漿崩落回采的充填采礦法。

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。

在當前綠色環保要求下，礦山都推薦使用充填法。比如傳統的空場法，都需要進行嗣后充填，防止地表沉陷。充填采礦法是在大暴露面積下回采，安全性差，充填過程復雜，需要濾水、膠結養護等等工序，生產能力小，另外，存在成本高的缺點。

作為崩落法的代表，無底柱分段崩落法具有工藝結構簡單、開采強度大、效率高、機械化程度高、安全、采礦成本低等優點，在世界范圍內得到廣泛的應用，但存在礦石損失貧化大和地表沉陷兩大致命缺陷。

有沒有更好的采礦方法，既安全，又成本低，生產效率還高，地表還不沉陷，

如果將無底柱分段崩落法存在礦石損失貧化大和地表沉陷的問題解決了，就基本達到上述要求。

下面分析無底柱分段崩落法礦石損失貧化大問題：

標準無底柱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。分段的鑿巖、崩礦和出礦等工作均在回采巷道中從回采巷道末端向回采巷道入端進行回退式回采，一次回采一個較小的崩礦步距。

崩落礦石在覆蓋巖層下進行放礦，由于礦、巖直接接觸，放出礦石的同時會混入巖石，導致礦石損失貧化大，覆蓋巖層下放礦礦石損失貧化大的問題一直沒有得到很好的解決，是困擾采礦界的一大難題。

覆蓋巖層下放礦有正面、頂部、側面三方面的覆蓋巖廢石混入，大量實踐表明：正面覆蓋巖廢石混入最多，只要能阻止正面廢石混入，將極大地降低礦石損失貧化。如果往覆蓋巖里注漿，構建注漿覆蓋巖，在注漿覆蓋巖下放礦過程，可有效地阻止正面廢石混入，從而解決無底柱分段崩落法放礦礦石損失貧化大的問題。

無底柱分段崩落法要在回采礦體上面形成一層注漿覆蓋巖，對于已生產的礦山，在回采過程中要對覆蓋巖注漿，只能在上分段給下分段覆蓋巖進行注漿，由于安全的要求，上分段回采必須超前下分段20m以上，或逐層回采，注漿位置已經被覆蓋巖覆蓋，屬于被覆蓋巖封閉的區域，人還不能進入到注漿位置，又由于無底柱分段崩落法一次只回采一個較小的崩礦步距，隨每次崩礦步距的回采，需要注漿的位置每次都變動，因此，無底柱分段崩落法注漿覆蓋巖形成是一個覆蓋巖封閉區域、遠距離、位置變化的注漿問題，是一大難題。但是對于新建礦山，如果在無底柱分段崩落法構建覆蓋巖時，在頂部直接對整個覆蓋集中進行注漿，則比較容易，而且注漿覆蓋巖厚度容易控制。

再分析無底柱分段崩落法地表沉陷問題：

無底柱分段崩落法隨著礦石的放出，覆蓋巖層上部將形成采空區。隨著開采范圍和開采深度的增加，采空區的面積也逐漸增大，當采空區頂板超過允許暴露面積時，采空區的頂板圍巖發生破壞而崩落，頂板圍巖的變形破壞持續向上發展，直至發展到地表，導致地表發生沉陷。

解決地表沉陷問題最有效的方法是對采空區進行充填，在采空區頂部通過充填井用廢石、選礦尾砂等充填料充填至采空區。然而采空區充填存在充填體不能接頂的問題。由于采空區未完全接頂，最終頂板還會繼續變形、沉陷，直至破壞地表。因此采空區充填接頂問題是解決無底柱分段崩落法地表沉陷問題的關鍵。