[發明專利]深部礦床下向進路式盤區分區卸荷分層超前卸壓回采方法

有效

• 申請號: 202210085767.3
• 申請日: 2022-01-25
• 公開（公告）號: CN114427463B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 張海云;李向東;寇永淵;李強;盛佳;王玉丁;寇鵬飛
• 申請（專利權）人: 長沙礦山研究院有限責任公司
• 主分類號: E21C41/22
• 分類號: E21C41/22;E21F15/00;F42D3/00;F42D1/00
• 代理公司: 武漢卓越志誠知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42266
• 代理人: 胡婷婷

本發明提供了一種深部礦床下向進路式盤區分區卸荷分層超前卸壓回采方法。該回采方法總體為自上而下逐層進行，盤區內回采順序為先利用卸荷巷道與脈內巷道將盤區劃分為多個分區，卸荷巷道內布置下向超前兩個分層的卸荷炮孔，上下分層之間的進路垂直。應用于深部金屬礦高應力礦床，采用的是下向預裂爆破，其目的是對深部金屬礦高應力礦巖的上下盤應力進行切割，使得下分層區域應力環境得到改善，有助于下部回采的安全高效推進。通過卸荷巷道對盤區進行預先分區，多個分區形成獨立回采環境，在水平上卸荷巷道阻斷了應力傳導作用，保證了分區內回采的安全穩定。

技術領域

本發明涉及采礦技術領域，尤其涉及一種深部礦床下向進路式盤區分區卸荷分層超前卸壓回采方法。

背景技術

近年來隨著國民經濟對礦產資源的不斷加大，加之全球經濟大規模復蘇，對大宗商品量需求大幅增加。但長期高強度開采，導致淺部資源逐漸枯竭，大規模深部礦床資源開發已成為我國采礦工業發展的必然趨勢。根據當前我國礦產資源開采情況，預計在10～20年內，幾乎國內全部金屬礦山都將進入1000～2000m的深部開采階段。但是當前隨著各大礦山相繼進入深部資源開采，遇到了相同的共性問題—“三高一擾動”，受高應力開采環境影響，深部開采面臨低效率、不安全和高成本等難題，傳統采礦模式難以適應深部礦床開采。

針對金屬礦山深部礦產開采高應力作用為主導的開采環境，超高的地應力環境，增加了回采難度，深部工程圍巖應力隨開采活動的推進不斷發生轉移演變，高地應力環境將促使巷道和采場圍巖產生大變形、垮塌或巖爆等重大安全風險，嚴重威脅井下作業人員及設備安全，降低井下作業生產效率及增加維護返修工程量，直接影響深井礦山的開采效益。

當前盤區中正常的回采方式是在礦體內部率先形成穿沿脈巷道，通過穿沿脈巷道形成運輸通風行人環境，并未進行相應的應力調節工序，該種方式在淺部應力環境下，能夠實現礦體的安全回采，然而隨著深度的增加，應力水平急劇增大，工程破壞情況越發頻繁。

通過數值模擬與理論分析可知，下向進路式回采過程中，應力集中狀態主要發生在臨近開挖區上下盤以及下部未開挖分層礦體，開挖上部為充填體，作為軟弱材質(相對巖體而言)，能夠有效地吸收傳到而來開挖能量，故應力集中形態總體形成U型包圍區，應力集中強度遠大于礦巖強度，故在實際生產過程中，多出現巷道工程的損壞。

申請號為CN103410514A的發明專利公開了一種深部受壓礦體卸壓回采方法，其包括下分段回采巷道的掘進滯后回采作業的掘進作業、布置扇形中深孔時的卸壓鑿巖作業，上分段在覆蓋巖層下進行超前于掘進的回采出礦作業。上分段回采作業面需要超前下分段回采巷道的掘進作業面20-30m，使下分段掘進作業面的進度與上分段回采作業面的進度一致，其它各分段不進行回采巷道的掘進施工；以回采巷道頂板上幫角處向上做與水平面呈90-95度的一條卸壓直線，上分段進行回采作業時，下分段回采巷道布置在卸壓線與礦體下盤的范圍內；中深孔邊孔深度到卸壓直線的位置；回采巷道緊靠礦體下盤布置。但是，該方法主要應對的是上覆巖石對下部未開采礦體的附加壓力，通過合理規劃上下分段的回采順序使得上部完整礦巖變為虛渣覆蓋下分層礦體，但是該種技術只限于崩落法采礦中，且會導致區域內出現較大塌陷，在不允許出現地表變形塌陷礦山并不適用。

申請號為CN112814679A的發明專利公開了一種緩傾斜厚煤層分層俯斜綜采直覆堅硬頂板的預裂爆破方法。該方法按照如下步驟進行：初采前切眼超前預裂爆破：回采過程中的深淺孔預裂爆破：探測出煤層工作面開采范圍內直覆堅硬頂板分布，在工作面過斷層前對斷層進行超前注漿加固，根據直覆堅硬頂板厚度，確定出鉆孔的間距，然后進行深淺孔預裂爆破，作面回風順槽和膠帶機順槽里根據工作面前方直覆堅硬頂板進行區域性超前預裂爆破。但是，該方法主要是堅硬頂板弱化控制方法，通過強制放頂技術，減弱來壓強度，并不能適應金屬礦深部開采的高應力回采環境的技術缺陷。

有鑒于此，有必要設計一種改進的適用于高應力深部大面積回采方法，以解決上述問題。

發明內容