[發明專利]端部放砂采場提高充填接頂率的結構布置方式

在審

• 申請號: 202210394553.4
• 申請日: 2022-04-14
• 公開（公告）號: CN114810072A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 劉培正;金曉剛;王靖;熊韶運;林超;朱仕林;洪敦敏;邵淑成
• 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: E21C41/16
• 分類號: E21C41/16;E21F15/00
• 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

本發明公開了一種端部放砂采場提高充填接頂率的結構布置方式，沿礦體走向每隔40～80m布置一個采場(1)，兩相鄰采場(1)間留間柱(2)；在間柱(2)內布置充填斜井(3)，將充填主管(4)吊掛在充填斜井(3)的巷道頂板，自充填斜井(3)靠近采場(1)頂部區域向采場(1)掘充填聯絡巷道(5)，并將充填支管(6)接入采場(1)內；在鑿巖巷道內向各分區的采場鑿炮孔，通過逐區加深炮孔深度的方法在采場(1)頂部形成階梯式放砂槽，在鑿巖巷道向端部放砂點后退式爆破，礦石落入鑿巖巷道內，采用鏟運機運至溜井卸礦；采場回采結束后，對空區進行分次充填，充填接頂率可達100％，確保充填效果，有效控制了地壓活動，保障回采過程中的安全。

技術領域

本發明屬于地下礦山充填開采技術領域，具體涉及一種提高地下礦山采場充填接頂的采礦結構布置方式，特別適合采用在充填法開采采用端部放砂方案的礦山中應用，可在黑色、有色、化工等非煤固體礦山地下開采中廣泛應用。

背景技術

隨著地下礦產資源地不斷開采，留下了大量采空區，采空區分布范圍廣，隱蔽性強，規整性差，空間形態變化大，頂板冒落坍陷情況難以預測，屬于礦山重大安全隱患，由此引發了多次礦山安全事故。

隨著采礦技術的進步和生態環境保護的要求，充填采礦法已經成為有色、黑色、化工、黃金等礦山開發利用的首選方法。國家礦山安全監察局2022年2月8日印發《關于加強非煤礦山安全生產工作的指導意見》的通知，明確“新建金屬非金屬地下礦山應當采用充填采礦法，不能采用的要進行嚴格論證。”充填采礦法最大的優點在于能夠適應各種復雜多變及圍巖條件較差的礦體開采，能夠最大限度地提高采礦礦石回收率和降低貧化率，并能有效控制地壓活動，保證安全生產，同時最大限度地實現對地表環境的保護。

綜合國內外礦山充填情況，考慮安全的因素，充填巷道及放砂管路一般不布置在采空區正上方，多布置在采場一端的間柱內，采取端部放砂方案。基于以下幾方面主要因素，充填不接頂現象普遍存在，且始終未能很好解決：

(1)充填料漿固結沉降。一方面充填料漿充滿空區后，由于料漿分層離析，固體顆粒逐漸下沉，迫使大部分水離析在充填體表面并以徑流的方式脫除，將在充填體表面和頂板之間形成空間。另一方面固體顆粒間空隙中的重力水通過滲透方式排除后，充填體還會沉降。因料漿脫水固結造成充填體收縮率達5％～22％。

(2)充填料漿自流坡度。充填料漿在采場流動過程中因其內骨料出現沉降，從一端充填管道放砂口到采場另一端將形成自流坡度，充填料漿流動性越差，其坡度就越大。當充填管道放砂口一端接頂時，由于自流坡度的影響，導致采場另一端不能完全接頂。以料漿濃度60～68％為例，其自流坡度通常在4～8％之間，若充填采場長度50m，放砂口一端完全接頂時，另一端尚有2～4m空間未接頂。

(3)充填料漿濃度過低和濾水速度慢。過低的料漿濃度，容易導致充填料離析分層，增大自然坡積角。同時大量的積存水難以及時排出，占據充填空間，阻礙充填接頂。

此外，充填管清洗水排入、采場頂板不規則以及人為因素均將影響采場充填接頂效果。由于采場充填接頂直接關系到充填體的質量，以及采場的生產安全，如果充填接頂不好，會造成充填體或圍巖冒落。

因此，如何提高采場充填接頂率，尤其提高端部放砂采場充填接頂，是充填法開采礦山面臨和亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的就是針對現有技術存在的充填接頂率不好、充填結頂率較低、充填體質量較低并影響采場生產安全的技術難題，針對采用端部放砂充填采場的特點，而提供一種充填接頂率高、能夠有效控制地壓活動、確保采礦生產安全的端部放砂采場提高充填接頂率的結構布置方式。