本發(fā)明涉及礦石采礦作業(yè)技術領域，特別地，涉及一種緩傾斜、傾斜薄礦脈采礦或者厚大礦體的主動接頂兩步驟條帶充填采礦法。

背景技術：

緩傾斜極薄到薄礦體一般采用壁式崩落法，全面法，房柱法，壁式充填采礦法，分條充填法等進行開采。

壁式崩落法由于效率低，木材耗量大，安全條件差，已經(jīng)很少被采用。全面法和房柱法由于需要留設大量的礦柱，并且礦柱回采條件極差，回采率低，礦產(chǎn)資源不能得到最大限度回收。壁式充填采礦法由于構筑充填擋墻復雜，充填成本高，管理復雜等，難以得到廣泛的應用。

分條充填采礦法每個分條均要掘進一條切割巷道，掘進工程量大，生產(chǎn)效率低，成本高；二步驟回采爆破容易帶下一步驟充填體，造成礦石貧化損失；充填接頂難，不能充分發(fā)揮充填體的承載作用，容易造成一步驟分條空區(qū)大面積懸頂、頂板離層破壞等，二步驟分條礦體受壓增大，造成礦體損傷，頂板破壞，影響回采安全和資源回收利用率?，F(xiàn)用充填方法，充填完成后，頂板下移后才被動的提供支撐力，充填體不能及時提供給頂板初撐力，造成頂板在充填后還繼續(xù)發(fā)生嚴重損傷，影響后續(xù)回采過程的安全。進路式充填法一二步驟通風均采用局扇輔助通風，通風難度大，通風時間長，回采周期長，影響回采效率。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種主動接頂兩步驟條帶充填采礦法，以解決現(xiàn)有針對緩傾斜極薄到薄礦體的開采方法，木材耗費大或礦柱損失大，回采安全性差；充填接頂難，被動接頂造成的頂板損傷大，后續(xù)開采礦體受壓增大，造成礦體損傷，影響回采安全和資源回收；進路式回采通風困難的技術問題。

本發(fā)明提供一種主動接頂兩步驟條帶充填采礦法，包括以下步驟：a、對采場采取盤區(qū)式劃分，盤區(qū)內再劃分分條；b、采取兩步驟回采，先對一步驟分條進行回采，回采形成的空區(qū)劃分為預留空間和充填空間；c、對充填空間進行充填，在充填過程中利用氣囊進行卸壓、加壓、激振中的至少一種操作以促進膠結充填料漿流平，并利用氣囊加壓擠壓充填體以完成主動接頂充填，提供頂板初撐力；d、拆除氣囊形成處于相鄰兩一步驟分條之間的二步驟分條的爆破補償空間或回采自由面和通風巷道；e、進行二步驟分條的回采出礦。

進一步地，所述步驟c的具體實施步驟為：預留空間與充填空間之間沿回采自由面長度方向每2m～10m安裝一根用于鋪設氣囊的支柱；支柱安裝完成后，將氣囊鋪設在預留空間側，然后利用井下高壓風或空壓機對氣囊進行充氣，達到設計壓力，即可開始充填準備工作。

進一步地，在充填空間兩端架設臨時快速充填擋墻并形成充填分條，采用膠結充填料漿對充填空間進行充填。

進一步地，充填過程中，首先氣囊處于設計壓力的40％～60％，同時充填膠結充填料漿；對氣囊進行卸壓、加壓、激振中的至少一種操作以促使膠結充填料漿流平；膠結充填料漿每充填分條高度的1/10～1/5，對氣囊進行卸壓、加壓、激振中的至少一種操作，一方面用以減少下料點布設數(shù)量，另一方面防止膠結充填料漿堆積而在分條內形成隔墻；最后當膠結充填料漿充滿整個分條，氣囊加壓至設計壓力，設計壓力為0.1MPa～2MPa，氣囊擠壓充填體，充填體加壓密實、主動接頂，并提供給頂板初撐力。

進一步地，充填空間灌滿膠結充填料漿后，在膠結充填料漿終凝前，采用井下高壓風或空壓機向氣囊內加壓，使氣囊體積膨脹向充填體施加一個側向的擠壓力，從而實現(xiàn)完全主動接頂充填，同時起到密實充填體和提高充填體強度性能的作用。

進一步地，充填空間的充填采用袋式充填與氣囊相結合的方式進行充填，充填袋按照充填空間尺寸加工而成，充填袋由土工布、蛇皮袋或透水不透骨料的膜材加工而成，充填空間充填時，在充填空間內布置充填袋，充填袋掛設于支柱上，氣囊設于充填袋的一側或兩側；或者在預留空間布置氣囊，充填空間直接進行充填，氣囊表面噴刷脫模劑，以方便氣囊脫模；在氣囊靠近充填空間側設置導水板，提高充填體泌水速度，縮短充填體凝結時間，提高充填體的早期強度。

進一步地，所述步驟d中的拆除氣囊，具體為：當充填體養(yǎng)護達到設計強度要求，拆除臨時快速充填擋墻，排空氣囊，移除氣囊，預留空間內的氣囊移除后的預留巷道作為二步驟分條回采的爆破補償空間或回采自由面和通風巷道。

進一步地，一步驟分條回采時，采用局扇輔助通風；二步驟分條回采時，移除氣囊，進風巷道、預留空間與回風巷道形成回路通風。

進一步地，所述步驟a具體實施步驟為：極薄至薄礦體一次采全厚，盤區(qū)內劃分為分條；厚礦體在中段上再劃分為分層，分層內再劃分為分條；盤區(qū)長度為40m～200m，分條長度為5m～80m；分條寬度根據(jù)頂板允許的最大暴露跨度確定，寬度為2m～15m，根據(jù)巖體穩(wěn)定性選擇確定滿足回采工作安全要求的最大跨度。

進一步地，所述步驟b中的一步驟分條回采出礦，具體為：當分條寬度大時，在分條中部掘進切割巷道，再以切割巷道為回采自由面剝采至分條邊界，盤區(qū)內布置多條切割巷道，多個回采工作面循環(huán)或同時進行開采，以提高盤區(qū)生產(chǎn)能力；當分條寬度小時，全斷面一次開采；所述步驟e中的二步驟分條回采出礦，具體為：在二步驟分條兩邊的一步驟分條都回采并充填后，且充填體養(yǎng)護達到設計強度，即開始二步驟分條回采工作；二步驟分條回采時以一步驟分條預留空間為回采自由面，側向爆破，全斷面一次回采；二步驟分條以一步驟預留空間為回風巷道；二步驟分條回采后的分條采用低強度充填或不充填；鑿巖采用手持式淺孔鑿巖機或鑿巖臺車；出礦采用鏟運機或電耙。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明主動接頂兩步驟條帶充填采礦法，采用氣囊預留二步驟分條的回采爆破自由面，省了二步驟分條的切割巷道工程，解決了分條開采掘進工程量大的問題；使得二步驟分條能夠全斷面一次回采，增大一次回采步距；解決二步棸分條回采通風困難問題；爆破以預留空間為自由面，爆破夾制性大幅降低，炮孔數(shù)量、炸藥消耗量、雷管數(shù)量約為普通進路式充填法的50～80％。

充填料漿灌入分條后，氣囊可以采用卸壓、加壓、激振中至少一種操作，改善充填料漿的流平性能；同時充填料漿受擠壓作用，提供給頂板初撐力，降低充填后頂板損傷程度，同時實現(xiàn)充填主動完全接頂，充分發(fā)揮充填體的主動支撐作用，為二步驟分條提供安全回采條件；通過向氣囊充氣加壓，向充填料漿施加側向的壓力，密實充填體，提高充填體強度，實現(xiàn)充填體主動接頂。

二步驟分條回采時，首先移除氣囊，然后再開始回采工作，利用進風巷道、預留空間與回風巷道構成回路通風，改善通風效果，縮短了回采循環(huán)時間，增大了單次爆破規(guī)模，降低了爆破耗材，提高了回采安全性。改善通風效果，快速排除炮煙等有害氣體和粉塵，提高安全性的同時，有利于縮短回采循環(huán)周期，提高生產(chǎn)效率。

適用于緩傾斜、傾斜薄礦脈采礦或者厚大礦體的采礦。

除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

附圖說明

構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例的主動接頂兩步驟條帶充填采礦法的實施步驟框圖；

圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例的主動接頂兩步驟條帶充填采礦法的結構示意圖。

圖例說明：

1、回采自由面；2、預留空間；3、充填空間；4、運輸巷道；5、切割巷道；6、回采工作面；7、回風巷道；8、進風巷道。

具體實施方式

以下結合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明，但是本發(fā)明可以由下述所限定和覆蓋的多種不同方式實施。

圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例的主動接頂兩步驟條帶充填采礦法的實施步驟框圖；圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例的主動接頂兩步驟條帶充填采礦法的結構示意圖。

如圖1和圖2所示，本實施例的主動接頂兩步驟條帶充填采礦法，包括以下步驟：a、對采場采取盤區(qū)式劃分，在盤區(qū)內再劃分成分條；b、采取兩步驟回采，對一步驟分條進行回采，回采形成的空區(qū)劃分為預留空間2和充填空間3；c、在充填空間3一側或兩側設置氣囊并在氣囊周圍充填膠結充填料漿，對充填空間進行充填，在充填過程中利用氣囊進行卸壓、加壓、激振中的至少一種操作以促進膠結充填料漿流平，并利用氣囊加壓擠壓充填體以完成主動接頂充填，提供頂板初撐力；d、拆除氣囊形成處于相鄰兩一步驟分條之間的二步驟分條的爆破補償空間或回采自由面1和通風巷道；e、進行二步驟分條的回采出礦。采用氣囊預留二步驟分條的回采爆破自由面，省了二步驟分條的切割巷道工程，解決了分條開采掘進工程量大的問題；使得二步驟分條能夠全斷面一次回采，增大一次回采步距；爆破以預留空間2為自由面，爆破夾制性大幅降低，炮孔數(shù)量、炸藥消耗量、雷管數(shù)量約為普通進路式充填法的50～80％。充填料漿灌入分條后，氣囊可以采用卸壓、加壓、激振中至少一種操作，改善充填料漿的流平性能；同時充填料漿受擠壓作用，提供給頂板初撐力，降低充填后頂板損傷程度，同時實現(xiàn)充填完全主動接頂，充分發(fā)揮充填體的主動支撐作用，為二步驟分條提供安全回采條件；通過向氣囊充氣加壓，向充填料漿施加側向的壓力，密實充填體，提高充填體強度，實現(xiàn)充填體主動接頂。二步驟分條回采時，首先移除氣囊，然后再開始回采工作，利用進風巷道8、預留空間2與回風巷道7構成回路通風，改善通風效果，縮短了回采循環(huán)時間，增大了單次爆破規(guī)模，降低了爆破耗材，提高了回采安全性。改善通風效果，快速排除炮煙等有害氣體和粉塵，提高安全性的同時，有利于縮短回采循環(huán)周期，提高生產(chǎn)效率。適用于緩傾斜、傾斜薄礦脈采礦或者厚大礦體的采礦。

如圖2所示，本實施例中，步驟c的具體實施步驟為：預留空間2與充填空間3之間沿回采自由面1長度方向每2m～10m安裝一根用于鋪設氣囊的支柱。支柱安裝完成后，將氣囊鋪設在預留空間2側。然后利用井下高壓風或空壓機對氣囊進行充氣，達到設計壓力。即可開始充填準備工作。

如圖2所示，本實施例中，在充填空間3兩端架設臨時快速充填擋墻并形成充填分條。采用膠結充填料漿對充填空間3進行充填。

如圖2所示，本實施例中，充填過程中，首先氣囊處于設計壓力的40％～60％，同時充填膠結充填料漿。對氣囊進行卸壓、加壓、激振中的至少一種操作以促使膠結充填料漿流平。膠結充填料漿每充填分條高度的1/10～1/5，對氣囊進行卸壓、加壓、激振中的至少一種操作，一方面用以減少下料點布設數(shù)量，另一方面防止膠結充填料漿堆積而在分條內形成隔墻。最后當膠結充填料漿充滿整個分條，氣囊加壓至設計壓力，設計壓力為的0.1MPa～2MPa，氣囊擠壓充填體，充填體加壓密實、主動接頂，并提供給頂板初撐力。充填料漿灌入分條后，氣囊可以采用卸壓、加壓、激振中至少一種操作，改善充填料漿的流平性能；同時充填料漿受擠壓作用，提供給頂板初撐力，以實現(xiàn)充填主動完全接頂，為二步驟分條創(chuàng)造安全回采條件；通過向氣囊充氣加壓，向充填料漿施加側向的壓力，密實充填體，提高充填體強度，實現(xiàn)充填體主動接頂。

如圖2所示，本實施例中，充填空間3灌滿膠結充填料漿后，在膠結充填料漿終凝前，采用井下高壓風或空壓機向氣囊內加壓，使氣囊體積膨脹向充填體施加一個側向的擠壓力，從而實現(xiàn)完全主動接頂充填，同時起到密實充填體和提高充填體強度性能的作用。

如圖2所示，本實施例中，充填空間3的充填采用袋式充填與氣囊相結合的方式進行充填。充填袋按照充填空間3尺寸加工而成。充填袋由土工布、蛇皮袋或透水不透骨料的膜材加工而成。充填空間3充填時，在充填空間3內布置充填袋，充填袋掛設于支柱上，氣囊設于充填袋的一側或兩側。采用袋式充填，充填袋起隔離作用，充填體不與礦石接觸；側向爆破，爆破指向預留空間2，對頂、底板的損傷小，降低廢石混入造成的貧化?？蛇x地，在預留空間布置氣囊，充填空間3直接進行充填。氣囊表面噴刷脫模劑，以方便氣囊脫模。爆破不直接作用充填體，對充填空間3的填充體損傷小。在氣囊靠近充填空間側設置導水板，提高充填體泌水速度，縮短充填體凝結時間，提高充填體的早期強度。

如圖2所示，本實施例中，步驟d中的拆除氣囊，具體為：當充填體養(yǎng)護達到設計強度要求，拆除臨時快速充填擋墻，排空氣囊，移除氣囊，預留空間2內的氣囊移除后的預留巷道作為二步驟分條回采的爆破補償空間或回采自由面1和通風巷道。

如圖2所示，本實施例中，一步驟分條回采時，采用局扇輔助通風。二步驟分條回采時，移除氣囊，進風巷道8、預留空間2與回風巷道7形成回路通風。二步驟分條回采時，首先移除氣囊，然后再開始回采工作，利用進風巷道8、預留空間2與回風巷道7構成回路通風，縮短了回采循環(huán)時間，增大了單次爆破規(guī)模，降低了爆破耗材，提高了回采安全性。改善通風效果，快速排除炮煙等有害氣體和粉塵，提高安全性的同時，有利于縮短回采循環(huán)周期，提高生產(chǎn)效率。

如圖2所示，本實施例中，步驟a具體實施步驟為：極薄至薄礦體一次采全厚，盤區(qū)內劃分為分條。厚礦體在中段上再劃分為分層，分層內再劃分為分條。盤區(qū)長度為40m～200m，分條長度為5m～80m。分條寬度根據(jù)頂板允許的最大暴露跨度確定，寬度為2m～15m，根據(jù)巖體穩(wěn)定性選擇確定滿足回采工作安全要求的最大跨度。

如圖2所示，本實施例中，步驟b中的一步驟分條回采出礦，具體為：當分條寬度大時，在分條中部掘進切割巷道5，再以巷道為回采自由面1剝采至分條邊界，盤區(qū)內布置多條切割巷道5，多個回采工作面6循環(huán)或同時進行開采，以提高盤區(qū)生產(chǎn)能力。當分條寬度小時，全斷面一次開采。步驟e中的二步驟分條回采出礦，具體為：在二步驟分條兩邊的一步驟分條都回采并充填后，且充填體養(yǎng)護達到設計強度，即開始二步驟分條回采工作。二步驟分條回采時以一步驟分條預留空間2為回采自由面1，側向爆破，全斷面一次回采。二步驟分條以一步驟預留空間為回風巷道。二步驟分條回采后的分條采用低強度充填或不充填。鑿巖采用手持式淺孔鑿巖機或鑿巖臺車；出礦采用鏟運機或電耙。

實施時，提供一種主動接頂兩步驟高效條帶充填采礦法，能夠實現(xiàn)安全、低耗、連續(xù)高效回采。采用盤區(qū)式劃分，在盤區(qū)內沿采場長度方向劃分分條，兩步驟回采，首先回采一步驟分條，一步驟分條回采后，在一步驟分條的一邊或兩邊采用氣囊為二步驟預留回采爆破空間，只對中間區(qū)域膠結充填。二步驟分條回采時，以一步驟分條預留空間2為回采自由面1側向爆破，二步驟分條回采后進行膠結充填、非膠結充填或不充填。降低成本、提高綜合回采效率，采用氣囊預留二步驟分條的回采爆破自由面，一方面節(jié)省了二步驟分條的切割上山巷道工程，解決了分條開采掘進工程量大的問題；再一方面使得二步驟分條能夠全斷面一次回采，增大一次回采步距；爆破以預留空間2為回采自由面1，爆破夾制性大幅降低，炮孔數(shù)量、炸藥消耗量、雷管數(shù)量約為普通進路式充填法的50～80％。充填體高質量主動接頂，充填料漿灌入分條后，氣囊可以卸壓、加壓和激振，改善充填料漿的流平性能；同時充填料漿受擠壓作用，提供給頂板初撐力，以實現(xiàn)充填完全接頂，為二步驟分條提供安全回采條件；通過向氣囊充氣加壓，向充填料漿施加側向的壓力，密實充填體，提高充填體強度。降低貧化損失，一方面爆破不直接作用充填體，對充填的損傷小；另一方面，采用袋式充填，充填袋起隔離作用，充填體不與礦石接觸；側向爆破，爆破指向預留空間2，對頂、底板的損傷小，降低廢石混入造成的貧化。解決進路式充填法通風困難問題，進路式充填法一二步驟進路回采過程均類似巷道的獨頭掘進，通風難度大。該方案二步分條回采時，首先移除氣囊，然后再開始回采工作，二步分條回采時可形成通風回路，改善通風效果，快速排除炮煙等有害氣體和粉塵，提高安全性的同時，有利于縮短回采循環(huán)周期，提高生產(chǎn)效率。

實施步驟：

1、采場布置及參數(shù)

采場一般采取盤區(qū)式劃分，極薄至薄礦體一次采全厚，厚礦體在中段上再劃分為分層，分層內再劃分為分條。盤區(qū)長度為40m～200m，分條長度為5m～80m。分條寬度根據(jù)頂板允許的最大暴露跨度確定，一般為2m～15m，以滿足回采工作安全要求而不需支護的最大跨度為最佳。

2、采準工程

主要包括：運輸巷道4，回風巷道7，進風巷道8，切割巷道5，當采用溜井裝礦時，還包括礦石溜井。

3、回采出礦

(1)一步驟分條

當分條寬度大時，在分條中部掘進切割巷道5，再以切割巷道5為回采自由面1剝采至分條邊界。盤區(qū)內可布置多條切割巷，多個工作面循環(huán)或同時進行開采，提高盤區(qū)生產(chǎn)能力。當分條寬度小時，全斷面一次開采。

(2)二步驟分條

在二步驟分條兩邊的一步驟分條都回采并充填形成已填充分條后，且充填體養(yǎng)護達到設計強度，即可開始回采工作，二步驟分條回采時以一步驟分條預留空間2為回采自由面1，側向爆破，全斷面一次回采。

鑿巖采用手持式淺孔鑿巖機或鑿巖臺車。出礦采用鏟運機或電耙。

4、預留空間2

一步驟分條回采后，充填前，在一步驟分條回采分條的一側或兩側放置氣囊。氣囊具備充氣加壓、卸壓和激振的功能。根據(jù)分條高度，氣囊可以是一條或多條，氣囊為橡膠材質或其它具備相同功能的材料制成。

預留空間2寬度為L1，充填空間3寬度為L2，預留空間2和充填空間3為回采后的空區(qū)，兩個預留空間2寬度L1與一個的充填空間3寬度L2之和為暴露跨度，根據(jù)頂板的穩(wěn)定性確定。一個分條回采后，在距離相鄰分條L1處，沿工作面長度方向2m～10m/根安裝支柱，支柱一方面是限定氣囊，另一方面是掛設充填袋。支柱安裝完成后，將氣囊鋪設在預留空間2側，然后利用井下高壓風或空壓機進行充氣，達到設計壓力，即可開始充填準備工作。

5、充填

充填空間3采用袋式與氣囊結合或只在預留空間側布置氣囊的充填方法。

采用袋式與氣囊充填時首先在充填空間3內布置充填袋，充填袋按照充填空區(qū)尺寸加工而成，充填袋由土工布或蛇皮袋或透水不透粗骨料的膜材加工。然后在分條兩端架設臨時快速充填擋墻，上述工程完畢后，采用膠結充填料漿進行充填。當直接進行充填時，為了橡膠氣囊更容易脫模，充氣后在氣囊上噴刷脫模劑。

充填過程中，首先氣囊處于設計壓力的50％；當充填料漿達到一定高度后，對氣囊進行卸壓、加壓或激振促進充填料漿流平，料漿每充填分條高度的1/10～1/5對氣囊就進行一次上次操作，防止料漿堆積，在分條內形成隔墻；最后當料漿充滿整條分條，氣囊加壓至設計壓力0.1MPa～2MPa，氣囊擠壓充填體，充填體加壓密實、主動完全接頂、提供給頂板初撐力。

當一步驟分條充填體養(yǎng)護達到設計強度要求后，拆除一步驟分條兩端的臨時充填擋墻，移除氣囊，作為二步驟分條回采的爆破補償空間和回采自由面1。

6、通風

一步驟分條回采時采用局扇輔助通風。二步驟分條回采時，移除氣囊，進風巷道8、預留空間2與回風巷道7形成回路通風。

本發(fā)明有益效果：

1、降低成本、提高綜合回采效率

采用氣囊預留二步驟分條的回采爆破自由面，節(jié)省了二步驟分條的切割上山巷道工程，解決了分條開采掘進工程量大的問題；使得二步驟分條能夠全斷面一次回采，增大一次回采步距；爆破以預留空間2為回采自由面1，爆破夾制性大幅降低，炮孔數(shù)量、炸藥消耗量、雷管數(shù)量約為普通進路式充填法的50～80％；二步驟分條進路回采時回路通風?？s短了回采循環(huán)時間，增大了單次爆破規(guī)模，降低了爆破耗材，提高了回采安全性。

2、充填體接頂問題

充填料漿灌入分條后，氣囊可以卸壓、加壓和激振，改善充填料漿的流平性能；同時充填料漿受擠壓作用，提供給頂板初撐力，以實現(xiàn)充填完全接頂、主動接頂發(fā)揮充填體主動承載作用，降低充填后頂板下沉造成的損傷，為二步驟分條創(chuàng)造安全回采條件；通過向氣囊充氣加壓，向充填料漿施加側向的壓力，密實充填體，提高充填體強度。

3、降低貧化損失

一方面爆破不直接作用充填體，對充填的損傷小；另一方面，采用袋式充填，充填袋起隔離作用，充填體不與礦石接觸；側向爆破，爆破指向預留空間2，對頂、底板的損傷小，降低廢石混入造成的貧化。

4、解決進路式充填法通風困難問題

進路式充填法一二步驟分條進路回采過程均類似巷道的獨頭掘進，通風難度大。該方案二步分條回采時，首先移除氣囊，然后再開始回采工作，二步驟分條回采時可形成通風回路，改善通風效果，快速排除炮煙等有害氣體和粉塵，提高安全性的同時，有利于縮短回采循環(huán)周期，提高生產(chǎn)效率。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。