一種緩傾斜平行中厚礦體群連續(xù)回采的充填采礦法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于地下金屬礦和非金屬礦山開采領(lǐng)域，尤其涉及一種緩傾斜平行中厚礦體群連續(xù)回采的充填采礦法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國貴州甕安地區(qū)磷礦床類型屬于海源膠體化學(xué)聚集一盆內(nèi)顆粒再沉成因磷礦床，礦床規(guī)模大，區(qū)內(nèi)賦存兩層礦(上層礦和下層礦)，為緩傾斜中厚礦體，連續(xù)性較好。上層礦為為鈣鎂質(zhì)磷塊巖礦石，適宜于制造普通磷肥或磷酸，下層礦為硅鈣質(zhì)磷塊巖礦，適宜于制造高價值的黃磷。開采時需分采分運。兩礦層間有一平均厚度4m的夾層。該礦體頂板充水，地表有河流流經(jīng)礦區(qū)，礦體頂板、礦體及夾層穩(wěn)定性差。故該礦開采難點如下:①礦體為緩傾斜中厚難采礦體;②礦體頂板為充含水層，水文地質(zhì)條件較復(fù)雜;③礦體及頂板穩(wěn)固性較差，節(jié)理裂隙發(fā)育;④兩近距離礦層同采，且兩層礦礦石需分采分運。
[0003]根據(jù)該磷礦開采技術(shù)條件，礦體頂板充水且由河流流經(jīng)礦區(qū)，故不能采用崩落法開采，而礦體頂板、礦體及夾層穩(wěn)定性差，故不宜采用空場法開采。因此，受開采技術(shù)條件制約，只宜采用充填法開采。
[0004]近年來，不少學(xué)者針對緩傾斜中厚磷礦開采研發(fā)了一系列充填采礦法，如中國專利CN201410358099公開了一種緩傾斜中厚磷礦體的機械化連續(xù)出礦、條帶式分層充填采礦方法，該方法采用煤礦綜采面布置形式，綜掘機或連采機進路式落礦，皮帶連續(xù)運礦。生產(chǎn)連續(xù)、產(chǎn)量高、安全性好、投資少。但該方法采礦時進路沿傾向推進，對于上下兩平行礦層同采，則難以保證采場安全，且采用皮帶運輸難以實現(xiàn)兩種礦石及廢石的分運。中國專利CN201110393951公開了一種緩傾斜中厚礦體無階段沿走向分條連續(xù)嗣后充填采礦法，該方法在礦體內(nèi)布置折返式無軌斜坡道，利用分條采準(zhǔn)巷對兩側(cè)礦體一次性采全厚，采掘比小，貧化損失小，工藝簡單，但不適用于礦體及頂板均不穩(wěn)固的條件。綜上，現(xiàn)有采礦方法均限于單一礦層開采，或要求頂板較穩(wěn)固，無法滿足礦巖不穩(wěn)固的緩傾斜平行中厚磷礦群多層同采、分采分運的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種緩傾斜平行中厚礦體群連續(xù)回采的充填采礦法，滿足水文地質(zhì)復(fù)雜、礦巖不穩(wěn)固條件下，平行緩傾斜中厚礦體群安全、高效、大規(guī)模連續(xù)開采及多層同采、分采分運的要求。
[0006]本發(fā)明公開了一種緩傾斜平行中厚礦體群連續(xù)回采的充填采礦法，包括以下步驟:
(1)確定采場沿礦體走向垂直布置，將緩傾斜平行中厚礦體群劃分中段，在中段內(nèi)劃分分段，分段內(nèi)劃分分層；中段內(nèi)沿走向劃分盤區(qū)，盤區(qū)內(nèi)連續(xù)劃分礦房和礦柱;布置好連通的中段運輸平巷、穿脈巷道和盤區(qū)回風(fēng)平巷；
(2)采準(zhǔn)巷道掘進布置 a、在中段的礦體下盤布置脈外分段巷道、分層聯(lián)絡(luò)道、溜井、溜井聯(lián)絡(luò)道和人行進風(fēng)上山，人行進風(fēng)上山起于穿脈巷道后上行與各脈外分段巷道連通，分層聯(lián)絡(luò)道起于脈外分段巷道，分別通向各分層;溜井有上層礦溜井、下層礦溜井和廢石溜井，各脈外分段巷道分別通過溜井聯(lián)絡(luò)道與相應(yīng)的溜井連通，溜井布置于中段運輸平巷處；
b、在上礦層和下礦層內(nèi)分別布置相應(yīng)的充填回風(fēng)井，在下礦層內(nèi)布置下礦層回風(fēng)充填井聯(lián)絡(luò)道和濾水井聯(lián)絡(luò)道;上礦層的充填回風(fēng)井與盤區(qū)回風(fēng)平巷連通，下礦層的充填回風(fēng)井通過下礦層回風(fēng)充填井聯(lián)絡(luò)道與穿脈巷道連通，濾水井聯(lián)絡(luò)道與穿脈巷道連通；
(3)回米和充填
盤區(qū)內(nèi)礦房礦柱間隔回采，上礦層和下礦層分采分運;從中段靠近最下部分層的上一水平分層掘脈內(nèi)鑿巖巷道自下往上逐層回采，同一水平分層，先采上礦層，再采下礦層;在爆堆上掘穿過夾層的上下礦層聯(lián)絡(luò)道，而后先對上礦層的分層進行充填作業(yè)，當(dāng)下礦層的分層充填后，繼續(xù)開始下一循環(huán);盤區(qū)內(nèi)多個礦房同時作業(yè)，互不干擾，實現(xiàn)連續(xù)開采;盤區(qū)內(nèi)采場的最下部分層留至下一中段回采時最后回采。
[0007]作為優(yōu)選，中段高度約50米，盤區(qū)長約120米，分段高度約12.5米，分層高約4.0?4.2米，礦房和礦柱的寬度均約為8米，盤區(qū)內(nèi)礦房礦柱隔一采一。
[0008]作為優(yōu)選，所述脈外分段巷道布置于下層礦邊界約20米處，各分段巷道之間通過輔助斜坡道相連。
[0009]作為優(yōu)選，所述分層聯(lián)絡(luò)道分別布置于礦房礦柱分界處。
[0010]作為優(yōu)選，所述溜井的傾斜角度約65度。
[0011]作為優(yōu)選，各中段內(nèi)的分層采用采二出二充一的作業(yè)循環(huán)。
[0012]作為優(yōu)選，采用鑿巖臺車鑿巖，裝藥臺車實現(xiàn)爆破，采用鏟運機出礦，鏟運機分別將上礦層和下礦層采下的礦石運至相應(yīng)的溜井。
[0013]作為優(yōu)選，充填料漿采用質(zhì)量濃度69%?73%，尾砂:磷石膏配比為1:3?1:4的尾砂磷石膏膠結(jié)充填。
[0014]上礦層充填作業(yè)時在夾層處緊鄰采空區(qū)的聯(lián)絡(luò)道內(nèi)砌筑充填擋墻，充填擋墻完成后，由上礦層的回風(fēng)充填天井向采空區(qū)充入充填料漿，充滿一個層即停止充填;當(dāng)下礦層采場出礦完成后，在采場底板順路架設(shè)濾水井，在緊鄰采空區(qū)的分層聯(lián)絡(luò)道中砌筑充填擋墻，充填擋墻完成后，由下層礦回風(fēng)充填天井向采空區(qū)充入充填料漿，充滿一個層即停止充填；充填體保養(yǎng)24小時即可進行下一循環(huán)工作。
[0015]所述穿脈巷道脈內(nèi)段采用噴砼支護，其他脈外采準(zhǔn)巷道采用噴砼或噴錨網(wǎng)支護。采用尾砂磷石膏充填料漿一次性充填空區(qū)，減少暴露時間，并加強采場頂板等的巖石力學(xué)監(jiān)測。
[0016]本發(fā)明是基于現(xiàn)有技術(shù)盤區(qū)上向水平分層充填采礦法的優(yōu)化改進，可同時回采平行多層礦脈，分采分運。具有回采安全性高、生產(chǎn)能力大、貧化損失小等特點，特別適用于礦體及頂板穩(wěn)固性較差，生產(chǎn)規(guī)模大且需要分采分運的平行礦體群回采。
[0017]具體說來，本發(fā)明將緩傾斜平行中厚礦體群統(tǒng)一考慮，劃分中段、盤區(qū)，通過穿脈巷道、穿過夾層的聯(lián)絡(luò)道及脈內(nèi)鑿巖巷道等采切工程將上、下兩層礦聯(lián)系到一起，實現(xiàn)整體上多層礦同時開米。
[0018]對于實現(xiàn)分采分運，通過在上下平行礦層內(nèi)分別布置回風(fēng)充填天井、回風(fēng)充填井聯(lián)絡(luò)道及濾水井聯(lián)絡(luò)道，在下盤分別布置上層礦、下層礦礦石溜井，同時控制同一礦房內(nèi)多個礦層在同一水平分層的先后回采順序，使得盤區(qū)內(nèi)各層礦的采準(zhǔn)系統(tǒng)相對獨立，實現(xiàn)盤區(qū)內(nèi)多層礦的分別開采、分別運輸。
[0019]對于實現(xiàn)生產(chǎn)能力大，通過在盤區(qū)內(nèi)礦房礦柱隔一采一的回采方式，多個礦房可同時作業(yè)，互不干擾。采用鑿巖臺車、裝藥臺車、大型鏟運機等無軌設(shè)備連續(xù)作業(yè)，自動化程度高、效率高。
[0020]對于減小貧化損失，通過在盤區(qū)內(nèi)沿走向連續(xù)劃分礦房礦柱，先米礦房后米礦柱，盤區(qū)最下部分層留至下一中段回采時最后回采，無間柱及頂?shù)字鶕p失，損失率低至10%?12%;空區(qū)采用尾砂磷石膏膠結(jié)充填，減少頂板及夾層冒落，貧化率低至8%。
[0021]對于提高回采過程中的安全性，將主要采準(zhǔn)工程均布置在下盤穩(wěn)固性較好的粘土質(zhì)砂巖中，通過采場頂板最大允許暴露面積及采場穩(wěn)定性分析，將礦房礦柱寬度減小到Sm，確保采礦作業(yè)安全，同時采用尾砂磷石膏膠結(jié)充填，保證頂板含水層的穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0022]附圖1為本發(fā)明的主視示意圖(Ι-1剖面圖)。
[0023]附圖2為Π-Π剖面旋轉(zhuǎn)放大示意圖。
[0024]附圖3為m-m剖面示意圖。
[0025]附圖4為IV-1V剖面旋轉(zhuǎn)放大示意圖。
[0026]圖中:1_中段運輸平巷，2-脈外分段巷道，3-下層礦回風(fēng)充填井聯(lián)絡(luò)道，4-濾水井聯(lián)絡(luò)道，5-分層聯(lián)絡(luò)道，6-溜井聯(lián)絡(luò)道，7-b礦層礦石溜井，8-廢石溜井，9-a礦層礦石溜井，10-a、b礦層聯(lián)絡(luò)道，11-回風(fēng)充填井，12-穿脈巷道，13-膠結(jié)充填體，14-夾層，15-盤區(qū)回風(fēng)平巷，16-人行進風(fēng)上山，17-濾水井，18-脈內(nèi)鑿巖巷道。
【具體實施方式】
[0027]以貴州綠之磷老虎洞磷礦開發(fā)有限公司老虎洞磷礦為例。
[0028]老虎洞磷礦處于整個白云巖背斜傾伏端的地下水富集區(qū)，礦層頂板為礦區(qū)主要含水層。地表巖根河從南往北流經(jīng)礦區(qū)，為水體下開采礦床。礦區(qū)范圍內(nèi)保有l(wèi)llb/331+122b/332+333礦石量364647kt，平均品位P2O5 25.95%。礦體為緩傾斜中厚礦體，主要賦存標(biāo)高Om?800m。礦體共有兩層，上層礦為b礦層，傾角15.2 °，平均厚度9.13m，為|丐鎂質(zhì)磷塊巖礦石，適宜于制造普通磷肥或磷酸;下層礦為a礦層，傾角15.2°，平均厚度16.95m，為硅鈣質(zhì)磷塊巖礦，適宜于制造高價值的黃磷。開采時需考慮分采分運。a礦層與b礦層之間為夾層，夾層平均厚度3.99m。礦體頂板、礦體和夾層均以細晶白云巖為主，巖石具有硬、脆、