本发明涉及一种多层缓倾斜薄-中厚矿床充填采矿方法。其技术方案是：该方法包括矿块划分及采切工程布置、运输和开采与充填。其中的矿床划分是将阶段内的矿体划分为盘区，沿矿体倾向在矿石层(1)的底部掘进上山(2)，沿上山(2)将两侧矿体划分为矿房(15)和矿柱(14)，以上山(2)为中心留上山矿柱(18)。盘区采用三步骤回采，一步骤回采矿房(15)，二步骤回采矿柱(14)，三步骤回采上山矿柱(18)；矿房(15)或矿柱(14)回采完成后，由上分层的上山(2)经与采场连通的充填通风孔(10)向下充填采空区(11)，最后以盘区为单位沿上山(2)由下至上三步骤回采上山矿柱(18)，充填后回采下一盘区的上山矿柱(18)。本发明具有开采强度高、矿石回收率高、贫化率低和采矿成本低的特点。
1.一种多层缓倾斜薄-中厚矿床充填采矿方法，其特征在于所述采矿方法的步骤是：
将矿床划分为阶段，阶段内的各分层矿体划分为盘区；沿矿体倾向在矿石层(1)的底部掘进上山(2)，沿上山(2)将两侧矿体划分为矿房(15)和矿柱(14)，矿房(15)和矿柱(14)为交错布置；
由每个上山(2)向采场中间掘进凿岩巷(17)，除阶段内最下层的上山(2)外，在其余各分层的上山(2)的底板向下分别钻进充填通风孔(10)，每个上山(2)钻有的各充填通风孔(10)穿过夹石层(8)在各对应采场端部顶板的最高点与采场连通；阶段内最上层的上山(2)布置在阶段内最上层矿体上方的夹石层(8)中，阶段内最上层的上山(2)距离阶段内最上层矿体4~6m；除阶段内最上层的上山(2)外，以其余各上山(2)为中心分别留上山矿柱(18)；盘区溜井(12)布置在位于盘区内上山(2)下部的矿柱(14)中，盘区溜井(12)底部连通皮带道(7)，盘区溜井(12)向上延伸与阶段内各分层的上山(2)连通；皮带道(7)布置在阶段内最下层的上山(2)的下方，皮带道(7)的下部布置有主溜井(5)，主溜井(5)底部与阶段运输巷(6)连通；斜坡道(4)布置在上山(2)的两端，斜坡道(4)由上至下连通各分层的上山(2)、皮带道(7)和阶段运输巷(6)；
采场内的矿石(16)由铲运机运至盘区溜井(12)，由盘区溜井(12)内的振动放矿机向皮带道(7)内的皮带放矿，再经皮带运输至主溜井(5)，然后由主溜井(5)内的振动放矿机向阶段运输巷(6)内的矿车放矿；
盘区分三步骤回采：一步骤回采矿房(15)，尾砂胶结充填后二步骤回采矿柱(14)，再尾砂胶结充填后三步骤回采上山矿柱(18)，最后尾砂胶结充填三步骤采场；盘区内的一步骤回采和二步骤回采沿上山(2)由下至上依次进行，盘区内的三步骤回采沿上山(2)由下至上进行；三步骤回采在同分层的各对应盘区所有的一步骤回采与充填和二步骤回采与充填完成后进行；
若多分层的多个盘区内的多个采场同时开采：①上分层盘区内的开采在下分层两个对应盘区对应的一步骤回采与充填和二步骤回采与充填完成后进行；②上分层盘区的三步骤回采在下分层对应盘区内所有采场均回采与充填完成后进行。
2.根据权利要求1所述的多层缓倾斜薄-中厚矿床充填采矿方法，其特征在于所述的一步骤回采与充填是：一步骤回采时，由上山(2)进入矿房(15)，由矿房(15)端部向上山(2)方向后退式回采；以凿岩巷(17)为作业空间，向两侧和顶板方向钻进浅孔，浅孔爆破后运出矿石(16)；若矿体厚度小于3.5~4m时，一次采全厚，若矿体厚度大于3.5~4m时，先进行拉底，再向上挑顶；当回采至盘区溜井(12)附近时，留溜井保安矿柱(20)；若回采会导致溜井联巷(13)无法使用的采场，所述采场的回采则留在三步骤回采时进行；当回采至采场边界时，封堵凿岩巷(17)，封堵凿岩巷(17)的充填挡墙(19)内预埋滤水管，由上分层的上山(2)经充填通风孔(10)向下进行尾砂胶结充填。
3.根据权利要求1所述的多层缓倾斜薄-中厚矿床充填采矿方法，其特征在于所述的二步骤回采与充填是：除矿房(15)为矿柱(14)外，其余与权利要求2所述一步骤回采与充填相同。
4.根据权利要求1所述的多层缓倾斜薄-中厚矿床充填采矿方法，其特征在于所述的三步骤回采与充填是：三步骤回采时，将上山(2)作为凿岩巷道，以盘区为单位，由下至上回采，矿石(16)运至盘区溜井(12)；当回采至盘区溜井(12)附近时，留溜井保安矿柱(20)，封堵溜井联巷(13)；盘区内的上山矿柱(18)回采完成后，封堵上山(2)，由上山(2)上部斜坡道(4)对采空区(11)进行尾砂胶结充填，形成充填体(9)；充填体(9)内预埋滤水管和预埋下一个盘区的上山矿柱(18)回采时的通风管道，充填体(9)终凝后，沿上山(2)向上回采下一个盘区的上山矿柱(18)。
一种多层缓倾斜薄-中厚矿床充填采矿方法
技术领域
[0001] 本发明属于薄-中厚矿床充填采矿技术领域。尤其涉及一种多层缓倾斜薄-中厚矿床充填采矿方法。
背景技术
[0002] 大量缓倾斜薄-中厚矿床的开采主要采用房柱法和崩落法。房柱法的突出缺点是留设矿柱很难及时回收，矿石损失较大，大面积空区诱发的顶板垮冒会对后续生产形成重大安全隐患。崩落法的突出缺点是会造成地表塌陷，不利于地表环境保护。因此，人们采用传统的充填采矿法，即先回采矿石，在采场边缘砌筑充填挡墙，尾砂胶结充填采空区后，再继续回采矿石，矿石回收率和开采安全性高。但传统的充填法采矿强度低、生产衔接管理复杂，导致采矿成本也相应增加。
[0003] 对于多层缓倾斜薄-中厚矿床，一般是沿矿层逐层开采，未针对多层矿床的特点进行适用性的采矿设计，每个分层均掘进大量的采切巷道，各分层独立作业，分层之间的联系较少，导致采切比大，采切工程施工周期长，采矿成本较高。部分矿山采用空场嗣后充填采矿法，充填作业与回采工作工序相互交错影响，开采的连续性差，导致开采强度低，生产能力不高。
发明内容
[0004] 本发明旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种矿石回收率高、贫化率低、采矿成本低的多层缓倾斜薄-中厚矿床充填采矿方法；该方法在保证采场作业安全的同时，能减少采切巷道掘进量和保证盘区连续高强度开采。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0006] 1) 矿块划分及采切工程布置
[0007] ① 矿块划分
[0008] 将矿床划分为阶段，阶段内的各分层矿体划分为盘区。沿矿体倾向在矿石层的底部掘进上山，沿上山将两侧矿体划分为矿房和矿柱，矿房和矿柱为交错布置。
[0009] ② 采切工程布置
[0010] 由每个上山向采场中间掘进凿岩巷，除阶段内最下层的上山外，在其余各分层的上山的底板向下分别钻进充填通风孔，每个上山钻有的各充填通风孔穿过夹石层在各对应采场端部顶板的最高点与采场连通。阶段内最上层的上山布置在阶段内最上层矿体上方的夹石层中，阶段内最上层的上山距离阶段内最上层矿体4~6m。除阶段内最上层的上山外，以其余各上山为中心分别留上山矿柱。盘区溜井布置在位于盘区内上山下部的矿柱中，盘区溜井底部连通皮带道，盘区溜井向上延伸与阶段内各分层的上山连通。皮带道布置在阶段内最下层的上山的下方，皮带道的下部布置有主溜井，主溜井底部与阶段运输巷连通。斜坡道布置在上山的两端，斜坡道由上至下连通各分层的上山、皮带道和阶段运输巷。
[0011] 2) 运输
[0012] 采场内的矿石由铲运机运至盘区溜井，由盘区溜井内的振动放矿机向皮带道内的皮带放矿，再经皮带运输至主溜井，然后由主溜井内的振动放矿机向阶段运输巷内的矿车放矿。
[0013] 3) 开采与充填
[0014] 盘区分三步骤回采：一步骤回采矿房，尾砂胶结充填后二步骤回采矿柱，再尾砂胶结充填后三步骤回采上山矿柱，最后尾砂胶结充填三步骤采场。盘区内的一步骤回采和二步骤回采沿上山由下至上依次进行，盘区内的三步骤回采沿上山由下至上进行。三步骤回采在同分层的各对应盘区所有的一步骤回采与充填和二步骤回采与充填完成后进行。
[0015] 若多分层的多个盘区内的多个采场同时开采：①上分层盘区内的开采在下分层两个对应盘区对应的一步骤回采与充填和二步骤回采与充填完成后进行；②上分层盘区的三步骤回采在下分层对应盘区内所有采场均回采与充填完成后进行。
[0016] 所述的一步骤回采与充填是：一步骤回采时，由上山进入矿房，由矿房端部向上山方向后退式回采。以凿岩巷为作业空间，向两侧和顶板方向钻进浅孔，浅孔爆破后运出矿石。若矿体厚度小于3.5~4m时，一次采全厚，若矿体厚度大于3.5~4m时，先进行拉底，再向上挑顶。当回采至盘区溜井附近时，留溜井保安矿柱。若回采会导致溜井联巷无法使用的采场，所述采场的回采则留在三步骤回采时进行。当回采至采场边界时，封堵凿岩巷，封堵凿岩巷的充填挡墙内预埋滤水管，由上分层的上山经充填通风孔向下进行尾砂胶结充填。
[0017] 所述的二步骤回采与充填是：除矿房为矿柱外，其余与一步骤回采与充填相同。
[0018] 所述的三步骤回采与充填是：三步骤回采时，将上山作为凿岩巷道，以盘区为单位，由下至上回采，矿石运至盘区溜井。当回采至盘区溜井附近时，留溜井保安矿柱，封堵溜井联巷。盘区内的上山矿柱回采完成后，封堵上山，由上山上部斜坡道对采空区进行尾砂胶结充填，形成充填体，充填体内预埋滤水管和预埋下一个盘区的上山矿柱回采时的通风管道，充填体终凝后，沿上山向上回采下一个盘区的上山矿柱。
[0019] 由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下积极效果：
[0020] 本发明将各分层矿体划分为盘区，矿房和矿柱交错布置，可多个盘区、多个采场同时开采。同时，盘区内不同采场的回采与充填能平行作业，互不干扰。采用铲运机出矿，实现了连续高强度开采，提高了矿山生产能力。
[0021] 本发明将盘区分三步骤回采，合理划分矿房和矿柱，只留有少许溜井保安矿柱，矿石回收率高；凿岩巷和上山均沿矿体底板掘进，采用浅孔凿岩爆破，能很好地控制矿体边界，矿石贫化率低。
[0022] 本发明中的新鲜风流由上山下部的斜坡道经斜坡道联巷至上山，再进入各采场冲刷工作面，污风经充填通风孔进入上分层的上山后，经上山上部的斜坡道进入回风巷道，通风线路简单，通风效果较好。
[0023] 本发明中的斜坡道、上山和凿岩巷均有行人、通风和无轨设备行走等多种用途，一条上山服务于两侧多个采场，在上分层的上山底板向下钻进的充填通风孔作通风和充填两用，上分层的上山作为下分层的通风和充填巷道使用，采用皮带道运输能避免掘进大量的运输巷道，通过这些合理的巷道布置，在满足开采的要求下，采切巷道掘进量小，降低了采切比。
[0024] 本发明的采切巷道掘进量的减少，开采强度和矿石回收率的提高，以及贫化率的降低，都降低了采矿成本。
[0025] 因此，本发明在保证采场作业安全的同时，能减少采切巷道掘进量和保证盘区连续高强度开采，充填作业与回采工作互不影响，故具有矿石回收率高、贫化率低和采矿成本低的特点。本发明主要用于矿体厚度2.5~6m，夹石层厚度5~15m，倾角5~30°的多层缓倾斜薄-中厚矿床的地下开采。
附图说明
[0026] 图1为本发明用于某一盘区的示意图；
[0027] 图2为图1中A-A向的剖面示意图；
[0028] 图3为图1中B-B向的剖面示意图；
[0029] 图4为图1中C-C向的剖面示意图；
[0030] 图5为图1中D-D向的剖面示意图。
具体实施方式
[0031] 下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述，非对本发明保护范围的限定。
[0032] 实施例1
[0033] 一种多层缓倾斜薄-中厚矿床充填采矿方法。该矿床的多层矿体呈层状或似层状平行产出，矿体倾角5~25°，矿体长度一般为224~670m，倾斜延深87~204m，矿石层厚度一般为0.81~5.54m，夹石层厚度5~12m。该矿床矿岩稳固性较好，矿区工程地质条件属简单-中等类型。
[0034] 该矿床充填采矿方法的具体步骤是：
[0035] 1) 矿块划分及采切工程布置
[0036] ① 矿块划分
[0037] 将矿床划分为阶段，如图1和图2所示，阶段内的各分层矿体划分为盘区。沿矿体倾向在矿石层1的底部掘进上山2，沿上山2将两侧矿体划分为矿房15和矿柱14，矿房15和矿柱14为交错布置。
[0038] ② 采切工程布置
[0039] 如图1和图5所示，由每个上山2向采场中间掘进凿岩巷17，除阶段内最下层的上山2外，在其余各分层的上山2的底板向下分别钻进充填通风孔10，每个上山2钻有的各充填通风孔10穿过夹石层8在各对应采场端部顶板的最高点与采场连通。阶段内最上层的上山2布置在阶段内最上层矿体上方的夹石层8中，阶段内最上层的上山2距离阶段内最上层矿体4~6m。除阶段内最上层的上山2外，以其余各上山2为中心分别留上山矿柱18。盘区溜井12布置在位于盘区内上山2下部的矿柱14中，盘区溜井12底部连通皮带道
7，盘区溜井12向上延伸与阶段内各分层的上山2连通。皮带道7布置在阶段内最下层的上山2的下方，皮带道7的下部布置有主溜井5，主溜井5底部与阶段运输巷6连通。斜坡道4布置在上山2的两端，斜坡道4由上至下连通各分层的上山2、皮带道7和阶段运输巷
6。
[0040] 2) 运输
[0041] 采场内的矿石16由铲运机运至盘区溜井12，由盘区溜井12内的振动放矿机向皮带道7内的皮带放矿，再经皮带运输至主溜井5，然后由主溜井5内的振动放矿机向阶段运输巷6内的矿车放矿。
[0042] 3) 开采与充填
[0043] 盘区分三步骤回采：如图1和图5所示，一步骤回采矿房15，尾砂胶结充填后二步骤回采矿柱14，再尾砂胶结充填后三步骤回采上山矿柱18，最后尾砂胶结充填三步骤采场。盘区内的一步骤回采和二步骤回采沿上山2由下至上依次进行，盘区内的三步骤回采沿上山2由下至上进行。三步骤回采在同分层的各对应盘区所有的一步骤回采与充填和二步骤回采与充填完成后进行。
[0044] 若多分层的多个盘区内的多个采场同时开采：①上分层盘区内的开采在下分层两个对应盘区对应的一步骤回采与充填和二步骤回采与充填完成后进行；②上分层盘区的三步骤回采在下分层对应盘区内所有采场均回采与充填完成后进行。
[0045] 所述的一步骤回采与充填是：一步骤回采时，如图2所示，由上山2进入矿房15，由矿房15端部向上山2方向后退式回采。以凿岩巷17为作业空间，向两侧和顶板方向钻进浅孔，浅孔爆破后运出矿石16。对于厚度小于3.5~4m的矿体一次采全厚，对于厚度大于3.5~4m的矿体先进行拉底，再向上挑顶。当回采至盘区溜井12附近时，如图4所示，留溜井保安矿柱20。对于回采会导致溜井联巷13无法使用的采场，所述采场的回采则留在三步骤回采时进行。当回采至采场边界时，封堵凿岩巷17，封堵凿岩巷17的充填挡墙19内预埋滤水管，由上分层的上山2经充填通风孔10向下进行尾砂胶结充填。
[0046] 所述的二步骤回采与充填是：如图3所示，除矿房15为矿柱14外，其余与一步骤回采与充填相同。
[0047] 所述的三步骤回采与充填是：三步骤回采时，如图4所示，将上山2作为凿岩巷道，以盘区为单位，由下至上回采，矿石16运至盘区溜井12。当回采至盘区溜井12附近时，留溜井保安矿柱20，封堵溜井联巷13。盘区内的上山矿柱18回采完成后，封堵上山2，由上山2上部斜坡道4对采空区11进行尾砂胶结充填，形成充填体9，充填体9内预埋滤水管和预埋下一个盘区的上山矿柱18回采时的通风管道，充填体9终凝后，沿上山2向上回采下一个盘区的上山矿柱18。
[0048] 实施例2
[0049] 一种多层缓倾斜薄-中厚矿床充填采矿方法。该矿床为水平至缓倾斜多层薄矿床，矿体倾角0~18°，矿体走向长度620~1100m，倾向延伸460~856m，矿体厚度一般为2.3~3.4m，夹石层厚度一般为6~10m，该矿床矿岩稳固性为中等至较好，矿区工程地质条件属简单-中等类型。
[0050] 该矿床充填采矿方法同实施例1。
[0051] 本具体实施方式与现有技术相比具有以下积极效果：
[0052] 本具体实施方式将各分层矿体划分为盘区，矿房15和矿柱14交错布置，可多个盘区、多个采场同时开采。同时，盘区内不同采场的回采与充填能平行作业，互不干扰。采用铲运机出矿，实现了连续高强度开采，提高了矿山生产能力。
[0053] 本具体实施方式将盘区分三步骤回采，合理划分矿房15和矿柱14，只留有少许溜井保安矿柱20，矿石回收率高；凿岩巷17和上山2均沿矿体底板掘进，采用浅孔凿岩爆破，能很好地控制矿体边界，矿石贫化率低。
[0054] 本具体实施方式中的新鲜风流由上山2下部的斜坡道4经斜坡道联巷3至上山2，再进入各采场冲刷工作面，污风经充填通风孔10进入上分层的上山2后，经上山2上部的斜坡道4进入回风巷道，通风线路简单，通风效果较好。
[0055] 本具体实施方式中的斜坡道4、上山2和凿岩巷17均有行人、通风和无轨设备行走等多种用途，一条上山2服务于两侧多个采场，在上分层的上山2底板向下钻进的充填通风孔10作通风和充填两用，上分层的上山2作为下分层的通风和充填巷道使用，采用皮带道7运输能避免掘进大量的运输巷道，通过这些合理的巷道布置，在满足开采的要求下，采切巷道掘进量少，降低了采切比。
[0056] 本具体实施方式的采切巷道掘进量的减少，开采强度和矿石回收率的提高，以及贫化率的降低，都降低了采矿成本。
[0057] 因此，本具体实施方式在保证采场作业安全的同时，能减少采切巷道掘进量和保证盘区连续高强度开采，充填作业与回采工作互不影响，故具有矿石回收率高、贫化率低和采矿成本低的特点。本具体实施方式主要用于矿体厚度2.5~6m，夹石层厚度5~15m，倾角5~30°的多层缓倾斜薄-中厚矿床的地下开采。
