深井矿山空场嗣后充填采矿法

摘要

本发明公开了一种深井矿山空场嗣后充填采矿法。所述深井矿山空场嗣后充填采矿法包括以下步骤：A)将矿体划分为至少一个盘区，盘区包括呈网格状布置的多个矿块，多个矿块行沿左右方向排列；B)将每个矿块行的多个矿块划分为多个顺序标号的矿块组；C)按照标号顺序对位于中部的一个矿块行的多个矿块组进行回采，当对第N个矿块组进行回采时，对第N‑1个矿块组进行填充；D)按照步骤C)同时向左和向右回采相邻的两个矿块行；E)重复步骤D)，直至一个盘区回采完毕；F)重复步骤C)至步骤E)，直至全部盘区回采完毕。因此，根据本发明实施例的深井矿山空场嗣后充填采矿法具有开采效率高、安全性高、开采成本低等优点。

权利要求

1.一种深井矿山空场嗣后充填采矿法，其特征在于，包括以下步骤：

A)将矿体划分为至少一个盘区，所述盘区包括呈网格状布置的多个矿块以便形成多个矿块行，每个所述矿块行包括多个所述矿块，其中每个所述盘区的多个所述矿块行沿左右方向排列，每个所述矿块行沿前后方向延伸；

B)将每个所述矿块行的多个所述矿块划分为多个矿块组，并对多个所述矿块组进行顺序标号；

C)按照标号顺序对位于中部的一个所述矿块行的多个所述矿块组进行回采，其中当对第N个所述矿块组进行回采时，对第N-1个所述矿块组进行填充；

D)按照所述步骤C)同时向左和向右回采相邻的两个所述矿块行；

E)重复所述步骤D)，直至一个所述盘区回采完毕；

F)重复所述步骤C)至所述步骤E)，直至全部所述盘区回采完毕；

每个所述盘区的每个所述矿块行的多个所述矿块按照相同的方式划分为多个所述矿块组；将每个所述矿块行的多个所述矿块划分为第一矿块组、第二矿块组、第三矿块组和第四矿块组，所述第一矿块组、所述第二矿块组、所述第三矿块组和所述第四矿块组中的每一个包括多个所述矿块，其中所述第一矿块组的多个所述矿块与所述第三矿块组的多个所述矿块交替设置，所述第二矿块组的多个所述矿块与所述第四矿块组的多个所述矿块交替设置，所述第二矿块组的一部分位于所述第一矿块组和所述第三矿块组的前方且其余部分位于所述第一矿块组和所述第三矿块组的后方，所述第四矿块组的一部分位于所述第一矿块组和所述第三矿块组的前方且其余部分位于所述第一矿块组和所述第三矿块组的后方。

2.根据权利要求1所述的深井矿山空场嗣后充填采矿法，其特征在于，所述第一矿块组的每个所述矿块与所述第二矿块组的每个所述矿块间隔开地设置。

3.根据权利要求2所述的深井矿山空场嗣后充填采矿法，其特征在于，所述第三矿块组的每个所述矿块位于所述第一矿块组的相邻两个所述矿块之间。

4.根据权利要求3所述的深井矿山空场嗣后充填采矿法，其特征在于，每个所述矿块行的位于最前方的所述矿块为所述第二矿块组的所述矿块，每个所述矿块行的位于最后方的所述矿块为所述第四矿块组的所述矿块。

5.根据权利要求1所述的深井矿山空场嗣后充填采矿法，其特征在于，同时回采一个所述矿块组的多个所述矿块。

6.根据权利要求1所述的深井矿山空场嗣后充填采矿法，其特征在于，所述盘区的多个所述矿块行为奇数个，所述步骤C)未回采的多个所述矿块行相对所述步骤C)回采的所述矿块行对称。

7.根据权利要求1所述的深井矿山空场嗣后充填采矿法，其特征在于，每个所述矿块为长方体状。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的深井矿山空场嗣后充填采矿法，其特征在于，相邻两个所述盘区之间沿最大主应力方向布置条形矿柱。

说明书

深井矿山空场嗣后充填采矿法

技术领域

[0001] 本发明涉及采矿领域，具体而言，涉及深井矿山空场嗣后充填采矿法。

背景技术

[0002] 随着我国国民经济的持续发展，对金属矿产资源的需求越来越大，我国金属矿山开采正由浅部向深部进行战略转移，且矿山规模逐渐增大。而开采深度的不断增加，深井开
采高地应力、高地温等问题越来越严重，尤其是高地应力有可能诱发岩爆的发生，此将对矿
山的安全和高效生产带来极大的挑战。

[0003] 在深井大规模矿山资源开采过程中，采矿方法选择作为矿山项目的基本决策，承担着极其重要的角色。而影响采矿方法选择的因素也较多，且许多因素也都是动态变化的，
尤其是深井高地应力条件下矿山开采。若继续采用传统大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿
法开采，虽然理论上能满足盘区的高效开采，但是并不利于地应力的控制，对安全带来较大
风险，同时大大增加了盘区各种巷道的维护工作量，导致开采成本的急剧上升。

发明内容

[0004] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种具有安全性高、开采成本低的优点的深井矿山空场嗣后充填采矿法。

[0005] 根据本发明的深井矿山空场嗣后充填采矿法包括以下步骤：A)将矿体划分为至少一个盘区，所述盘区包括呈网格状布置的多个矿块以便形成多个矿块行，每个所述矿块行
包括多个所述矿块，其中每个所述盘区的多个所述矿块行沿左右方向排列，每个所述矿块
行沿前后方向延伸；B)将每个所述矿块行的多个所述矿块划分为多个矿块组，并对多个所
述矿块组进行顺序标号；C)按照标号顺序对位于中部的一个所述矿块行的多个所述矿块组
进行回采，其中当对第N个所述矿块组进行回采时，对第N-1个所述矿块组进行填充；D)按照
所述步骤C)同时向左和向右回采相邻的两个所述矿块行；E)重复所述步骤D)，直至一个所
述盘区回采完毕；F)重复所述步骤C)至所述步骤E)，直至全部所述盘区回采完毕。

[0006] 另外，根据本发明上述实施例的深井矿山空场嗣后充填采矿法还可以具有如下附加的技术特征：

[0007] 根据本发明的一个实施例，每个所述盘区的每个所述矿块行的多个所述矿块按照相同的方式划分为多个所述矿块组。

[0008] 根据本发明的一个实施例，将每个所述矿块行的多个所述矿块划分为第一矿块组至第四矿块组，所述第一矿块组至所述第四矿块组中的每一个包括多个所述矿块，其中所
述第一矿块组的多个所述矿块与所述第三矿块组的多个所述矿块交替设置，所述第二矿块
组的多个所述矿块与所述第四矿块组的多个所述矿块交替设置，所述第二矿块组的一部分
位于所述第一矿块组和所述第三矿块组的前方且其余部分位于所述第一矿块组和所述第
三矿块组的后方，所述第四矿块组的一部分位于所述第一矿块组和所述第三矿块组的前方
且其余部分位于所述第一矿块组和所述第三矿块组的后方。

[0009] 根据本发明的一个实施例，所述第一矿块组的每个所述矿块与所述第二矿块组的每个所述矿块间隔开地设置。

[0010] 根据本发明的一个实施例，所述第三矿块组的每个所述矿块位于所述第一矿块组的相邻两个所述矿块之间。

[0011] 根据本发明的一个实施例，每个所述矿块行的位于最前方的所述矿块为所述第二矿块组的所述矿块，每个所述矿块行的位于最后方的所述矿块为所述第四矿块组的所述矿
块。

[0012] 根据本发明的一个实施例，同时回采一个所述矿块组的多个所述矿块。

[0013] 根据本发明的一个实施例，所述盘区的多个所述矿块行为奇数个，所述步骤C)未回采的多个所述矿块行相对所述步骤C)回采的所述矿块行对称。

[0014] 根据本发明的一个实施例，每个所述矿块为长方体状。

[0015] 根据本发明的一个实施例，相邻两个所述盘区之间沿最大主应力方向布置条形矿柱。

附图说明

[0016] 图1是根据本发明实施例的深井矿山空场嗣后充填采矿法的流程图；

[0017] 图2是根据本发明实施例的矿体的结构示意图。

[0018] 附图标记：

[0019] 矿体1、盘区10、矿块行101、矿块1011、

具体实施方式

[0020] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0021] 下面参考附图描述根据本发明实施例的深井矿山空场嗣后充填采矿法。如图1和图2所示，根据本发明实施例的深井矿山空场嗣后充填采矿法包括以下步骤：

[0022] A)将矿体1划分为至少一个盘区10，盘区10包括呈网格状布置的多个矿块1011以便形成多个矿块行101，每个矿块行101包括多个矿块1011。换言之，每个盘区10包括多个矿
块行101和多个矿块列。每个盘区10的多个矿块行101沿左右方向排列，每个矿块行101沿前
后方向延伸。

[0023] 也就是说，每个盘区10的相邻两个矿块行101中的一个位于另一个的左侧或右侧。每个盘区10的该矿块列沿左右方向延伸。其中，左右方向如图2中的箭头A所示，前后方向如
图2中的箭头B所示。

[0024] B)将每个矿块行101的多个矿块1011划分为多个矿块组，并对多个该矿块组进行顺序标号。例如，第一矿块组、第二矿块组、第三矿块组等，如图2所示。

[0025] C)按照该标号顺序对位于中部的一个矿块行101的多个该矿块组进行回采，其中当对第N个该矿块组进行回采时，对第N-1个该矿块组进行填充。例如，当对第2个该矿块组
(第二矿块组)进行回采时，对第1个该矿块组(第一矿块组)进行填充。

[0026] D)按照该步骤C)同时向左和向右回采相邻的两个矿块行101；

[0027] E)重复该步骤D)，直至一个盘区10回采完毕；

[0028] F)重复该步骤C)至该步骤E)，直至全部盘区10回采完毕。

[0029] 根据本发明实施例的深井矿山空场嗣后充填采矿法先回采位于中部的一个矿块行101，然后同时向左和向右回采两侧的矿块行101。因此，根据本发明实施例的深井矿山空
场嗣后充填采矿法为后退式回采法。

[0030] 根据本发明实施例的深井矿山空场嗣后充填采矿法通过使盘区10包括呈网格状布置的多个矿块1011且采用后退式回采，致使开采引起的二次应力逐步转移至两侧未采的
稳定矿体上，最终转移至盘区10两侧的矿柱，有利于采场地应力控制，保障作业人员、设备
的安全，同时可以降低凿岩、出矿进路维护成本。

[0031] 而且，采用后退式回采可以避免孤岛矿块1011的形成，避免开采造成的二次应力集中，同时降低矿体1的回采贫化损失。与现有的大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法相
比，根据本发明实施例的深井矿山空场嗣后充填采矿法可以避免在二步回采矿柱时在充填
体内掘进出矿巷道，从而可以降低盘区10的矿石的万吨采切比，进而节省采矿生产成本。

[0032] 因此，根据本发明实施例的深井矿山空场嗣后充填采矿法具有开采效率高、安全性高、开采成本低等优点。

[0033] 根据本发明实施例的深井矿山空场嗣后充填采矿法适合于开采矿体和围岩稳固的急倾斜中厚到极厚矿体，满足深井大规模开采的要求。

[0034] 为了便于对根据本发明实施例的深井矿山空场嗣后充填采矿法进行描述，下面以矿体1的每个盘区10包括五个矿块行101(分别用G、H、I、J、L表示)为例进行描述。

[0035] 如图1和图2所示，根据本发明的一些实施例的深井矿山空场嗣后充填采矿法包括以下步骤：

[0036] A)将矿体1划分为多个盘区10，相邻两个盘区10之间沿最大主应力方向布置条形矿柱。盘区10包括呈网格状布置(即棋盘式布置)的多个矿块1011以便形成五个矿块行101，
每个矿块行101包括多个矿块1011。每个盘区10的五个矿块行101沿左右方向排列，每个矿
块行101沿前后方向延伸。

[0037] 具体地，每个矿块1011为长方体状。每个矿块1011在平面上为四边相等或基本相等的正方形，该正方形的边长通常为20米到40米，每个矿块1011的高度上可以不受限制，通
常在40米到100米。底部可以为满足出矿设备出矿的不同结构型式。

[0038] 有利地，I矿块行101位于中间位置，G矿块行101和H矿块行101位于I矿块行101的左侧，J矿块行101和L矿块行101位于I矿块行101的右侧。G矿块行101和H矿块行101与J矿块
行101和L矿块行101相对I矿块行101对称，H矿块行101与J矿块行101相对I矿块行101对称，
G矿块行101与L矿块行101相对I矿块行101对称。

[0039] 也就是说，每个盘区10的多个矿块行101为奇数个，该步骤C)未回采的多个矿块行101相对该步骤C)回采的矿块行101对称。

[0040] B)将每个矿块行101的多个矿块1011划分为四个矿块组，并对多个该矿块组进行顺序标号。换言之，将每个矿块行101的多个矿块1011划分为第一矿块组、第二矿块组、第三
矿块组和第四矿块组。其中，在图2中，用数字一标示该第一矿块组的矿块1011，用数字二标
示该第二块组的矿块1011，用数字三标示该第三块组的矿块1011，用数字四标示该第四块
组的矿块1011。

[0041] 如图2所示，在本发明的一个实施例中，每个盘区10的每个矿块行101的多个矿块1011按照相同的方式划分为多个该矿块组。也就是说，每个该矿块列的多个矿块1011分别
为多个矿块行101的属于同一矿块组的矿块1011。例如，如图2所示，位于最前方的矿块列的
五个矿块1011分别为这五个矿块行101的第二矿块组的矿块1011。

[0042] 在本发明的一些示例中，如图2所示，该第一矿块组、该第二矿块组、该第三矿块组和该第四矿块组中的每一个包括多个矿块1011。

[0043] 其中，该第一矿块组的多个矿块1011与该第三矿块组的多个矿块1011交替设置，该第二矿块组的多个矿块1011与该第四矿块组的多个矿块1011交替设置。该第二矿块组的
一部分位于该第一矿块组和该第三矿块组的前方，该第二矿块组的其余部分位于该第一矿
块组和该第三矿块组的后方。该第四矿块组的一部分位于该第一矿块组和该第三矿块组的
前方，该第四矿块组的其余部分位于该第一矿块组和该第三矿块组的后方。由此可以使盘
区10的结构更加合理。

[0044] 如图2所示，有利地，该第一矿块组的每个矿块1011与该第二矿块组的每个矿块1011间隔开地设置。由此可以使盘区10的结构更加合理，避免从充填体内掘进出矿或凿岩
巷道，保证凿岩、回采和充填作业互相不干扰。例如，如图2所示，相邻的该第一矿块组的矿
块1011与该第二矿块组的矿块1011之间设有该第四矿块组的矿块1011。

[0045] 在本发明的一个示例中，如图2所示，该第三矿块组的每个矿块1011位于该第一矿块组的相邻两个矿块1011之间。由此可以使盘区10的结构更加合理，避免从充填体内掘进
出矿或凿岩巷道，保证凿岩、回采和充填作业互相不干扰。

[0046] 如图2所示，有利地，每个矿块行101的位于最前方的矿块1011为该第二矿块组的矿块1011，每个矿块行101的位于最后方的矿块1011为该第四矿块组的矿块1011。由此可以
使盘区10的结构更加合理，避免从充填体内掘进出矿或凿岩巷道，保证凿岩、回采和充填作
业互相不干扰。

[0047] 在本发明的一个具体示例中，同时回采一个该矿块组的多个矿块1011。由此可以提高生产能力。

[0048] 具体而言，为了保证盘区10内的生产能力，可以安排同一个该矿块组的3-4个矿块1011同时出矿。同时，为了避免充填对生产的影响，同一该矿块组的多个矿块1011采用间隔
布置。

[0049] 总的回采顺序确定为先从盘区10的中间开始(即先回采I矿块行101)呈“一”字拉开后再向两侧矿柱后退式回采。I矿块行101的具体回采步骤为：(1)首先回采该第一矿块组
的全部矿块1011(即一步骤采场)；(2)待该第一矿块组的全部矿块1011回采完毕后，回采该
第二矿块组的全部矿块1011(二步骤采场)，同时对该第一矿块组的全部矿块1011进行充填
工作；(3)待该第二矿块组的全部矿块1011回采完毕后，回采该第三矿块组的全部矿块1011
(三步骤采场)，同时对该第二矿块组的全部矿块1011进行充填工作；(4)待该第三矿块组的
全部矿块1011回采完毕后，回采该第四矿块组的全部矿块1011(四步骤采场)，同时对该第
三矿块组的全部矿块1011进行充填工作。

[0050] 其中，该一步骤采场和该二步骤采场的四周为矿块1011，该三步骤采场和该四步骤采场的四周为含充填体。

[0051] C)按照该标号顺序对I矿块行101的多个该矿块组进行回采。如上所述，当对第N个该矿块组进行回采时，对第N-1个该矿块组进行填充。

[0052] D)待I矿块行101回采完毕后，按照该步骤C)同时向左和向右回采H矿块行101和J矿块行101；

[0053] E)重复该步骤D)，即按照该步骤C)同时向左和向右回采G矿块行101和L矿块行101，至此一个盘区10回采完毕；

[0054] F)重复该步骤C)至该步骤E)，直至全部盘区10回采完毕。

[0055] 根据本发明实施例的深井矿山空场嗣后充填采矿法具有以下特点：

[0056] (1)采用棋盘式布置后退式回采，采场采用方形矿块1011布置，有利于采场地应力控制，保障作业人员、设备的安全，同时降低凿岩、出矿进路维护成本；

[0057] (2)盘区10内采用后退式回采，可避免孤岛矿块1011的形成，避免开采造成的二次应力集中，同时降低矿体1回采贫化损失。

[0058] (3)盘区10内采用后退式回采，可避免传统大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法在二步回采矿柱时在充填体内掘进出矿巷道，降低盘区10矿石的万吨采切比，进而节省采
矿生产成本。

[0059] (4)采用机械化开采，采矿效率高，采场生产能力大，通风条件好，矿石回收率高，贫化率低。

[0060] (5)棋牌式布置回采工艺相对复杂，回采循环周期较长，对现场管理水平具有较高的要求。

[0061] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0062] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三
个等，除非另有明确具体的限定。

[0063] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以
是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的
普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0064] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

[0065] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技
术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。

[0066] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述
实施例进行变化、修改、替换和变型。