矿体拱形立面开采方法

摘要

本发明提供了一种矿体拱形立面开采方法。沿被开采矿体最大主应力方向划分多个矿柱，沿竖向划分多个矿层，从下至上为起始、中间、顶部矿层，沿垂直于最大主应力方向将矿层划分成多个矿房，起始、中间及顶部矿层的中部分别为第一、第二及第三矿房；对第一矿房开采后向其两侧开采，开采预定个数A矿房后充填，同时开采第二矿房及与被充填矿房相邻的矿房；开采完后向第二矿房两侧开采，开采预定个数A矿房后充填，再对位于该矿层上方的中间矿层进行开采，直至开采至顶部矿层；同时开采第三矿房及与被充填矿房相邻的矿房，开采后向第三矿房两侧开采直至所有矿房开采完。本发明解决了现有技术中矿体开采过程中易发生较大地表沉降的问题。

权利要求

1.一种矿体拱形立面开采方法，其特征在于，包括：

步骤S1：沿被开采矿体(40)的最大主应力方向，将所述被开采矿体(40)划分成多个条形矿柱，再沿竖直立面方向将其划分成多个矿层，且从下至上依次为起始矿层(10)、多个中间矿层(20)及顶部矿层(30)，沿垂直于所述最大主应力方向将所述矿层划分成多个矿房(50)，位于所述起始矿层(10)中部的矿房为第一矿房(11)，位于所述中间矿层(20)中部的矿房为第二矿房(21)，位于所述顶部矿层(30)中部的矿房为第三矿房(31)；

步骤S2：对所述第一矿房(11)开采后向其两侧开采，各开采预定个数A的所述矿房(50)后对被开采后的所述矿房(50)进行充填以形成起始回采面，之后再对与所述起始矿层(10)相邻且位于所述起始矿层(10)上方的中间矿层(20)的第二矿房(21)进行开采，开采所述第二矿房(21)的同时，开采所述起始矿层(10)中与被充填矿房(51)相邻的所述矿房(50)；

完成所述第二矿房(21)的开采后向其两侧开采，各开采预定个数A的所述矿房(50)后对开采后的所述矿房(50)进行充填以形成中间回采面，之后再对位于该中间矿层(20)上方的另一个中间矿层(20)进行开采，从下向上直至开采至所述顶部矿层(30)；

步骤S3：开采所述第三矿房(31)，开采所述第三矿房(31)的同时，开采所述中间矿层(20)中与被充填矿房(51)相邻的所述矿房(50)，完成所述第三矿房(31)的开采后向其两侧开采，直至将所述顶部矿层(30)中的所有矿房(50)开采完毕。

2.根据权利要求1所述的矿体拱形立面开采方法，其特征在于，所述预定个数A为2至4个。

3.根据权利要求2所述的矿体拱形立面开采方法，其特征在于，所述预定个数A为3个。

4.根据权利要求1所述的矿体拱形立面开采方法，其特征在于，在所述步骤S1中：所述被开采矿体(40)的长度方向平行于所述最大主应力方向，且所述被开采矿体(40)的宽度方向垂直于所述最大主应力方向。

5.根据权利要求1所述的矿体拱形立面开采方法，其特征在于，在所述步骤S1中：多个条形矿柱的宽度相同。

6.根据权利要求1所述的矿体拱形立面开采方法，其特征在于，在所述步骤S1中：多个所述矿层的厚度H相同。

7.根据权利要求1所述的矿体拱形立面开采方法，其特征在于，在所述步骤S1中：各所述矿房(50)的长度L相同。

8.根据权利要求1所述的矿体拱形立面开采方法，其特征在于，在所述步骤S2中：开采所述第二矿房(21)的同时，开采所述起始矿层(10)中与远离所述第一矿房(11)的被充填矿房(51)相邻的两个所述矿房(50)，之后每开采一个所述中间矿层(20)的矿房(50)，相应地开采所述起始矿层(10)中的两个矿房(50)，且该两个所述矿房(50)沿所述第一矿房(11)对称设置。

9.根据权利要求1所述的矿体拱形立面开采方法，其特征在于，在所述步骤S3中：开采所述第三矿房(31)的同时，开采所述中间矿层(20)中与远离所述第二矿房(21)的被充填矿房(51)相邻的两个所述矿房(50)，之后每开采一个所述顶部矿层(30)的矿房(50)，相应地开采所述中间矿层(20)中的两个矿房(50)，且该两个所述矿房(50)沿所述第二矿房(21)对称设置。

10.根据权利要求1所述的矿体拱形立面开采方法，其特征在于，在所述步骤S1中：各所述矿房(50)在水平面上的投影为正方形。

说明书

矿体拱形立面开采方法

技术领域

[0001] 本发明涉及采矿技术领域，具体而言，涉及一种矿体拱形立面开采方法。

背景技术

[0002] 针对地压突出、地应力较大的矿体开采，如图1所示，国内外普遍采用自下而上的分段顺序进行开采，即自下而上回采。在下中段或分段矿体20’全部回采充填完毕后，再进行上中段或分段的矿体20’回采。具体地，完成下中段或分段的所有矿房10’的开采后，才会进行上中段或分段中矿房10’的开采。因充填体充填时很难接顶，加上矿体20’非常厚大，随着开采的进行，上部矿体20’可能会出现一定的沉降，沉降幅度会随着生产中段的增加和时间的推移不断增大，严重时可能会破坏上部中段矿体的完整性，影响开采继续进行。

[0003] 然而，在工作人员对矿体的下中段或分段矿体回采过程中，上述回采方式易造成上中段或分段矿体失稳，不仅具有一定的坍塌安全隐患，且导致回采过程中对矿体的支护工程量增大。此外，由于地压分布不均，上述回采方式也不利于地表保护。

发明内容

[0004] 本发明的主要目的在于提供一种矿体拱形立面开采方法，以解决现有技术中矿体开采过程中易发生较大地表沉降的问题。

[0005] 为了实现上述目的，本发明提供了一种矿体拱形立面开采方法，包括：步骤S1：沿被开采矿体的最大主应力方向，将被开采矿体划分成多个条形矿柱，再沿竖直立面方向将其划分成多个矿层，且从下至上依次为起始矿层、多个中间矿层及顶部矿层，沿垂直于最大主应力方向将矿层划分成多个矿房，位于起始矿层中部的矿房为第一矿房，位于中间矿层中部的矿房为第二矿房，位于顶部矿层中部的矿房为第三矿房；步骤S2：对第一矿房开采后向其两侧开采，各开采预定个数A的矿房后对被开采后的矿房进行充填以形成起始回采面，之后再对与起始矿层相邻且位于起始矿层上方的中间矿层的第二矿房进行开采，开采第二矿房的同时，开采起始矿层中与被充填矿房相邻的矿房；完成第二矿房的开采后向其两侧开采，各开采预定个数A的矿房后对开采后的矿房进行充填以形成中间回采面，之后再对位于该中间矿层上方的另一个中间矿层进行开采，从下向上直至开采至顶部矿层；步骤S3：开采第三矿房，开采第三矿房的同时，开采中间矿层中与被充填矿房相邻的矿房，完成第三矿房的开采后向其两侧开采，直至将顶部矿层中的所有矿房开采完毕。

[0006] 进一步地，预定个数A为2至4个。

[0007] 进一步地，预定个数A为3个。

[0008] 进一步地，在步骤S1中：被开采矿体的长度方向平行于最大主应力方向，且被开采矿体的宽度方向垂直于最大主应力方向。

[0009] 进一步地，在步骤S1中：多个条形矿柱的宽度相同。

[0010] 进一步地，在步骤S1中：多个矿层的厚度H相同。

[0011] 进一步地，在步骤S1中：各矿房的长度L相同。

[0012] 进一步地，在步骤S2中：开采第二矿房的同时，开采起始矿层中与远离第一矿房的被充填矿房相邻的两个矿房，之后每开采一个中间矿层的矿房，相应地开采起始矿层中的两个矿房，且该两个矿房沿第一矿房对称设置。

[0013] 进一步地，在步骤S3中：开采第三矿房的同时，开采中间矿层中与远离第二矿房的被充填矿房相邻的两个矿房，之后每开采一个顶部矿层的矿房，相应地开采中间矿层中的两个矿房，且该两个矿房沿第二矿房对称设置。

[0014] 进一步地，在步骤S1中：各矿房在水平面上的投影为正方形。

[0015] 应用本发明的技术方案，在工作人员对被开采矿体进行开采时，先从起始矿层的第一矿房进行开采，之后向其两侧进行开采，开采预定个数A的矿房后对矿房进行充填以形成起始回采面。之后，再开采位于中间矿层的第二矿房，同时对起始矿层中未被开采的矿房进行顺次开采，开采完第二矿房后向其两侧进行开采，开采预定个数A的矿房后对矿房进行充填以形成中间回采面。其中，开采中间矿层的同时也对起始矿层中未被开采的矿房进行开采。从下往上依次开采，直至开采至顶部矿层的第三矿房，开采第三矿房的同时对中间矿层的未被开采的矿房进行开采，开采完第三矿房后向其两侧进行开采，直至所有矿房均被开采，完成被开采矿体的开采。其中，开采顶部矿层的同时也对中间矿层中未开采的矿房进行开采。

[0016] 本申请中的矿体拱形立面开采方法在回采过程中形成的拱形，利于上部被开采矿体的稳定，可以起到避免地应力集中、控制地压且减少地表沉降变形的作用，进而提高被开采矿体的稳定性，提高工作环境的安全系数。

附图说明

[0017] 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

[0018] 图1示出了现有技术中对矿体进行回采的回采方法示意图；以及

[0019] 图2示出了根据本发明的矿体拱形立面开采方法的实施例进行回采的回采方法示意图。

[0020] 其中，上述附图包括以下附图标记：

[0021] 10’、矿房；20’、矿体；10、起始矿层；11、第一矿房；20、中间矿层；21、第二矿房；30、顶部矿层；31、第三矿房；40、被开采矿体；50、矿房；51、被充填矿房。

具体实施方式

[0022] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

[0023] 需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

[0024] 在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“左、右”通常是针对附图所示的左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

[0025] 为了解决现有技术中矿体开采过程中易发生较大地表沉降的问题，本申请提供了一种矿体拱形立面开采方法。

[0026] 如图2所示，矿体拱形立面开采方法包括：步骤S1：沿被开采矿体40的竖直方向及其最大主应力方向，将被开采矿体40划分成多个条形矿柱，再沿竖向立面将其划分成多个矿层，且从下至上依次为起始矿层10、多个中间矿层20及顶部矿层30，沿垂直于最大主应力方向将矿层划分成多个矿房50，位于起始矿层10中部的矿房为第一矿房11，位于中间矿层20中部的矿房为第二矿房21，位于顶部矿层30中部的矿房为第三矿房31；

[0027] 步骤S2：对第一矿房11开采后向其两侧开采，各开采预定个数A的矿房50后对被开采后的矿房50进行充填以形成起始回采面，之后再对与起始矿层10相邻且位于起始矿层10上方的中间矿层20的第二矿房21进行开采，开采第二矿房21的同时，开采起始矿层10中与被充填矿房51相邻的矿房50；

[0028] 完成第二矿房21的开采后向其两侧开采，各开采预定个数A的矿房50后对开采后的矿房50进行充填以形成中间回采面，之后再对位于该中间矿层20上方的另一个中间矿层20进行开采，从下向上直至开采至顶部矿层30；

[0029] 步骤S3：开采第三矿房31，开采第三矿房31的同时，开采中间矿层20中与被充填矿房51相邻的矿房50，完成第三矿房31的开采后向其两侧开采，直至将顶部矿层30中的所有矿房50开采完毕。

[0030] 在工作人员对被开采矿体40进行开采时，先从起始矿层10的第一矿房11进行开采，之后向其两侧进行开采，开采预定个数A的矿房50后对矿房50进行充填以形成起始回采面。之后，再开采位于中间矿层20的第二矿房21，同时对起始矿层10中未被开采的矿房50进行顺次开采，开采完第二矿房21后向其两侧进行开采，开采预定个数A的矿房50后对矿房50进行充填以形成中间回采面。其中，开采中间矿层20的同时也对起始矿层10中未被开采的矿房50进行开采。从下往上依次开采，直至开采至顶部矿层30的第三矿房31，开采第三矿房31的同时对中间矿层20的未被开采的矿房50进行开采，开采完第三矿房31后向其两侧进行开采，直至所有矿房50均被开采，完成被开采矿体40的开采。其中，开采顶部矿层30的同时也对中间矿层20中未开采的矿房50进行开采。

[0031] 本实施例中的矿体拱形立面开采方法在回采过程中形成的拱形，利于上部被开采矿体40的稳定，可以起到避免地应力集中、控制地压且减少地表沉降变形的作用，进而提高被开采矿体40的稳定性，提高工作环境的安全系数。

[0032] 在本实施例中，主要针对地压突出、地应力大的矿体进行开采，开采时将被开采矿体40沿竖直方向划成多个中段或分段，在中段或分段内沿被开采矿体40的走向或垂直走向划分为多个连续矿房50。具体地，首先竖直面上在选定的首采位置采用自下而上的回采顺序，其次在水平面上采用从被开采矿体40的中间向两端后退式让压回采顺序，在以上开采顺序基础上进行拱形立面开采。即待下中段或分段的矿房50回采充填一定数量后，上分段满足回采条件时，同时进行上分段矿房50回采，从而形成下中段或分段在回采推进线上超前上中段或分段预定个数A的矿房50，再依此往上类推，在竖直面上形成拱形开采方式。

[0033] 可选地，预定个数A为2至4个。在本实施例中，预定个数A为3个。这样，上述设置既能够加快工作人员对被开采矿体40的开采速度，还能够保证被开采矿体40不会发生坍塌，且能减小被开采矿体40所处地表发生的沉降变形，进而提高工作人员所述环境的安全系数。

[0034] 在本实施例中，在步骤S1中：被开采矿体40的长度方向平行于最大主应力方向，且被开采矿体40的宽度方向垂直于最大主应力方向。这样，通过上述方式进行矿房50的划分及开采能够减小被开采矿体40在被开采过程中对地表的沉降变形、应力集中，进而提高被开采矿体40的稳定性。

[0035] 可选地，在步骤S1中：多个条形矿柱的宽度相同。上述划分方式使得每个条形矿柱对地表的作用力相同，防止地表发生较大范围的沉降，进而对被开采矿体40所在的地表进行保护，同时，上述划分方式较为简单，容易实现。

[0036] 如图2所示，在步骤S1中：多个矿层的厚度H相同，各矿房50的长度L相同。上述设置使得各矿房50的形状、尺寸相同，则每个矿房需要的充填量相同，方便工作人员对其进行充填，降低工作人员的劳动强度，缩短充填耗时。

[0037] 如图2所示，在步骤S2中：开采第二矿房21的同时，开采起始矿层10中与远离第一矿房11的被充填矿房51相邻的两个矿房50，之后每开采一个中间矿层20的矿房50，相应地开采起始矿层10中的两个矿房50，且该两个矿房50沿第一矿房11对称设置。这样，上述开采方式能够使得位于上方的中间矿层20对其下方的起始矿层10的压力较小，则起始矿层10对地表的作用力也较小，进而减少地表的沉降，对被开采矿体40所在地表进行保护。

[0038] 如图2所示，在步骤S3中：开采第三矿房31的同时，开采中间矿层20中与远离第二矿房21的被充填矿房51相邻的两个矿房50，之后每开采一个顶部矿层30的矿房50，相应地开采中间矿层20中的两个矿房50，且该两个矿房50沿第二矿房21对称设置。这样，上述开采方式能够使得位于上方的顶部矿层30对其下方的起始矿层10及中间矿层20的压力较小，则起始矿层10及中间矿层20对地表的作用力也较小，进而减少地表的沉降，对被开采矿体40所在地表进行保护。

[0039] 在本实施例中，在步骤S1中：各矿房50在水平面上的投影为正方形。上述结构的结构简单，方便划分，进而降低工作人员的劳动强度。

[0040] 具体地，将本实施例中的矿体拱形立面开采方法应用于某钼矿矿体开采。

[0041] 该钼矿主矿体(被开采矿体40)水平投影为不规则的椭圆形，长轴近东西方向。主矿体(被开采矿体40)的东西向长度为1350m，南北向最大宽度为1000m，矿体规模极大。矿体顶板平均埋深为400.60m，矿体底板平均埋深为1139.58m，所处位置地应力大。

[0042] 根据矿体的赋存条件和主应力方向，将主矿体(被开采矿体40)沿其最大主应力方向(东西方向)划分为宽度为40m的条形矿柱，在水平面上将条形矿柱划分为40m×40m的正方形矿房50，中段高度为100m，开采顺序安排第一个生产中段为矿石品位最高的-450m中段，之上还有-350m、-250m、-150m和-50m等四个中段。竖直面上，从-450m中段往上开采；水平面上，中段内的开采顺序确定为从主矿体(被开采矿体40)的中间开始，逐渐向主矿体(被开采矿体40)的南北两侧让压退采。为了减少主矿体(被开采矿体40)的沉降变形，在回采-450m中段时，回采一段时间后可以满足-350m中段回采时，即同时进行-350m中段回采，等-
250m中段满足回采要求时，再同时进行-250m中段的回采，下中段回采推进线超前上中段3个矿房50，这样回采工作面在竖直面上形成一个拱形，更有利于主矿体(被开采矿体40)的稳定，控制地压分布，可以有效地减少上部主矿体(被开采矿体40)的沉降变形。

[0043] 从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

[0044] 在工作人员对被开采矿体进行开采时，先从起始矿层的第一矿房进行开采，之后向其两侧进行开采，开采预定个数A的矿房后对矿房进行充填以形成起始回采面。之后，再开采位于中间矿层的第二矿房，同时对起始矿层中未被开采的矿房进行顺次开采，开采完第二矿房后向其两侧进行开采，开采预定个数A的矿房后对矿房进行充填以形成中间回采面。其中，开采中间矿层的同时也对起始矿层中未被开采的矿房进行开采。从下往上依次开采，直至开采至顶部矿层的第三矿房，开采第三矿房的同时对中间矿层的未被开采的矿房进行开采，开采完第三矿房后向其两侧进行开采，直至所有矿房均被开采，完成被开采矿体的开采。其中，开采顶部矿层的同时也对中间矿层中未开采的矿房进行开采。

[0045] 本申请中的矿体拱形立面开采方法在回采过程中形成的拱形，利于上部被开采矿体的稳定，可以起到避免地应力集中、控制地压且减少地表沉降变形的作用，进而被开采矿体的稳定性，提高工作环境的安全系数，保证人身安全。

[0046] 显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

[0047] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

[0048] 需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

[0049] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。