一種緩傾斜薄礦體的機械化高效采礦方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及稀有貴重礦產資源開采施工技術，尤其是一種緩傾斜薄礦體的機械化高效采礦方法。
【背景技術】
[0002]緩傾斜薄礦體一般是指傾角20°?35°之間，厚度大約在2?4m厚度的礦體，這種礦體在開采過程中存在以下幾個方面的問題:①采掘工程量大，回采效率低，難以實現規模化生產;②礦體角度緩，鏟裝效率低，礦石搬運困難;③下盤廢石混入率較高，上盤礦石容易損失，礦石貧化損失率較大。
[0003]大多數采礦工程實踐表明:緩傾斜薄礦體一般采用全面采礦法和上向水平分層充填采礦法開采，全面采礦法屬于空場采礦法，采礦過程貧化損失較大，作業效率低下，回采后采空區難以處理，地壓管理難度較大，地壓事故頻發，譬如:采空區垮落、地表沉陷等；上向水平分層充填法采用氣腿式鑿巖機作業，人工勞動強度大，回采效率低，每分段三個分層回采過程中聯絡道施工壓頂工程量較大，即采切比大，同時壓頂廢石轉運量較大，上下盤礦石容易貧化，損失也較大;這兩種采礦方法對開采價值高的礦體來說，經濟損失往往會很大，不利于資源效益的回收。
【發明內容】
[0004]本發明的目的就是針對全面采礦法和上向水平分層充填采礦法在緩傾斜薄礦體的稀有貴重礦產資源開采上存在的缺陷，提供一種改進的機械化上向水平分層充填采礦方法，使其達到提高分段回采高度，降低采切比，掘進廢石直接充填采空區以降低運輸成本和減少貧化損失率，并采用高效機械化作業降低人工成本和勞動強度等效果。
[0005]本發明的具體方案是:一種緩傾斜薄礦體的機械化高效采礦方法，首先將礦體中段自下而上劃分為一分段、二分段、三分段和四分段四個分段，并在礦體中段預留Sm底柱，分段高度12m，礦體中段回踩高度3m;再進行采準布置，包括先在各分段開設分段平巷，再在底柱中開設運輸巷道，并沿運輸巷道分別向上開設采準斜坡道和礦石溜井，然后在礦塊中間開設采場聯絡道，采場聯絡道將各礦塊回采單元與各分段平巷連通;最后進行礦塊的劃分，各回采單元沿礦體走向布置，長度為60m，寬度為礦體厚度，高度為礦體中段高度，各礦塊單元之間預留長度3?4m、寬度為礦體厚度的永久隔離礦柱，其采礦施工包括以下步驟:
第一步:掘進一分段一分層鑿巖巷道:在礦體下盤掘進斷面規格為寬2.5m X高3m的一分段一分層鑿巖巷道，并且在鑿巖巷道的掘進過程中，巷道頂部相切于礦體進行掘進；
第二步:下盤廢石切割:以一分段一分層鑿巖巷道為自由面切割礦體下盤廢石，形成采礦作業補償空間；
第三步:以一分段采場聯絡道道口為空間，向上挑頂礦體，逐步形成側崩立槽，側崩立槽的垂直高度為6m;
第四步:扇形炮孔施工:采用K41鑿巖臺車施工扇形炮孔； 第五步:側向爆破形成拉底補償空間:以下部扇形炮孔作為拉底層起爆，回采時，以側崩立槽為自由面，前進式崩落，分若干次崩落礦石，回采中處理頂板浮石，回采完畢后，采用小型設備搬運礦石至礦石溜井，拉底層形成上部扇形炮孔崩落自由面和補償空間；
第六步:上部扇形孔爆破回采:上部扇形炮孔爆破回采過程中，以側崩立槽為自由面，前進式崩落，分若干次崩落礦石，局部需要支護的位置采用支護，并用小型設備將礦石搬運至礦石溜井，全部采礦完畢后，處理頂板浮石；
第七步:一分段二分層聯絡巷道施工:廢石就地回填采空區，傾斜向上形成一分段二分層聯絡巷道，壓頂多余廢石回填相鄰采場采空區，同時確保一分段二分層底板施工高度比一分段回采后頂板高度低I?1.5m;
第八步:按照第一步、第二步的步驟，同時掘進鑿巖巷道和切割廢石，并用廢石就地回填采空區，其余全用尾砂將采空區充滿，然后預留0.5m高用于膠結鋪面，以確保下一分層工作平臺強度；
第九步:重復第三步至第七步的步驟，進行一分段二分層礦石回采作業；
第十步:重復第一步至第九步的步驟，繼續上一個分段回采；
按照上述步驟連續循環作業，直至回采至礦體頂柱，完成四個分段回采。
[0006]本發明中所述K41鑿巖臺車的鑿巖孔徑為60mm，并采用人工接桿，每桿長度為
0.915m，所需接桿數量由扇形炮孔孔深確定。
[0007]本發明中每個分段回采兩個分層，僅充填2次，回采高度約Ilm高，與一般工藝相比減少一個分層回采充填作業量，減少了作業強度，提高了作業效率。
[0008]本發明中所述底柱設置于運輸巷道與一分段之間。
[0009]本發明中所述扇形炮孔的施工角度是根據實際爆破作業的需要進行試驗來確定的。
[0010]本發明取得的有益效果:
1、本發明開鑿了輔助的鑿巖巷道，減少了分段分層回踩次數，由原來的一個分段需回采三個分層減少為兩個分層，減少了作業工序和作業量，效率大幅度提高。
[0011]2、本發明的施工步驟能有效實現廢石就地回填，降低了運輸成本和貧化損失率。
[0012]本采礦方法能彌補全面采礦法和上向水平分層充填采礦法在緩傾斜薄礦體開采上的缺點，采用改進的機械化上向水平分層充填法工藝，能達到提高分段回采高度，降低采切比，掘進廢石直接充填采空區以降低運輸成本和減少貧化損失率，并且可以采用高效機械化作業以達到降低人工成本和勞動強度等效果。
【附圖說明】
[0013]圖1是緩傾斜薄礦體與礦塊單元布置結構示意圖；
圖2是圖1中1-1平剖結構示意圖；
圖3是本發明中一分段一分層鑿巖巷道施工示意圖；
圖4是本發明中礦體下盤廢石切割形成采礦作業補償空間示意圖；
圖5是本發明中側崩立槽結構示意圖；
圖6是本發明中一分段一分層扇形炮孔施工示意圖；
圖7是本發明中拉底補償空間結構形成示意圖； 圖8是本發明中二次崩落回采示意圖；
圖9是本發明中一分段二分層聯絡巷道施工示意圖；
圖10是本發明中廢石就地回填采空區示意圖；
圖11是本發明中二分段聯絡巷道施工示意圖。
[0014]圖中:I一永久隔離礦柱，2—采場聯絡道，3—礦體，4一分段平巷，5—礦石溜井，6一四分段，7—三分段，8—二分段，9一一分段，10—運輸巷道，11一一分段一分層鑿巖巷道，12—廢石，13—側崩立槽，14一扇形炮孔，15—拉底補償空間，16—一分段二分層聯絡巷道，17—采空區，18—二分段聯絡巷道。
【具體實施方式】
[0015]參見圖1和圖2，本發明是一種緩傾斜薄礦體的機械化高效采礦方法，首先將礦3中段自下而上劃分為一分段9、二分段8、三分段7和四分段6四個分段，并在礦體中段預留Sm底柱，分段高度12m，礦體中段回踩高度3m;再進行采準布置，包括先在各分段開設分段平巷4，再在底柱中開設運輸巷道10，并沿運輸巷道分別向上開設采準斜坡道和礦石溜井5，然后在礦塊中間開設采場聯絡道2，采場聯絡道將各礦塊回采單元與各分段平巷連通;最后進行礦塊的劃分，各回采單元沿礦體走向布置，長度為60m，寬度為礦體厚度，高度為礦體中段高度，各礦塊單