本发明涉及一种分段空场嗣后充填
采矿法，属于采矿工程领域，尤其适用于倾角大且连续、厚度较大的矿体。
背景技术：
随着现代工业的迅速发展，对矿石的需求量不断增长，开采深度逐渐加大，采矿作业的分量变得越来越重，采矿方法的种类也越来越多。但采用传统的采矿方法对倾角大且连续、厚度较大的矿体进行采矿作业时，采矿作业人员通常要进入大的采空区，具有较大的安全隐患。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中的不足，提供一种分段空场嗣后充填采矿法，使采矿作业人员始终处在巷道内施工，不进入大的采空区作业，确保作业环境安全。
本发明所述的分段空场嗣后充填采矿法，包括如下步骤：
(1)矿块布置：矿块垂直走向布置，其长度为矿体厚度，每个矿块内分为两个宽度相同的矿房，分别为一步回采矿房、二步回采矿房，一步回采矿房回采充填完成后，再进行二步矿房回采充填，矿房与矿房中间不留间柱，单个矿房内岩石夹层超过10米的留设间柱；矿块中段高度47.5m，分别设置+90、+100、+112.5、+125、+137.5五个分段水平，+90至+100水平为底部结构，+90水平为出矿水平，+137.5至+150水平为顶柱，各分段水平通过折返式斜坡道互相联通；分段凿岩，在分段凿岩巷道内施工上向扇形孔进行爆破回采；沿矿体长度方向，每隔50m布置一条溜井，每条溜井联通+90至+137.5m水平，作为各分段出矿溜井，在+90水平安装振动放矿机，在矿体两端分别设计人行回风天井，作为各水平通风及工作人员在各水平的第二个安全出口，通过+90水平进风至回风井，+150水平回风；
(2)采切：37号勘测线斜坡道配有两条措施溜井，分别为37号勘测线溜井和37.5号勘测线溜井，两条措施溜井提前反掘至上分段，斜坡道施工至此分段时贯通溜井，为下个斜坡出渣做好准备，斜坡道作为各水平之间人行和设备的联络通道，通过斜坡道联通巷连接至各水平；斜坡道施工至各水平后，向两侧展开沿脉巷施工，溜井、人行回风井提前反掘，沿脉施工到位置后进行贯通，配电硐室、分段凿岩巷道根据沿脉巷位置及时开口；确定首采矿房，进行首采矿房的分段凿岩巷道施工，根据各水平分段凿岩巷道揭露的具体矿体位置设计矿房上下盘边界，夹层厚度超过10m长的留作间柱，做出出矿进路、堑沟拉底巷道、各分段上盘拉切巷位置，根据具体位置进行切割工作；
(3)回采：在+125水平上盘拉切巷内向上施工切割井，以切割井为自由空间将上盘拉切巷上部依次爆破，为+125至+137.5水平整排落矿创造自由面，在+125水平分段凿岩巷道内施工上向扇形孔，每次爆破2-3排，依次是+112.5至+137.5水平、+100至+112.5水平，上下分段间控制好爆破步距在3-5m，每次爆破完成后将分段凿岩巷道至掌子面范围内矿石通过各分段溜井放出，车辆不进入空区；在+90至+100水平施工底部堑沟结构，在+90水平堑沟拉底巷道内向上先施工出堑沟爆破自由面，再通过上向扇形孔逐渐将堑沟爆破出来，随着矿房的推进不断施工出堑沟，每次爆破前用铲车将爆破下矿石运出创造出爆破补偿空间；矿房内出矿只要满足爆破空间即可，不可以出空，若矿房内不留矿下次爆破将对堑沟进行破坏，爆破后冲击波也存在危险；分段凿岩巷道内采用电动铲运机，+90水平用油铲出矿，沿脉巷内行走铲车，运输车辆不进入沿脉巷，铲车通过出矿进路出矿，运至沿脉与穿脉交叉处装车，通过无轨运输车辆运至平硐口外卸矿点；
(4)矿房充填：一步矿房回采完毕后，立即充填采空区，在+90水平出矿进路、各水平分段凿岩巷道垒砌充填墙，在137.5m水平充填回风巷道实施充填作业；二步矿房回采完毕后，在各水平分段凿岩巷道内垒砌充填墙充填。
优选的，所述的矿块宽30m，每个矿房宽15m。
优选的，分段凿岩巷道内施工的上向扇形孔，排距为1.2-1.5m，上向扇形孔的孔底距不大于3m。
优选的，配电硐室开口后，在沿脉巷内布设相应风水管道。
优选的，回采完毕后，一步矿房采空区采用尾砂胶结充填，灰砂配比为1:4，充填体强度不小于3.5-4mpa，以确保充填强度能达到垂直高度的直立性，不至于充填体片帮后造成贫化。
优选的，回采完毕后，二步矿房的底部结构10m及各分段充填墙以上至1m位置采用尾砂胶结充填，灰砂配比不小于1：11，充填强度达到1.5mpa，其余部分回填岩石或采用尾砂充填。
本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：
本发明公开了分段空场嗣后充填采矿法的优化技术，解决了采矿工程施工需要在空顶面积较大的空间下作业的问题，通过改变传统采矿法，使采矿作业人员始终处在巷道内施工，不进入大的采空区作业，从而创造了更好的施工作业环境，同时降低了生产成本。
附图说明
图1是矿块内矿房以及分段水平的结构示意图；
图2是+90水平的矿体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：
本实施例中，矿体厚度大，37号勘测线厚度65米；38号勘测线矿体倾角67度，厚度67米；39号勘测线矿体倾角49度，厚度65米；40号勘测线矿体59度，厚度56米；总体倾角45－60度之间，厚度55－75米，38号勘测线至40号勘测线矿间夹石厚度10米左右。设计采用分段空场嗣后充填采矿方法，分段凿岩，阶段出矿。具体实现方法与步骤如下：
1、矿块布置(如图1、2所示)和结构参数：
矿块垂直走向布置，矿块宽30m，长度为矿体厚度，此区域内共设计矿块17个。每个矿块内分为两个矿房，分别为一步回采矿房、二步回采矿房，每个矿房宽15m，一步回采矿房回采充填完成后，再进行二步矿房回采充填，矿房与矿房中间不留间柱，单个矿房内岩石夹层超过10米的留设间柱。
矿块中段高度47.5m，分别设置+90、+100、+112.5、+125、+137.5五个分段水平，通过折返式斜坡道互相联通，在+90至+100水平为底部结构，+90水平为出矿水平，+137.5至+150水平为顶柱。
分段凿岩，分段高度为12.5米，在分段凿岩巷道内施工上向扇形孔进行爆破回采，上向扇形孔的排距为1.2-1.5m，上向扇形孔的孔底距不大于3m。
沿矿体长度方向，每隔50m布置一条溜井，每条溜井联通+90至+137.5m水平，作为各分段出矿溜井，在+90水平安装振动放矿机；在矿体两端分别设计人行回风天井，作为各水平通风及工作人员在各水平的第二个安全出口，通过+90水平进风至回风井，+150水平回风。
为减少各水平溜井、人行回风井联通巷施工长度，35.5号勘测线溜井(+125至+137.5m水平)、37.5号勘测线溜井(+125至+137.5m水平)、38.5号勘测线溜井(+125至+137.5m水平)、39号勘测线溜井(+112.5至+125水平、+125至+137.5水平)、39.5号勘测线溜井(+125至+137.5m水平)、2#人行回风井(+137.5至+150m水平)按90°反掘，其余均按照60°反掘。
2、采切工作：
分段空场采矿法的采切工程主要包括下盘沿脉运输巷道、出矿穿脉、出矿进路、堑沟拉底巷道、上盘矿房联通巷、下盘采区斜坡道、斜坡道联通巷、分段凿岩巷道、上盘拉切巷道、溜井、人行回风井、配电硐室等。
37号勘测线斜坡道配有两条措施溜井，分别为37号勘测线溜井和37.5号勘测线溜井，两条措施溜井提前反掘至上分段，斜坡道施工至此分段时贯通溜井，为下个斜坡出渣做好准备，斜坡道作为各水平之间人行和设备的联络通道，通过斜坡道联通巷连接至各水平。
斜坡道施工至各水平后，向两侧展开沿脉巷施工，溜井、人行回风井提前反掘，沿脉施工到位置后进行贯通，配电硐室、分段凿岩巷道根据沿脉巷位置及时开口，硐室开口后可在沿脉巷内布设相应风水管道。
确定首采矿房，本实施例的首采矿房设计在距离+137.5水平斜坡道较近的37-5a和38-6a两个一步矿房(便于各水平分段凿岩巷道的准备)，首采矿房的分段凿岩巷道优先施工，根据各水平分段凿岩巷道揭露的具体矿体位置进行单体矿房设计及相应爆破设计，经讨论后实施。设计中明确矿房上下盘边界，夹层厚度超过10m长的留作间柱，做出出矿进路、堑沟拉底巷道、各分段上盘拉切巷位置，根据具体位置进行切割工作。
3、回采
在+125水平上盘拉切巷内向上施工切割井，以切割井为自由空间将上盘拉切巷上部依次爆破，为+125至+137.5水平整排落矿创造自由面，在+125水平分段凿岩巷道内施工上向扇形孔，每次爆破2-3排，依次是+112.5至+137.5水平、+100至+112.5水平，上下分段间控制好爆破步距在3-5m，每次爆破完成后将分段凿岩巷道至掌子面范围内矿石通过各分段溜井放出，车辆不进入空区。
在+90至+100水平施工底部堑沟结构，在+90水平堑沟拉底巷道内向上先施工出堑沟爆破自由面，再通过上向扇形孔逐渐将堑沟爆破出来，随着矿房的推进不断施工出堑沟，每次爆破前用铲车将爆破下矿石运出创造出爆破补偿空间。
矿房内出矿只要满足爆破空间即可，不可以出空，若矿房内不留矿下次爆破将对堑沟进行破坏，爆破后冲击波也存在危险；分段凿岩巷道内采用电动铲运机，+90水平用油铲出矿，沿脉巷内行走铲车，运输车辆不进入沿脉巷，铲车通过出矿进路出矿，运至沿脉与穿脉交叉处装车，通过无轨运输车辆运至平硐口外卸矿点。
+90至+100水平底部结构前期作为底柱损失，后期可根据情况设计回采。
整个回采过程中爆破内容分为堑沟自由空间的爆破、堑沟爆破、各分段自由空间的爆破和分段整排爆破。
4、地压管理：
巷道掘进过程中若遇到岩石破碎发育、冒落应及时进行支护，可根据情况进行锚杆支护、锚杆网支护或喷锚支护，以支护作业书要求为准。
底部结构维护。安全员应每天对出矿底部结构进行检查，及时捡橇浮石，安排支护，视情况用工字钢、圆钢焊接支撑。
矿房充填。一步矿房回采完毕后，立即充填采空区，在+90水平出矿进路、各水平分段凿岩巷道垒砌充填墙，在137.5m水平充填回风巷道实施充填作业，各分段凿岩巷道内滤水，一步矿房充填料为尾砂+胶固粉，即采用尾砂胶结充填，为确保充填强度能达到垂直高度的直立性，不至于充填体片帮后造成贫化，灰砂配比为1:4，充填体强度不小于3.5-4mpa。二步矿房回采完毕后，在穿脉出矿巷及各水平分段凿岩巷道内垒砌充填墙充填，二步矿房的底部结构10m及各分段充填墙以上至1m位置采用尾砂胶结充填，灰砂配比不小于1：11，充填强度达到1.5mpa，其余部分可回填岩石或尾砂充填。
技术特征：
技术总结
本发明涉及一种分段空场嗣后充填采矿法，属于采矿工程领域，尤其适用于倾角大且连续、厚度较大的矿体。本发明公开了一种分段空场嗣后充填采矿法的优化技术，解决了采矿工程施工需要在空顶面积较大的空间下作业的问题，通过改变传统采矿法，使采矿作业人员始终处在巷道内施工，不进入大的采空区作业，从而创造了更好的施工作业环境，同时降低了生产成本。
技术研发人员：张纪伟
受保护的技术使用者：山东华联矿业股份有限公司
技术研发日：2017.08.18
技术公布日：2019.03.01
声明：
“分段空场嗣后充填采矿法的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：山东华联矿业股份有限公司
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2024年06月28日 ~ 30日 
