阅读说明：本技术 平底结构分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿法 (Flat-bottom structure sublevel rock drilling stage ore removal subsequent filling mining method ) 是由 吕书平 李文华 刘海生 杨继峰 赵海 吴旭 周海龙 赵欢 王贺 邱晓伟 李鹏飞 于 2019-09-02 设计创作，主要内容包括：本发明涉及金属、非金属矿的开采技术领域,具体地说是一种适合于回采急倾斜及倾斜矿体的平底结构分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿法。本发明的采矿方法适用于厚矿体及极厚矿体、矿体下盘边界和底板围岩接触面摩擦力比较小、矿石流动性较好、矿石下盘移动角在30°以上的急倾斜及倾斜金属和非金属矿体的开采。实现了分段空场采矿,嗣后充填空区,既有崩落法的采矿高效率,又具有充填法的安全性。开采环境安全,采空区利用充填法处理,提高了矿石回采率,降低矿石贫化率。(The invention relates to the technical field of mining of metal and nonmetal ores, in particular to a flat-bottom structure sublevel rock drilling stage ore removal subsequent filling mining method suitable for mining steeply inclined and inclined ore bodies. The mining method is suitable for mining thick ore bodies, extremely thick ore bodies, steeply inclined metal and nonmetal ore bodies with the ore body footwall boundary and the bottom plate surrounding rock contact surface friction ratio smaller, the ore flowability better and the ore footwall moving angle more than 30 degrees. The sublevel open stoping and subsequent goaf filling are realized, the mining efficiency of the caving method is high, and the safety of the filling method is also realized. The mining environment is safe, and the goaf is treated by a filling method, so that the ore recovery rate is improved, and the ore dilution rate is reduced.)

平底结构分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿法

技术领域

本发明涉及金属、非金属矿的开采技术领域，具体地说是一种适合于回采急倾斜及倾斜矿体的平底结构分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿法。

背景技术

传统采矿方法尤其是开采矿体上覆高承压含水层，且含水源补给充足，矿床疏干影响周边村民灌溉和饮用水，容易引起社会和环境问题；而地表为耕地、道路，不允许塌落，需严格保护地表，类似于“三下”开采问题更多，无法实现该类矿体的安全高效连续低成本开采。不少矿山只能采用分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿法或者房柱法以及房柱充填采矿法开采。但“分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿法”一般应用于矿体稳固，矿体赋存状态为急倾斜矿体，即矿体倾角大于55°，便于从最下面一个分段集中出矿，其他辅助分段只负责凿岩、装药***，松动出矿；在倾斜（矿体倾角在30°～55°）矿体中应用“分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿法”存在矿体下盘损失和贫化的问题，同时还存在顶板暴露面积大，采充循环时间长，回采矿房顶板容易抽冒，安全风险高等问题；而房柱法采空区采用矿柱支撑，后期容易导致顶板冒落，地压显现后加大其他矿房的开采难度；房柱充填采矿法存在回采率低等问题。

因此，复杂环境同时矿体稳固性为中等稳固、急倾斜及倾斜极厚矿体矿体的开采存在着效率、安全、成本、贫化和损失之间的对立统一矛盾。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种适合于回采急倾斜及倾斜矿体的平底结构分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿法优化方案，此采矿方法适用于矿体上覆高承压含水层等“三下”开采的矿体，矿体顶板稳固，矿体底板围岩不稳固，矿体为中等稳固，矿体和矿体之间夹石软硬互层，节理裂隙发育，具有明显似层状结构，致矿体、夹石及顶底板围岩力学强度有明显的差异性的矿体。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种平底结构分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿法：

适用于矿体上覆高承压含水层“三下”开采矿体，矿体顶板围岩稳固，矿体底板围岩不稳固，矿体为中等稳固，矿体和矿体之间夹石软硬互层，节理裂隙发育，具有明显似层状结构，致矿体、夹石及顶底板围岩力学强度有明显的差异性的矿体，适用于矿体水平厚度大于40m，走向长，倾角大于55°的急倾斜矿体，以及矿体下盘边界和底板围岩接触面摩擦力比较小，矿石流动性较好，矿石下盘移动角在30°以上的、倾角为30～55°的倾斜矿体中金属和非金属矿体的开采。

矿块沿矿体走向布置，长48～64m，宽为矿体水平厚度，矿体中段内自上向下划分为第一分段、第二分段和第三分段；

运输中段位于第三分段下方，运输中段负责矿石的运输，铺设轨道和架线后利用电机车牵引矿车运送矿石；运输中段底板距离第三个分段底板作为底柱；

每个矿块沿矿体走向划分为四个矿房，分别为A、B、C、D矿房和一个间柱；每个矿房沿垂直矿体走向的方向自矿体下盘方向往上盘方向划分为三部分回采单元，分别为第一部分回采单元、第二部分回采单元、第三部分回采单元，将每个矿块共计划分为12个回采单元，分别为①回采单元、②回采单元～⑫回采单元，其中第一部分回采单元和第二部分回采单元的三个分段一起参与回采，第三部分回采单元第二分段和第三分段参与回采；

充填中段位于运输中段上部，且位于第一部分回采单元和第二部分回采单元的顶部，充填中段底板距离运输中段底板间（矿体中段高度）用于布置充填工程和充填管路，作为矿块各个回采单元回采结束后从采空区顶板进行下放充填料浆接顶充填；

在充填中段沿矿体走向从矿体下盘往矿体上盘方向依次布设1号充填巷和2号充填巷，在充填中段间柱内布置充填联道，用于连通1号充填巷和2号充填巷，便于充填管路的布置和充填材料的运送；

在运输中段上盘巷矿体边界处沿矿体走向布设运输中段上盘巷，在运输中段下盘巷矿体外侧沿矿体走向布设运输中段下盘巷；自运输中段向上的三个分段共计施工布设6条溜井，分别为1溜井～6溜井，每条溜井下部安装振动放矿机一台，在运输中段间柱内布置运输中段穿脉巷和1溜井、2溜井、3溜井、4溜井、5溜井，6溜井布置在运输中段上盘巷靠上盘一侧（见图2 Ⅱ-Ⅱ剖面），运输中段穿脉巷连同运输中段上盘巷、运输中段下盘巷和6条溜井相互连通，一起铺设轨道并架线，利用电机车牵引矿车运送矿石；其中6溜井从运输中段上盘巷施工至第三分段，其余5条溜井均从运输中段穿脉巷施工至各个分段和充填中段，1溜井、2溜井、3溜井服务于第一分段掘进作业出渣和出矿作业出矿，1溜井、2溜井、3溜井、4溜井服务于第二分段掘进作业出渣和出矿作业出矿，2溜井、3溜井、5溜井、6溜井服务于第三分段掘进作业出渣和出矿作业出矿，2溜井同时服务于充填中段的掘进作业出渣；在第一分段、第二分段、第三分段矿体下盘边界位置沿矿体走向分别布置第一分段下盘巷、第二分段下盘巷、第三分段下盘巷；在第一分段、第二分段矿体上盘侧第三部分回采单元岩石移动界限外部（见图1 Ⅰ—Ⅰ剖面）分别布置第一分段上盘巷、第二分段上盘巷，在第三分段第三部分回采单元上盘侧边界外侧布置第三分段上盘巷；

三个分段中从下盘巷垂直矿体走向往上盘巷方向分别布置第一分段凿岩巷、第二分段凿岩巷、第三分段凿岩巷，每个矿块内的三个分段中各分段均布置有四条与矿房相对应的凿岩巷和一条间柱（即每个凿岩巷负责承担10～13m宽的矿房回采）；

从第一分段下盘巷沿各条第一分段凿岩巷方向往下盘方向施工第一分段切割井联巷，第一分段切割井联巷端部再布置一条第一分段切割井，第一分段切割井顶板高度和充填中段内充填巷道顶板高度一致，作为***拉槽的自由面；

从第二分段下盘巷沿各条第二分段凿岩巷方向往下盘方向施工第二分段切割井联巷，第二分段切割井联巷端部再布置一条第二分段切割井，第二分段切割井顶板施工至第一分段凿岩巷底板位置，作为***拉槽的自由面；

从第三分段下盘巷沿各条第三分段凿岩巷方向往下盘方向再施工第三分段切割井联巷；第三分段切割井联巷端部再布置一条第三分段切割井，第三分段切割井顶板施工至第二分段凿岩巷底板位置，作为***拉槽的自由面；

在三个分段切割井周围、切割井联巷和下盘巷布置扇形中深炮孔（见图4 Ⅳ-Ⅳ剖面图和图7 Ⅶ-Ⅶ剖面图所示）；第二分段和第三分段切割井边帮距离上分段下盘巷边帮距离为2.5～3米，防止下分段拉槽***时破坏上分段下盘巷；

在三个分段内距离第一部分回采单元边界往上盘方向沿矿体走向分别施工第一分段1号出矿联络道、第二分段1号出矿联络道、第三分段1号出矿联络道；在第二分段和第三分段距离第二部分回采单元边界往上盘方向沿矿体走向分别施工第二分段2号出矿联络道、第三分段2号出矿联络道；第二部分回采单元岩石移动界限外部沿矿体走向施工第一分段2号出矿联络道（图1 Ⅰ—Ⅰ剖面图）；

在各分段间柱内布置溜井联巷以及第一分段矿块之间出矿联络道、第二分段矿块之间出矿联络道、第三分段矿块之间出矿联络道；

第一分段矿块之间出矿联络道位于间柱内中间位置，从第一分段1号出矿联络道往下盘巷方向施工至和第一分段下盘巷贯通，从第一分段施工的溜井联巷分别垂直于第一分段矿块之间出矿联络道、第一分段1号出矿联络道和第一分段2号出矿联络道，并且和1溜井、2溜井、3溜井贯通，便于掘进施工出渣和矿房回采时卸矿至溜井内；

第二分段矿块之间出矿联络道位于间柱内中间位置，从第二分段1号出矿联络道往下盘巷方向施工至和第二分段下盘巷贯通，从第二分段施工的溜井联巷分别垂直于第二分段矿块之间出矿联络道、第二分段1号出矿联络道、第二分段2号出矿联络道和第二分段上盘巷，并且和1溜井、2溜井、3溜井、4溜井贯通，便于掘进施工出渣和矿房回采时卸矿至溜井内；

第三分段矿块之间出矿联络道位于间柱内中间位置，从第三分段上盘巷往下盘巷方向施工至和第三分段下盘巷贯通，第三分段的溜井联巷均垂直于第三分段矿块之间出矿联络道，并且和2溜井、3溜井、5溜井贯通，便于掘进施工出渣和矿房回采时卸矿至溜井内；

第一部分回采单元设计三个分段一起参与回采，回采单元侧视（即图1 剖面Ⅰ-Ⅰ）呈三角形；

回采前从第一分段、第二分段、第三分段切割井联巷、下盘巷及凿岩巷内施工扇形炮孔，排距1.2～1.5米，孔底距2米；回采时每次***3～5排中孔，***后只出设计崩矿量的30%，其他矿量待第三个分段***结束后，再从第一分段开始往下至第三分段各下盘巷以及第三分段凿岩巷正口共计四个出矿点开始大量出矿，其中各分段下盘巷位置的出矿顺序必须遵循严格的回采顺序，只能从上往下回收矿石，先用电铲出矿，出空后再使用遥控铲车进入空区内出矿，直至把矿石回收干净；然后再从第三个分段凿岩巷正口位置大量出矿，先用电铲出矿，出空后再使用遥控铲车进入空区内出矿，直至把整个回采单元内的矿石回收干净；

矿石回收结束后，从三个分段下盘巷（即第一分段下盘巷、第二分段下盘巷、第三分段下盘巷）、凿岩巷（第一分段凿岩巷、第二分段凿岩巷、第三分段凿岩巷）和采空区连通的位置施工充填挡墙，把整个采空区封闭起来，进行尾砂胶结充填，充填时利用充填中段1号充填巷道布设充填管路，充填灰砂比从第三个分段底板开始沿采空区垂高方向8米段（回采相邻的矿房不揭露）为1︰12，剩余部分灰砂比为1︰8，充填结束后对充填体养护大约1个月的时间，即可开始回采相邻的矿房，进入下一采充循环；

第二部分回采单元设计为三个分段一起参与回采，回采单元侧视（即图1 剖面Ⅰ-Ⅰ）呈长方形，在第三个分段距离1号出矿联络道（第三分段1号出矿联络道）往上盘方向4～6m处施工第一条底部出矿横穿，从第一条底部出矿横穿往上盘方向4～6m再施工第二条底部出矿横穿；回采前从第一分段1号出矿联络道、第二分段1号出矿联络道、第三分段1号出矿联络道及各分段凿岩巷（即第一分段凿岩巷、第二分段凿岩巷、第三分段凿岩巷）内施工扇形炮孔27，排距1.2～1.5米，孔底距2米，回采时每次***3～5排中孔，***后只出设计崩矿量的30%，其他矿量等第三个分段***结束后再从第三分段凿岩巷、底部出矿横穿以及第三分段1号出矿联络道共计四个出矿点开始大量出矿，先用电铲出矿，出空后再使用遥控铲车进入空区内出矿，直至把整个回采单元内的矿石回收干净；

矿石回收结束后，从第一分段凿岩巷、第二分段凿岩巷、第三分段凿岩巷，第三分段底部出矿横穿以及1号出矿联络道（即第一分段1号出矿联络道、第二分段1号出矿联络道、第三分段1号出矿联络道）和采空区连通的位置施工充填挡墙，把整个采空区封闭起来，进行尾砂胶结充填，充填时利用充填中段2号充填巷道布设充填管路，充填灰砂比从第三个分段底板开始沿采空区垂高方向8米段（回采相邻的矿房不揭露）为1︰12，剩余部分灰砂比为1︰8，充填结束后对充填体养护大约1个月的时间，即可开始回采相邻的矿房，进入下一采充循环；

第三部分回采单元设计是两个分段，即第二分段、第三分段参与回采，回采单元侧视（即图1 剖面Ⅰ-Ⅰ）呈长方形，在第三分段距离第三分段2号出矿联络道往上盘方向4～6m处施工第三部分底部出矿横穿；回采前从第二分段2号出矿联络道、第三分段2号出矿联络道及第二、第三分段凿岩巷内施工扇形炮孔，排距1.2～1.5米，孔底距2米，回采时每次***3～5排中孔，***后只出设计崩矿量的30%，其他矿量等第三个分段***结束后再从第三个分段凿岩巷、第三部分底部出矿横穿以及第三分段2号出矿联络道共计三个出矿点开始大量出矿，先用电铲出矿，出空后再使用遥控铲车进入空区内出矿，直至把整个回采单元内的矿石回收干净；

矿石回收结束后，从第二分段凿岩巷、第三分段凿岩巷、第三部分底部出矿横穿以及2号出矿联络道和采空区连通的位置施工充填挡墙，把整个采空区封闭起来，进行尾砂胶结充填，充填时利用第一分段2号出矿联络道布设充填管路，充填灰砂比从第三个分段底板开始沿采空区垂高方向8米段（回采相邻的矿房不揭露）为1︰12，剩余部分灰砂比为1︰8，充填结束后对充填体养护大约1个月的时间，即可开始回采相邻的矿房，进入下一采充循环；

矿块之间留设有间柱，作为矿房之间的矿柱支撑，保证矿块之间采空区即使充填接顶率低，也有矿柱支撑，能确保回采的安全；回采单元采空区顶板形状设计成拱形状，利用了拱形巷道受力结构好的特点，提高了矿房回采过程中采空区顶板的稳定性；

底部结构布置在各个回采单元的底部第三分段，每个回采单元布置有凿岩巷，下盘巷或者出矿联络道以及底部出矿横穿多个出矿点，形成装矿底部结构，回采出矿时凿岩巷联合下盘巷或者出矿联络道以及底部出矿横穿多点出矿，提高了矿房回采速度；设计两个分段或者三个分段凿岩、***，各分段凿岩巷利用切割井联巷切割拉槽***，从回采单元下盘逐步向上盘方向***，V型堑沟出矿，作为受矿巷，***时利用分段毫秒延时起爆，同时在各凿岩巷眉线口提前加固支护，减小***振动对眉线的破坏；矿房内残留矿石，最后利用遥控铲运机出净；矿房出矿结束后，进行尾砂胶结充填，进入下一采充循环。

进一步，所述的矿体中段（即充填中段底板距离运输中段底板）高度为42～57m，分段高为11～18m，其中第一分段的分段高度为14～18m，第二分段和第三分段的分段高度为11～15m；底柱高度为6～9m。

进一步，所述的矿房宽10～13m，间柱宽8～12m，合计48～64米。

进一步，所述第三分段上盘巷位于第三分段距离第三部分回采单元上盘边界10～15m处布置。

进一步，所述的第一分段切割井联巷长度8～12米；第二分段切割井联巷长度11～17米；第三分段切割井联巷长度11～17米。

进一步，所述的第一分段1号出矿联络道、第二分段1号出矿联络道、第三分段1号出矿联络道分别距离第一部分回采单元边界往上盘方向5～7m位置。

进一步，所述的第二分段2号出矿联络道、第三分段2号出矿联络道分别距离第二部分回采单元边界往上盘方向5～7m位置。

进一步，所述的第一部分回采单元高36～48m，长30～50m，宽为12～13m。

进一步，所述的第二部分回采单元高36～48m，长30～50m，宽为12～13m。

进一步，所述的第三部分回采单元高22m～30m，长25m～35m，宽为12～13m。

本发明的有益效果是：

本发明研究的采矿方法适用于厚矿体及极厚矿体、矿体下盘边界和底板围岩接触面摩擦力比较小、矿石流动性较好、矿石下盘移动角在30°以上的倾斜金属和非金属矿体的开采。实现了分段空场采矿，嗣后充填空区，既有崩落法的采矿高效率，又具有充填法的安全性。开采环境安全，采空区利用充填法处理，提高了矿石回采率，降低矿石贫化率。

本发明利用了矿体下盘边界和底板围岩接触面摩擦力比较小，矿石流动性较好，矿石下盘移动角在30°以上的特点，把各分段下盘巷设计在矿体下盘边界位置，下盘巷拉槽***时矿体下盘边孔角度设计和矿体倾角基本一致，如剖面图Ⅶ-Ⅶ所示，第一分段矿体下盘边孔角35°，第二分段和第三分段矿体下盘边孔角37°，矿体倾角为33°，在充分回收矿石的同时减小了矿石贫化；

第一部分回采单元下分段切割井边帮距离上分段下盘巷边帮距离为2.5米，防止下分段拉槽***时破坏上分段下盘巷，为电铲或者遥控车从下盘巷进入空区内安全出矿创造条件，充分回采回采单元内爆下来的矿石；

第二部分和第三部分回采单元在第三分段布置有底部结构，每个回采单元布置有凿岩巷，出矿联络道以及底部出矿横穿多个出矿点，形成装矿底部结构，回采出矿时凿岩巷联合出矿联络道以及底部出矿横穿布置多台设备多点出矿，提高了矿房回采速度，单台设备月平均出矿量达到12000吨，能实现快采快充填的目的；

本发明由于矿块之间留设有至少8m宽的间柱，作为矿房之间的矿柱支撑，保证矿块之间采空区即使充填接顶率低，也有矿柱支撑，能确保回采的安全，同时地表不出现沉降；回采单元采空区顶板形状设计成拱形状，利用了拱形巷道受力结构好的特点，提高了矿房回采过程中采空区顶板的稳定性。

本发明能克服分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿法存在的只能应用于矿体及矿体顶板均稳固，矿体赋存状态为急倾斜矿体，即矿体倾角大于55°等缺陷，提供一种开采环境安全可靠、地表不塌陷、防止上覆高承压水溃入井下，同时能高效率，低成本的把矿石回采出来，矿石损失和贫化得到有效改善；不仅达到了安全高效开采、保护矿体上覆高承压含水层、控制地表沉降和塌陷的目的，而且回采率达到81%以上，获得了较大的经济效益和社会效益。

下面结合附图和

具体实施方式

对本发明的技术方案进行详细说明。

附图说明

图1为本发明采矿方法优化方案工艺流程示意图（主要反映运输中段、充填中段以及各分段工程沿垂直矿体走向在垂直立面上的相互关系，以及矿体的赋存状态及倾角为33°，各个回采单元在剖面图上的划分）；

图2为图1的Ⅱ-Ⅱ线剖视图（主要反映第三分段平面内工程布置相互关系，以及和运输中段、运输中段内各条溜井的相互关系）；

图3为图1的Ⅲ-Ⅲ线剖视图（主要反映第二分段平面内工程布置相互关系，以及和运输中段、运输中段内各条溜井的相互关系，以及第三部分回采单元炮孔在平面图上的布置）；

图4为图1的Ⅳ-Ⅳ线剖视图（主要反映第一分段平面内工程布置相互关系，以及和运输中段、运输中段内各条溜井的相互关系，以及第一部分回采单元、第二部分回采单元炮孔在平面图上的布置）；

图5为图1的Ⅴ-Ⅴ线剖视图（主要反映充填中段内工程布置相互关系，以及第一部分回采单元、第二部分回采单元对应1号充填巷道和2号充填巷道的位置关系）；

图6为图1的Ⅵ-Ⅵ线剖视图（主要反映运输中段、充填中段和四个矿房和间柱沿矿体走向在垂直立面上的相互关系，包括采空区的顶板设计形状、充填灰砂比，三个分段炮孔布置图）；

图7为图4中Ⅶ-Ⅶ线剖视图（主要反映沿垂直矿体走向每个矿房分为三部分回采单元，每个回采单元对应充填中段内充填巷道的位置，每个回采单元中切割井的位置，炮孔布置方式，其中第一部分回采单元下盘巷炮孔边孔角在第一分段为35°，第二、第三分段为37°）。

具体实施方式

图中：

1-1号充填巷， 2-2号充填巷，

3-第一分段下盘巷， 4-第二分段下盘巷，

5-第三分段下盘巷， 6-第一分段1号出矿联络道，

7-第二分段1号出矿联络道， 8-第三分段1号出矿联络道，

9-第二分段2号出矿联络道， 10-第三分段2号出矿联络道，

11-第一分段2号出矿联络道， 12-第一分段上盘巷，

13-第二分段上盘巷， 14-第三分段上盘巷，

15-运输中段上盘巷， 16-运输中段下盘巷，

17-第三分段底部出矿横穿， 18-第三部分底部出矿横穿，

19-运输中段穿脉巷， 20-岩石移动边界，

21-第三分段凿岩巷， 22-第三分段切割井，

23-第一分段采场联络道， 24-第一分段凿岩巷，

25-第二分段凿岩巷， 26-第三分段上盘巷溜井联巷，

27-炮孔， 28-矿房回采充填完毕后充填体，

29-第一分段矿块之间出矿联络道，

30-第二分段矿块之间出矿联络道，

31-第三分段矿块之间出矿联络道，32-矿房之间回采分界线，

33-已经***的碎石， 34-第三分段切割井联巷，

35-第一分段切割井联巷， 36-第一分段切割井，

37-第二分段切割井， 38-溜井联巷，

39-充填联道， 40-炮孔，

41-凿岩巷炮孔， 42-采空区顶板形状，

43-第一分段斜坡联巷， 44-第二分段斜坡联巷，

45-第三分段斜坡联巷， 46-斜坡道，

47-第二分段切割井联巷，

实施例

适用于矿体上覆高承压含水层等“三下”开采矿体，矿体顶板围岩稳固，矿体底板围岩不稳固，矿体为中等稳固，矿体和矿体之间夹石软硬互层，节理裂隙发育，具有明显似层状结构，致矿体、夹石及顶底板围岩力学强度有明显的差异性的矿体，适用于矿体水平厚度大于40m，走向长，倾角大于55°的急倾斜矿体，以及矿体下盘边界和底板围岩接触面摩擦力比较小，矿石流动性较好，矿石下盘移动角在30°以上的、倾角为30～55°的倾斜矿体中金属和非金属矿体的开采。

图1～图7为本发明采矿方法优化方案工艺流程示意图，首先通过矿岩力学性质进行矿体回采模型数值模拟计算，确定回采矿房内各个回采单元的宽度、长度、高度和采空区顶板允许暴露的最大面积，划分出各个回采矿块和间柱的位置，在矿块内布置采准工程；

（1）矿块沿矿体走向布置，长48～64m，宽为矿体水平厚度50～90米，矿体中段高度（即运输中段至充填中段底板之间距离）为42～57m ，在运输中段及充填中段之间从上往下依次布置三个分段，即第一分段、第二分段、第三分段，分段高为11～18m，其中第一分段分段高度为14～18m，第二分段和第三分段分段高度为11～15m；运输中段位于第三分段下方，运输中段底板距离第三个分段底板6～9m，作为底柱；运输中段负责矿石的运输，铺设轨道和架线后利用电机车牵引矿车运送矿石。

（2）充填中段位于运输中段上方，且位于第一部分回采单元和第二部分回采单元的顶部，充填中段底板距离运输中段底板42～57m，用于布置充填工程和充填管路，作为矿块各个回采单元回采结束后从采空区顶板进行下放充填料浆接顶充填；

在充填中段沿矿体走向从矿体下盘往矿体上盘方向依次布设1号充填巷和2号充填巷，在充填中段间柱内布置充填联道39，用于连通1号充填巷和2号充填巷，便于充填管路的布置和充填材料的运送。

（3）在三个分段下盘巷矿体边界位置沿矿体走向布置下盘巷，从下盘巷垂直矿体走向往上盘方向布置各分段凿岩巷，即在第一分段、第二分段、第三分段矿体下盘巷矿体边界位置沿矿体走向分别布置第一分段下盘巷3、第二分段下盘巷4、第三分段下盘巷5；在第一分段、第二分段矿体上盘侧第三部分回采单元岩石移动界限20外部（图1 Ⅰ—Ⅰ剖面）分别布置第一分段上盘巷12、第二分段上盘巷13，在第三分段距离第三部分回采单元上盘边界13米处布置第三分段上盘巷14；

每个矿块沿矿体走向划分为四个矿房，分别为A矿房、B矿房、C矿房、D矿房和一个间柱，每个矿房宽10～13m，间柱宽8～12m，合计48～64米；每个矿房沿垂直矿体走向再分为三个回采单元，从矿体下盘往上盘方向依次分别为第一部分回采单元、第二部分回采单元、第三部分回采单元，将每个矿块共计划分为12个回采单元，分别为①回采单元、②回采单元……⑫回采单元，其中第一部分回采单元和第二部分回采单元的三个分段一起参与回采，第三部分回采单元第二分段和第三分段参与回采；

三个分段中从下盘巷垂直矿体走向往上盘巷方向布置第一分段凿岩巷24、第二分段凿岩巷25、第三分段凿岩巷21，每个矿块内的三个分段各分段均布置四条与矿房相对应的凿岩巷和一条间柱，即每个凿岩巷负责承担10～13m宽的矿房回采。

（4）在运输中段上盘巷矿体边界处沿矿体走向布设运输中段上盘巷15，在运输中段下盘巷矿体外侧沿矿体走向布设运输中段下盘巷16；从运输中段往上面三个分段共计施工布设6条溜井，自下盘侧至上盘侧分别为1溜井、2溜井……6溜井，每条溜井下部安装振动放矿机一台，在运输中段间柱内布置运输中段穿脉巷19和1溜井、2溜井、3溜井、4溜井、5溜井，6溜井布置在运输中段上盘巷15靠上盘一侧（见剖面Ⅱ-Ⅱ），运输中段穿脉巷19连同运输中段上盘巷15、运输中段下盘巷16和6条溜井相互连通，一起铺设轨道并架线，利用电机车牵引矿车运送矿石；

其中6溜井从运输中段上盘巷施工至第三分段，其余5条溜井均从运输中段穿脉巷施工至各个分段和充填中段，1溜井、2溜井、3溜井服务于第一分段掘进作业出渣和出矿作业出矿，1溜井、2溜井、3溜井、4溜井服务于第二分段掘进作业出渣和出矿作业出矿，2溜井、3溜井、5溜井、6溜井服务于第三分段掘进作业出渣和出矿作业出矿，2溜井同时服务于充填中段的掘进作业出渣。

（5）从第一分段下盘巷沿各条凿岩巷方向往下盘方向再施工8～12米长的第一分段切割井联巷35，第一分段切割井联巷35端部再布置一条14～18米深的第一分段切割井36，第一分段切割井顶板高度和充填中段内充填巷道顶板高度一致，作为***拉槽的自由面；

从第二分段下盘巷4沿各条凿岩巷方向往下盘方向再施工11～17米长的第二分段切割井联巷47，第二分段切割井联巷端部再布置一条8～12米深的第二分段切割井37，第二分段切割井顶板施工至第一分段凿岩巷24底板位置，作为***拉槽的自由面；

从第三分段下盘巷5沿各条凿岩巷方向往下盘方向再施工11～17米长的第三分段切割井联巷34；第三分段切割井联巷端部再布置一条8～12米深的第三分段切割井22，三个分段切割井顶板施工至第二分段凿岩巷25底板位置，作为***拉槽的自由面；

在三个分段切割井周围、切割井联巷和下盘巷布置扇形中深拉槽炮孔40（见图4Ⅳ-Ⅳ剖面图、图7Ⅶ-Ⅶ剖面图所示）；第二分段和第三分段切割井边帮距离上分段下盘巷边帮距离为2.5～3米，防止下分段拉槽***时破坏上分段下盘巷，为电铲或者遥控车从下盘巷进入空区内安全出矿创造条件。

（6）在三个分段内距离第一部分回采单元边界往上盘方向5～7m位置沿矿体走向分别施工第一分段1号出矿联络道6、第二分段1号出矿联络道7、第三分段1号出矿联络道8；在第二分段和第三分段距离第二部分回采单元边界往上盘方向5～7m位置沿矿体走向分别施工第二分段2号出矿联络道9、第三分段2号出矿联络道10；在第一分段距第二部分回采单元岩石移动界限20外部沿矿体走向施工第一分段2号出矿联络道11（见图1 Ⅰ—Ⅰ剖面）；

在各分段间柱内布置溜井联巷38，在三个分段内分别布置第一分段矿块之间出矿联络道29、第二分段矿块之间出矿联络道30、第三分段矿块之间出矿联络道31；

第一分段矿块之间出矿联络道29位于间柱内中间位置，从第一分段1号出矿联络道6往下盘巷方向施工至和第一分段下盘巷3贯通，从第一分段施工的溜井联巷38分别垂直于第一分段矿块之间出矿联络道29、第一分段1号出矿联络道6和第一分段2号出矿联络道11，并且和1溜井、2溜井、3溜井贯通，便于掘进施工出渣和矿房回采时卸矿至溜井内；

第二分段矿块之间出矿联络道30也位于间柱内中间位置，从第二分段1号出矿联络道7往下盘巷方向施工至和第二分段下盘巷4贯通，从第二分段施工的溜井联巷38分别垂直于第二分段矿块之间出矿联络道30、第二分段1号出矿联络道7、第二分段2号出矿联络道9和第二分段上盘巷13，并且和1溜井、2溜井、3溜井、4溜井贯通，便于掘进施工出渣和矿房回采时卸矿至溜井内；

第三分段矿块之间出矿联络道31也位于间柱内中间位置，从第三分段上盘巷14往下盘巷方向施工至和第三分段下盘巷5贯通，第三分段的溜井联巷38均垂直于第三分段矿块之间出矿联络道31，并且和2溜井、3溜井、5溜井贯通，便于掘进施工出渣和矿房回采时卸矿至溜井内。

（7）第一部分回采单元设计三个分段一起参与回采，回采单元侧视（即图1Ⅰ-Ⅰ剖面）呈三角形，高36～48m，长30～50m，宽为12～13m，回采前从第一分段、第二分段、第三分段切割井联巷、下盘巷及凿岩巷内施工扇形炮孔27，排距1.2～1.5米，孔底距2米，回采时每次***3～5排中孔，***后只出设计崩矿量的30%，其他矿量等第三个分段***结束后，再从第一分段开始往下至第三分段各下盘巷以及第三分段凿岩巷正口共计四个出矿点开始大量出矿，其中各分段下盘巷位置的出矿顺序必须遵循严格的回采顺序，只能从上往下回收矿石，先用电铲出矿，出空后再使用遥控铲车进入空区内出矿，直至把矿石回收干净，然后再从第三分段凿岩巷21正口位置大量出矿，先用电铲出矿，出空后再使用遥控铲车进入空区内出矿，直至把整个回采单元内的矿石回收干净；

矿石回收结束后，从三个分段下盘巷（即第一分段下盘巷3、第二分段下盘巷4、第三分段下盘巷5）、凿岩巷（即第一分段凿岩巷24、第二分段凿岩巷25、第三分段凿岩巷21）和采空区连通的位置施工充填挡墙，把整个采空区封闭起来，进行尾砂胶结充填，充填时利用在充填中段施工的1号充填巷道布设充填管路，充填灰砂比从第三个分段底板开始沿采空区垂高方向8米段（回采相邻的矿房不揭露）为1︰12，剩余部分灰砂比为1︰8，充填结束后对充填体养护大约1个月的时间，即可开始回采相邻的矿房，进入下一采充循环。

（8）第二部分回采单元设计也是三个分段一起参与回采，回采单元侧视（即图1 剖面Ⅰ-Ⅰ）呈长方形，高36～48m，长30～50m，宽为12～13m，在第三个分段距离1号出矿联络道（即第三分段1号出矿联络道8）往上盘方向5m处施工第一条底部出矿横穿17，从第一条底部出矿横穿17往上盘方向5m再施工第二条底部出矿横穿17；

回采前从第一分段1号出矿联络道6、第二分段1号出矿联络道7、第三分段1号出矿联络道8及各分段凿岩巷（即第一分段凿岩巷24、第二分段凿岩巷25、第三分段凿岩巷21）内施工扇形炮孔27，排距1.2～1.5米，孔底距2米，回采时每次***3～5排中孔，***后只出设计崩矿量的30%，其他矿量等第三个分段***结束后再从第三个分段凿岩巷21、底部出矿横穿17以及第三分段1号出矿联络道8共计四个出矿点开始大量出矿，也是先用电铲出矿，出空后再使用遥控铲车进入空区内出矿，直至把整个回采单元内的矿石回收干净；

矿石回收结束后，从第一分段凿岩巷24、第二分段凿岩巷25、第三分段凿岩巷21，第三分段底部出矿横穿17以及1号出矿联络道（即第一分段1号出矿联络道6、第二分段1号出矿联络道7、第三分段1号出矿联络道8）和采空区连通的位置施工充填挡墙，把整个采空区封闭起来，进行尾砂胶结充填，充填时利用充填中段2号充填巷道布设充填管路，充填灰砂比从第三个分段底板开始沿采空区垂高方向8米段（回采相邻的矿房不揭露）为1︰12，剩余部分灰砂比为1︰8，充填结束后对充填体养护大约1个月的时间，即可开始回采相邻的矿房，进入下一采充循环。

（9）第三部分回采单元设计是两个分段，即第二分段、第三分段参与回采，回采单元侧视（见图1 剖面Ⅰ-Ⅰ）呈长方形，高22m～30m，长25m～35m，宽为12～13m，在第三分段距离第三分段2号出矿联络道10往上盘方向5m处施工第三部分底部出矿横穿18；回采前从第二分段2号出矿联络道9、第三分段2号出矿联络道10及第二、第三分段凿岩巷内施工扇形炮孔27，排距1.2～1.5米，孔底距2米，回采时每次***3～5排中孔，***后只出设计崩矿量的30%，其他矿量等第三个分段***结束后再从第三个分段凿岩巷21、第三部分底部出矿横穿18以及第三分段2号出矿联络道10共计三个出矿点开始大量出矿，也是先用电铲出矿，出空后再使用遥控铲车进入空区内出矿，直至把整个回采单元内的矿石回收干净；

矿石回收结束后，从第二分段凿岩巷25、第三分段凿岩巷21、第三部分底部出矿横穿18以及第二、第三分段2号出矿联络道和采空区连通的位置施工充填挡墙，把整个采空区封闭起来，进行尾砂胶结充填，充填时利用第一分段2号出矿联络道11布设充填管路，第一分段2号出矿联络道11位于第二部分回采单元岩石移动界限20外部（见图1 剖面Ⅰ—Ⅰ），充填灰砂比从第三个分段底板开始沿采空区垂高方向8米段（回采相邻的矿房不揭露）为1︰12，剩余部分灰砂比为1︰8，充填结束后对充填体养护大约1个月的时间，即可开始回采相邻的矿房，进入下一采充循环。

本发明第一分段上盘巷12和第一分段2号出矿联络道11之间设有第一分段采场联络道23，且第一分段采场联络道23与每个矿块内第四条凿岩巷（即标注④回采单元）在一个方位上，便于设备出入方便；

位于第三分段上盘巷14和6溜井之间设有第三分段上盘巷溜井联巷26，第三分段上盘巷溜井联巷26处于延矿体走向矿块中间位置（即标注②回采单元和③回采单元之间），目的是缩短铲车运距；

位于第一分段上盘巷12、第二分段上盘巷13、第三分段上盘巷14上盘一侧设有斜坡道46，由于斜坡道46为永久工程，服务时间较长，必须布置在第三部分回采单元岩石移动界限20外部（见图1 剖面Ⅰ—Ⅰ），防止第三部分回采单元回采时由于岩石移动造成斜坡道变形，斜坡道坡道为17%。

第一分段上盘巷12和斜坡道46之间设置有第一分段斜坡联巷43，且第一分段斜坡联巷43与第一分段采场联络道23在一个方位上，主要作用是连通斜坡道和第一分段，便于从斜坡道调度各种设备进出第一分段；

第二分段上盘巷13和斜坡道46之间设有第二分段斜坡联巷44，且第二分段斜坡联巷44和第二分段凿岩巷25在一个方位上，主要作用是连通斜坡道和第二分段，便于从斜坡道调度各种设备进出第二分段；

第三分段上盘巷14和斜坡道46之间设置有第三分段斜坡联巷45，且第三分段斜坡联巷45和第三分段凿岩巷21在一个方位上，主要作用是连通斜坡道和第三分段，便于从斜坡道调度各种设备进出第三分段。

本发明利用了矿体下盘边界和底板围岩接触面摩擦力比较小，矿石流动性较好，矿石下盘移动角在30°以上的特点，把各分段下盘巷设计在矿体下盘边界位置，不需要设计在下盘围岩中，下盘巷拉槽***时矿体下盘边孔角度设计和矿体倾角基本一致，如图7 Ⅶ-Ⅶ剖面图所示，第一分段矿体下盘边孔角35°，第二分段和第三分段矿体下盘边孔角37°，矿体倾角为33°，在充分回收矿石的同时减小了矿石贫化。

由于矿块之间留设有至少8m宽的间柱，作为矿房之间的矿柱支撑，保证矿块之间采空区即使充填接顶率低，也有矿柱支撑，能确保回采的安全，地表不出现沉降；回采单元采空区顶板形状设计成拱形状，利用了拱形巷道受力结构好的特点，提高了矿房回采过程中采空区顶板的稳定性。

底部结构布置在各个回采单元的底部第三分段，每个回采单元布置有凿岩巷，下盘巷或者出矿联络道以及底部出矿横穿多个出矿点，形成装矿底部结构，回采出矿时凿岩巷联合下盘巷或者出矿联络道以及底部出矿横穿多点出矿，提高了矿房回采速度；设计两个分段或者三个分段凿岩、***，各分段凿岩巷利用切割井联巷切割拉槽***，从回采单元下盘逐步向上盘方向***，V型堑沟出矿，作为受矿巷，***时利用分段毫秒延时起爆，同时在各凿岩巷眉线口提前加固支护，减小***振动对眉线的破坏；矿房内残留矿石，最后利用遥控铲运机出净；矿房出矿结束后，进行尾砂胶结充填，进入下一采充循环。

本发明研究的采矿方法，每个矿块沿矿体走向划分为四个矿房，分别为A、B、C、D矿房和一个间柱，每个矿房宽10～13m，间柱宽8～12m，合计48～64米。每个矿房沿垂直矿体走向再分为三个回采单元，从矿体下盘往上盘方向依次为第一部分回采单元、第二部分回采单元、第三部分回采单元，每个矿块共计划分为12个回采单元，同时优化了各个回采单元的回采范围和采空区顶板暴露面积，因此此采矿方法能适用于极厚矿体（矿体水平厚度大于40m），走向长，倾斜矿体即倾角为30～55°和急倾斜矿体即倾角大于55°，矿体下盘边界和底板围岩接触面摩擦力比较小，矿石流动性较好，矿石下盘移动角在30°以上的倾斜金属和非金属矿体的开采。

本发明的采矿方法采用倒采的回采顺序对矿体进行开采，即从矿体下盘往矿体上盘进行回采，所有的采准工程均布置在矿体之中、以及矿体上盘的Ⅱ-1矿体之中或者矿体下盘边界位置（各分段下盘巷），主要有以下优点：

①采准工程掘进施工没有废石，全部为矿石，减少了废石产出量，提高了经济效益；

②设计从矿体底板围岩不稳固的第一部分回采单元开始回采，逐步向矿体顶板稳固的第二部分、第三部分回采单元进行回采，确保围岩不稳固地段巷道能及时回采，避免了巷道的维护费用，提高了回采的安全性；

③各分段上盘巷、以及联络各分段上盘巷之间的斜坡道、人员安全出口等永久工程均布置在上盘巷，而且布置在第三部分回采单元矿石上盘移动角（65°）之外，确保了永久工程不受回采影响。

最后应当说明的是：以上实施例用于说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的技术人员对实施方式进行修改或对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质，均应涵盖在本发明所要求保护的范围之内。