阅读说明：本技术 一种急倾斜极薄矿脉削壁充填采矿法采场结构布置方式 (Stope structure arrangement mode of steep-dip extremely-thin ore vein cut-wall filling mining method ) 是由 汪为平 李宁 刘海林 肖益盖 王雨波 李鹏飞 刘帅 于 2019-10-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种急倾斜极薄矿脉削壁充填采矿法采场结构布置方式,从两侧人行通风天井沿着底柱(15)上边界向矿块内部掘进拉底空间,在中段运输巷道(10)靠近矿体上盘一侧向上掘进若干顺路溜井作为溜矿井,分别在上、下盘削壁围岩(8)钻凿削壁孔(4),在极薄矿脉(1)钻凿落矿孔(9),在矿岩接触面(2)钻凿预裂孔(3),崩落后的上、下盘削壁围岩(8)形成废石充填体(6),再用尾砂胶结充填形成尾砂胶结充填体(5),最终形成“尾砂胶结充填体(5)－废石充填体(6)－尾砂胶结充填体(5)”的混合充填体。本发明提高了混合充填体强度,实现控制围岩变形目的,并利用尾砂胶结充填体(5)作为落矿平台,避免了矿石二次贫化。(The invention discloses a structural arrangement mode of a mining field adopting a steep-dip extremely-thin ore vein wall-cutting filling mining method, wherein a bottom-pulling space is tunneled from pedestrian ventilation patios at two sides to the interior of an ore block along the upper boundary of a bottom pillar (15), a plurality of off-road chutes are tunneled upwards at one side of a middle section transportation roadway (10) close to an ore body upper plate to serve as chute shafts, wall-cutting holes (4) are respectively drilled in upper and lower wall-cutting surrounding rocks (8), ore-dropping holes (9) are drilled in extremely-thin ore veins (1), pre-cracking holes (3) are drilled in an ore rock contact surface (2), the upper and lower wall-cutting surrounding rocks (8) after collapse form waste rock filling bodies (6), and then tailing cemented filling is used for forming tailing cemented filling bodies (5) -waste rock filling bodies (6) -tailing cemented filling bodies (5) to finally form mixed filling bodies of tailing cemented filling bodies (5). The invention improves the strength of the mixed filling body, realizes the purpose of controlling the deformation of the surrounding rock, and avoids secondary dilution of the ore by using the tailing cemented filling body (5) as a ore falling platform.)

一种急倾斜极薄矿脉削壁充填采矿法采场结构布置方式

技术领域

本发明属于地下矿山开采技术领域，具体涉及一种薄矿脉的充填开采方法，特别适合于矿层平均厚度在0.5～1.2米、矿脉倾角65°～75°的急倾斜、极薄矿脉的充填开采。

背景技术

急倾斜极薄矿脉赋存条件复杂，是矿产资源开发过程中较为复杂难采的一种矿床类型。目前针对这种矿体进行开采的采矿方法很少。资料分析表明，目前国内开采极薄矿脉的采矿方法大多使用全面法、留矿采矿法和削壁充填采矿法以及它们的变形方案，其它采矿方法使用的较少，与采矿业发达国家相比，还有相当大的差距，普遍存在的问题是：机械化作业程度低、工人劳动强度大、采场生产能力低、贫化损失率大以及存在安全隐患等。

在我国的金属矿山中，薄矿脉占有一定的比例，许多贵重金属矿床和稀有金属矿床多属于极薄矿脉，尤其是在钼、锡、金、银等矿床中占有的比例较大。根据已有的资料显示，我国的岩金矿脉中大部分是含金石英脉，并且都是厚度在0.8～4米的薄矿脉和厚度小于0.8米的极薄矿脉。由于矿体自身厚度较薄，为保证必要的作业空间，一般多采用分采充填采矿法进行回采。

《世界有色金属》2018年3月发表的“关于急倾斜薄矿脉采矿方法的研究”一文中对急倾斜薄矿脉采矿方式进行了归纳，主要有：

(1)分段矿房嗣后填充法：在分段水平布置矿房和矿柱，靠近矿体下盘布置凿岩平巷，在凿岩平巷中向上钻凿平行于矿体倾向的中深孔，炮孔间距0.8～1.2米、排距1.2～1.5米，以切割天井为自由面逐排***落矿，待出矿完成后，利用嗣后废石充填法对采空区进行充填。

(2)分段凿岩中段出矿嗣后填充法：在分段凿岩巷道钻凿上向平行中深孔，为防止相邻炮孔底凿穿，控制炮孔孔底距大于0.5m，然后将切割天井扩大形成立式切割槽，在中深孔装药连线后以切割槽为自由面逐排***，借助机械铲装设备出矿，由中间向两侧后退式回采。上下相邻分段呈阶梯状回采，且上分段回采超前下分段。

(3)无底柱分段崩落法：在进行矿体回采时，分段运输巷道布置在矿体下盘，在矿体内沿走向布置凿岩巷道，在凿岩巷道内钻凿上向平行中深孔，炮孔孔距0.8～1.2米，炮孔排距1.2～1.5米，分次***后，凿岩巷道作为出矿巷道使用，利用铲运机进行出矿。相邻分段间，自上而下分段回采。

但上述三种方法都不适合矿体平均厚度在0.5～1.2米、倾角65°～75°的急倾斜、极薄矿脉的开采。

中国专利201710856936.8公开了一种提高削壁充填法落矿效率的控制***方法，其技术方案是：先在矿脉中进行两次凿岩***一次集中出矿后，再在拟削壁的上盘或下盘围岩钻凿一次削壁炮孔，进行削壁孔***围岩充填采场，如此循环直至矿块回采结束。该方法虽然提高了落矿效率，降低了废石混入率，但也存在如下技术缺陷：

(1)矿脉二次凿岩作业位置处于上盘或下盘围岩边界，导致凿岩效率低下，且二次落矿受夹制作用***效果差；

(2)虽然分次***矿体和围岩，但未能实现矿岩分采，造成矿石贫化率较高；

(3)完全利用废石充填采空区，控制围岩变形效果较差。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，而提供一种急倾斜极薄矿脉削壁充填采矿法采场结构布置方式，通过合理布置削壁位置、炮孔深度、落矿顺序、废石充填体厚度和尾砂胶结充填体厚度，从而实现提升凿岩效率、降低矿石贫化率和达到控制围岩变形目的。

为实现本发明的上述目的，本发明一种急倾斜极薄矿脉削壁充填采矿法采场结构布置方式，矿层平均厚度在0.5～1.2米、矿脉倾角65°～75°，采用的技术方案为：

沿矿脉垂直方向，自上而下每隔30～60m掘进中段运输巷道(10)将极薄矿脉(1)划分为若干中段，每个中段的高度以40～50m为优；沿矿体走向，每隔20～70m将极薄矿脉(1)划分为若干个矿块，在矿块顶部留设3～7m厚度的顶柱(14)，在矿块底部留设3～7m厚度的底柱(15)，顶柱(14)、底柱(15)的厚度以4～6m为宜；在矿块两侧向上各掘进一条人行通风天井联通上中段回风巷道(7)和本中段运输巷道(10)；从两侧人行通风天井(12)沿着底柱(15)上边界向矿块内部掘进拉底空间(16)，拉底空间(16)高度为3～7m，以4～6m为佳；在中段运输巷道(10)靠近矿体下盘一侧向上掘进若干顺路溜井(13)作为溜矿井，相邻顺路溜井(13)相距10～15m，一般为10～15m；在上、下盘削壁围岩(8)钻凿削壁孔(4)，在极薄矿脉(1)钻凿落矿孔(9)，在矿岩接触面钻凿预裂孔(3)，所述的削壁孔(4)、落矿孔(9)、预裂孔(3)相互之间的深度差值控制在0～0.2m范围，预裂孔(3)、落矿孔(9)、削壁孔(4)的炮孔深度保持相同为佳；崩落后的上、下盘削壁围岩(8)形成废石充填体(6)；在废石充填体(6)上采用尾砂胶结充填0.3～0.6m高的尾砂胶结充填体(5)，最终形成“尾砂胶结充填体(5)－废石充填体(6)－尾砂胶结充填体(5)”的混合充填体。所述的尾砂胶结充填体(5)的高度控制在0.35～0.45m范围为佳。

进一步地，为实现废石不出坑，作业空间、废石充填体、尾砂胶结充填体三者体积之和应刚好等同于采空区体积。

本发明一种急倾斜极薄矿脉削壁充填采矿法采场结构布置方式采用以上技术方案后，具有以下有益效果：

(1)在废石充填体上再用尾砂胶结充填0.3～0.6m高，形成“尾砂胶结充填体—废石充填体—尾砂胶结充填体”混合充填体，可显著提升混合充填体强度，有效控制围岩变形。

(2)崩落矿堆落在平整的尾砂充填体表面，实现了矿堆与废石隔离，避免了矿石二次贫化；采用电耙或小型铲运机在平整的尾砂充填体表面出矿，可明显提升出矿效率。

(3)矿脉先于围岩***，在矿岩接触面位置布置预裂孔同次超前落矿孔微差***，真正意义上实现了矿岩分采，明显减少了矿石贫化率。

附图说明

图1为本发明一种急倾斜极薄矿脉削壁充填采矿法采场结构布置方式示意图；

图2为图1的A区域放大图；

图3为本发明一种急倾斜极薄矿脉削壁充填采矿法采场结构布置方式落矿示意图；

图4为图3的A-A视图；

图5为图1的B-B视图；

图6为矿块回采初期示意图；

图7为图6的A-A视图。

图中标记为：1-极薄矿脉；2-矿岩接触面；3-预裂孔；4-削壁孔；5-尾砂胶结充填体；6-废石充填体；7-中段回风巷；8-削壁围岩；9-落矿孔；10-中段运输巷道；11-崩落矿堆；12-人行通风天井；13-顺路溜井；14-顶柱；15-底柱；16-拉底空间。

具体实施方式

为更好地描述本发明，下面结合附图对本发明一种急倾斜极薄矿脉削壁充填采矿法采场结构布置方式做进一步详细描述。实施例中，矿层平均厚度为0.72米、矿脉倾角68.5°，属于急倾斜极薄矿脉。

由图1所示的本发明一种急倾斜极薄矿脉削壁充填采矿法采场结构布置方式示意图并结合图2、图3看出，本发明一种急倾斜极薄矿脉削壁充填采矿法采场结构布置方式，沿矿脉垂直方向，在矿体内部每隔50m掘进中段运输巷道10将极薄矿脉1划分为若干中段；沿矿体走向，每隔50m将极薄矿脉1划分为若干个矿块，在矿块顶部留设5m厚度的顶柱14，在矿块底部留设5m厚度的底柱15，在矿块两侧向上各掘进一条人行通风天井12联通上中段回风巷道7和本中段运输巷道10。

由图6所示的矿块回采初期示意图并结合图7看出，从两侧人行通风天井12沿着底柱15上边界向矿块内部掘进拉底空间16，拉底空间16高度为5m，在中段运输巷道10靠近矿体下盘一侧向上掘进若干顺路溜井13作为溜矿井，相邻顺路溜井13相距12m；

由图1所示的本发明一种急倾斜极薄矿脉削壁充填采矿法采场结构布置方式示意图并结合图2、图3、图4、图5看出，矿块拉底工作完成后，分别在上、下盘削壁围岩8钻凿削壁孔4，在极薄矿脉1钻凿落矿孔9，在矿岩接触面2钻凿预裂孔3；削壁孔4、落矿孔9、预裂孔3相互之间的深度差值控制在0～0.1m范围；***削壁孔4，崩落后的上、下盘削壁围岩8形成废石充填体6。

为避免崩落矿堆11落到废石充填体6上和有效控制围岩变形，落矿前将废石充填体6平整后再用尾砂胶结充填0.4m高，形成尾砂胶结充填体5。

由图3所示的本发明一种急倾斜极薄矿脉削壁充填采矿法采场结构布置方式落矿示意图并结合图4看出，待尾砂胶结充填体5达到规定的养护强度后，再实施预裂孔3和落矿孔9同次微差***，预裂孔3超前落矿孔9***，超前时间为10～30ms；崩落矿堆11落在尾砂胶结充填体5上；落矿完成后，采用小型铲运机或电耙将矿石运至顺路溜井13，再由中段运输巷道10运送到井底车场。

出矿完成后，再自下而上实施2)、3)、4)、5)步骤，最终形成“尾砂胶结充填体5－废石充填体6－尾砂胶结充填体5”的混合充填体，直至整个矿块回采结束。

需要注意的是，为避免废石进入崩落矿堆11造成矿石再次贫化，严格控制矿岩***顺序，使矿脉***先于围岩***。