用于低价值缓倾斜厚大矿体大规模开采的采场底部结构的制作方法

1.本发明属于地下矿山开采技术领域，具体涉及一种地下矿山采场结构布置方式，特别适用于低价值缓倾斜厚大矿体的安全高效开采。

背景技术：

2.目前，国内外针对地下矿山低价值缓倾斜厚大矿体主要采用空场法开采，而空场法开采又以阶段空场采矿法和中深孔房柱采矿法为主，两种采矿方法各有其适用性和特点。阶段空场采矿法适用于矿岩稳固性好、矿体属于急倾斜以上的厚至极厚矿体，具有生产能力大、机械化效率高、作业环境好的特点，但当矿岩稳固性一般或较差时，开采期间采空区冒落风险较大，易导致矿石损失和贫化加大；中深孔房柱采矿法则对矿岩稳固性要求更高、对矿体赋存条件要求较低，特别适用于矿岩稳固、矿体属于缓倾斜厚大矿体，由于该采矿方法凿岩和出矿作业均在采场内进行，因此对采场顶板管理要求较高，其虽然其机械化程度也较高，但采场生产能力不如阶段空场采矿法大。
3.无论是阶段空场采矿法，还是中深孔房柱采矿法，都需要在采场顶部新布置凿岩中段，增加凿岩中段沿脉巷道布置的同时，还需要增加穿脉巷道、凿岩联络巷和凿岩硐室等大量采准和切割工程，当矿岩稳固性较差时，还需要对采场顶板采取有效的支护措施，存在采切工程量大、支护工程量大、安全程度低、矿石开采成本高、经济效益不明显等问题。因此，针对矿石价值低、矿岩稳固性一般的缓倾斜厚大矿体，如何降低开采成本、提高安全可靠性，又能保证矿块生产效率，成为矿山行业亟待解决的一个关键技术问题。
4.中国专利202010615292.5公开了一种缓倾斜厚大矿体采矿方法，包括：在矿层上下两端采掘施工上分层脉内采准巷道和下分层脉外巷道；先沿着下分层脉外巷道顶板采掘施工形成下分层探矿石门，再在下分层探矿石门末端的左右两侧采掘施工形成下分层脉内采准巷道；先在下分层脉内采准巷道顶板采掘施工形成隐分层切割槽，再在隐分层切割槽末尾分别采掘施工形成隐分层，然后在隐分层两端末尾采掘施工与上分层脉内采准巷道连通的上分层切割槽；使用退采法采掘两条上分层切割槽之间的矿物。采用本发明提供的技术方案，通过隐分层分割包围矿体，缩小了采矿作业时采场的暴露面积，有效避免了矿体自然垮螺，防止出现安全事故，易于布置相应的支护措施，提升了采矿作业安全性。但该采矿方法，生产能力较低，生产成本高，不适合低价值矿产资源的大规模开采。

技术实现要素：

5.本发明的目的就是针对现有技术存在的切工程量大、支护工程量大、安全程度低、矿石开采成本高等缺陷，而提供一种能够减少采切和支护工作量、提高开采安全性、降低生产成本、矿块生产能力大的用于低价值缓倾斜厚大矿体大规模开采的采场底部结构。
6.为实现本发明的上述目的，本发明用于低价值缓倾斜厚大矿体大规模开采的采场底部结构采用以下技术方案实施：
7.本发明用于低价值缓倾斜厚大矿体大规模开采的采场底部结构，根据采场布置，
沿矿体垂直方向每隔25m～45m划分一个中段，沿矿体走向每隔45m～60m划分为一个盘区，盘区内自左向右划分为3个矿块，分别为左矿块、中间矿块和右矿块，矿块高度与中段高度相同，矿块宽度为15m～20m；左矿块、中间矿块、右矿块的上部分别为左顶柱、中间顶柱、右顶柱，左矿块、中间矿块、右矿块的下部分别为左矿房、间柱、右矿房，左矿房、右矿房作为回采崩落的采场，左顶柱和右顶柱作为安全矿柱不予回采；其特点是：分别在矿体上盘和下盘围岩中布置上盘沿脉运输巷道和下盘沿脉运输巷道，沿着沿脉运输巷道每隔100m～150m布置矿石溜井；在盘区底部中央布置穿脉运输巷道连通上盘沿脉运输巷道和下盘沿脉运输巷道，在左矿块和右矿块底部中央布置平行于穿脉运输巷道的集矿巷道，自穿脉运输巷道向两侧矿块掘进出矿进路连通至左矿块和右矿块底部的集矿巷道；在集矿巷道靠近上盘矿岩接触面布置切割天井，并将切割天井扩大形成垂直切割槽，然后在集矿巷道中利用中深孔钻机向左矿房和右矿房中钻凿若干排上向扇形中深孔；回采作业时，采取由上盘向下盘的顺序，以切割槽为自由面，每次爆破1～2排炮孔，达到规定的通风要求后，利用铲运机将两侧集矿巷道中的崩落矿石就近运至矿石溜井，如此循环爆破、通风和出矿作业，直至左矿房和右矿房回采结束，在穿脉运输巷道两端砌筑封闭挡墙，完成盘区开采。
8.每个矿块中，顶柱位于上部，矿房位于下部，顶柱高度和矿房高度可在生产中具体调整，矿房高度一般比顶柱高度大5m～15m，也或者是矿房高度与顶柱高度相同。
9.进一步地，相邻出矿进路间距在8m～12m范围为宜，出矿进路与穿脉运输巷道的夹角在40
°
～50
°
范围为佳。
10.进一步地，集矿巷道的长度与矿块长度相同，均为矿体真厚度。
11.本发明方法仅在盘区底部中央布置1条穿脉运输巷道，左矿块和右矿块共同一条穿脉运输运巷道，可同步开展左矿块和右矿块回采作业。
12.本发明在实际应用中，在集矿巷道中利用中深孔钻机向左矿房和右矿房中钻凿若干排上向扇形中深孔；回采作业时，采取由上盘向下盘的顺序，以切割槽为自由面，每次爆破1～2排炮孔，达到规定的通风要求后，利用铲运机将两侧集矿巷道中的崩落矿石就近运至矿石溜井，如此循环爆破、通风和出矿作业，直至左矿房和右矿房回采结束，从而实现左矿块和右矿块的同步协同开采
13.本发明用于低价值缓倾斜厚大矿体大规模开采的采场底部结构采用以上技术方案后，具有以下有益效果：
14.(1)不需要在矿块顶部布置凿岩水平，避免掘进凿岩水平沿脉巷道、穿脉巷道、凿岩联络巷和凿岩硐室工程及相应的支护工程，大大减少了采准切割工程和支护成本，使得采准切割工程量下降达50％以上，采场顶板及巷道管理与支护成本下降60％以上。
15.(2)盘区内采场仅需要布置一条穿脉运输巷道，可实现盘区内采场同时凿岩、同时爆破和同时出矿，既进一步减少了采准工程布置，又可以实现多采场协同开采，使得盘区生产能力提升一倍，实现了缓倾斜厚大矿体高效规模化开采。
16.(3)采场作业全部在巷道中进行，避免了以往人员在空场或空顶下作业现象，显著提升了回采作业安全可靠性，改善了作业面工作环境，有助于提升劳动生产效率和降低生产事故风险。
17.(4)由于在运输水平上、下盘均布置了沿脉运输巷道，形成了风流循环线路，可实现风流贯通，显著改善了工作面作业环境。
18.(5)盘区回采结束进行封闭时，只需要在穿脉运输巷道两侧各砌筑一面封闭挡墙，减小了挡墙原材料消耗，降低了挡墙施工成本，提升了封闭挡墙施工效率。
附图说明
19.图1是用于低价值缓倾斜厚大矿体大规模开采的采场底部结构正视图。
20.图2是用于低价值缓倾斜厚大矿体大规模开采的采场底部结构侧视图，即图1之b－b视图。
21.图3是用于低价值缓倾斜厚大矿体大规模开采的采场底部结构俯视图，即图1之a－a视图。
22.图中标记为：图中标记为：1-下盘沿脉运输巷道；2-上盘沿脉运输巷道；3-穿脉运输巷道；4-出矿进路；5-矿石溜井；6-集矿巷道；7-左矿块；8-中间矿块；9-右矿块；10-左矿房；11-间柱；12-右矿房；13-左顶柱；14-中间顶柱；15-右顶柱。
具体实施方式
23.为更好地描述本发明，下面结合附图对本发明用于低价值缓倾斜厚大矿体大规模开采的采场底部结构做进一步详细描述。
24.由图1所示的本发明一种用于低价值缓倾斜厚大矿体大规模开采的采场底部结构侧视图并结合图2、图3看出，本发明一种用于低价值缓倾斜厚大矿体大规模开采的采场底部结构，采用以下步骤实施：
25.1)根据采场布置，沿矿体垂直方向每隔25m～45m划分一个中段，沿矿体走向每隔45m～60m划分为一个盘区，盘区内自左向右划分为3个矿块，分别为左矿块7、中间矿块8和右矿块9，矿块高度与中段高度相同，矿块宽度为15m～20m；
26.2)沿矿体垂直方向将左矿块7划分为左顶柱13、左矿房10，将中间矿块8划分为中间顶柱14、间柱11，将右矿块9划分为右顶柱15、右矿房12，左矿块7、中间矿块8、右矿块9的上部分别为左顶柱13、中间顶柱14、右顶柱15，左矿块7、中间矿块8、右矿块9的下部分别为左矿房10、间柱11、右矿房12；左矿房10和右矿房12作为回采崩落的采场，左顶柱13和右顶柱15作为安全矿柱不予回采，顶柱高度和矿房高度可在生产中具体调整，一般矿房高度与顶柱高度相同，或者矿房高度比顶柱高度大5m～15m。
27.3)沿着矿体走向，在左矿块7和右矿块9底部中央布置平行于穿脉运输巷道3的集矿巷道6，自穿脉运输巷道3向两侧矿块掘进出矿进路4连通至左矿块7和右矿块9底部的集矿巷道6，集矿巷道6的长度与矿块长度相同，均为矿体真厚度，相邻出矿进路4间距为8m～12m，出矿进路4与穿脉运输巷道3的夹角为40
°
～50
°
；在集矿巷道6靠近上盘矿岩接触面布置切割天井，并将切割天井扩大形成垂直切割槽；
28.4)在矿体上盘围岩中布置上盘沿脉运输巷道2，在矿体下盘围岩中布置下盘沿脉运输巷道1，沿着沿脉运输巷道每隔100m～150m布置矿石溜井5；在盘区底部中央布置穿脉运输巷道3连通上盘沿脉运输巷道2和下盘沿脉运输巷道1；
29.5)在集矿巷道6中利用中深孔钻机向左矿房10和右矿房12中钻凿若干排上向扇形中深孔；回采作业时，采取由上盘向下盘的顺序，以切割槽为自由面，每次爆破1～2排炮孔，达到规定的通风要求后，利用铲运机将两侧集矿巷道6中的崩落矿石就近运至矿石溜井5，
如此循环爆破、通风和出矿作业，直至左矿房10和右矿房12回采结束，从而实现左矿块7和右矿块9的同步协同开采；
30.6)盘区内左矿块7和右矿块9回采结束后，中间矿块8充当矿柱作用不予回采，在穿脉运输巷道3靠近上盘沿脉运输巷道2和下盘沿脉运输巷道1处砌筑挡墙封闭采空区，并预留泄水孔，如此，盘区回采结束，可实现左矿块7和右矿块9的同步协同开采；
31.7)本中段所有盘区回采结束，采取自上而下顺序依次回采下部中段矿体。
32.本发明仅在盘区底部中央布置1条穿脉运输巷道3，左矿块7和右矿块9共同一条穿脉运输运巷道3，可同步开展左矿块7和右矿块9回采作业。由于不需要布置凿岩水平，仅在盘区底部布置一条穿脉运输巷道3，极大地减少了采切工程布置与支护作业量；盘区内两侧矿块可同步协同凿岩、爆破和出矿，显著提升了盘区生产能力，适合规模化开采；全部回采作业均在巷道进行，避免人员空场下作业，有助于提升劳动生产效率和降低生产事故风险。
33.需要说明的是，本发明术语“上”、“下”、“左”、“中”、“右”、“内”、“外”、“前”、“后”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的部件或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅是为了方便描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
34.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

技术特征：

1.一种用于低价值缓倾斜厚大矿体大规模开采的采场底部结构，根据采场布置，沿矿体垂直方向每隔25m～45m划分一个中段，沿矿体走向每隔45m～60m划分为一个盘区，盘区内自左向右划分为3个矿块，分别为左矿块(7)、中间矿块(8)和右矿块(9)，矿块高度与中段高度相同，矿块宽度为15m～20m；左矿块(7)、中间矿块(8)、右矿块(9)的上部分别为左顶柱(13)、中间顶柱(14)、右顶柱(15)，左矿块(7)、中间矿块(8)、右矿块(9)的下部分别为左矿房(10)、间柱(11)、右矿房(12)；其特征在于：分别在矿体上盘和下盘围岩中布置上盘沿脉运输巷道(2)和下盘沿脉运输巷道(1)，沿着沿脉运输巷道每隔100m～150m布置矿石溜井(5)；在盘区底部中央布置穿脉运输巷道(3)连通上盘沿脉运输巷道(2)和下盘沿脉运输巷道(1)，在左矿块(7)和右矿块(9)底部中央布置平行于穿脉运输巷道(3)的集矿巷道(6)，自穿脉运输巷道(3)向两侧矿块掘进出矿进路(4)连通至左矿块(7)和右矿块(9)底部的集矿巷道(6)；在集矿巷道(6)靠近上盘矿岩接触面布置切割天井，并将切割天井扩大形成垂直切割槽，然后在集矿巷道(6)中利用中深孔钻机向左矿房(10)和右矿房(12)中钻凿若干排上向扇形中深孔。2.如权利要求1所述的用于低价值缓倾斜厚大矿体大规模开采的采场底部结构，其特征在于：每个矿块中，顶柱位于上部，矿房位于下部，矿房高度比顶柱高度大5m～15m。3.如权利要求1所述的用于低价值缓倾斜厚大矿体大规模开采的采场底部结构，其特征在于：每个矿块中，顶柱位于上部，矿房位于下部，矿房高度与顶柱高度相同。4.如权利要求2或3所述的用于低价值缓倾斜厚大矿体大规模开采的采场底部结构，其特征在于：相邻出矿进路(4)间距为8m～12m，出矿进路(4)与穿脉运输巷道(3)的夹角为40
°
～50
°
。5.如权利要求4所述的一种用于低价值缓倾斜厚大矿体大规模开采的采场底部结构，其特征在于：集矿巷道(6)的长度与矿块长度相同，均为矿体真厚度。6.如权利要求5所述的一种用于低价值缓倾斜厚大矿体大规模开采的采场底部结构，其特征在于：仅在盘区底部中央布置1条穿脉运输巷道(3)，左矿块(7)和右矿块(9)共同一条穿脉运输运巷道(3)。

技术总结

本发明公开了一种用于低价值缓倾斜厚大矿体大规模开采的采场底部结构，在左矿块(7)和右矿块(9)底部中央布置平行于穿脉运输巷道(3)的集矿巷道(6)，自穿脉运输巷道(3)向两侧矿块掘进出矿进路(4)连通至左矿块(7)和右矿块(9)底部的集矿巷道(6)，在集矿巷道(6)中利用中深孔钻机向左矿房(10)和右矿房(12)中钻凿若干排上向扇形中深孔；本发明不需要布置凿岩水平，仅在盘区底部布置一条穿脉运输巷道(3)，极大地减少了采切工程布置与支护作业量；盘区内两侧矿块可同步协同凿岩、爆破和出矿，显著提升盘区生产能力，适合规模化开采；全部回采作业均在巷道进行，避免人员空场下作业，利于提升劳动生产效率和降低生产事故风险。利于提升劳动生产效率和降低生产事故风险。利于提升劳动生产效率和降低生产事故风险。