專利名稱：無(wú)底柱垂直端壁階段崩落法控制礦巖流動(dòng)性的放礦工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地下采礦方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)底柱垂直端壁階段崩落法控制礦巖流動(dòng)性的放礦工藝。
背景技術(shù)：
地下采礦方法包括采準(zhǔn)、切割和回采三項(xiàng)基本工序，按地壓維護(hù)的方式分為空?qǐng)霾傻V法、充填法和崩落采礦法三大類，崩落采礦法是用崩落圍巖充填采空區(qū)來(lái)控制和管理地壓的采礦方法，大量放礦的端部放礦崩落法由于具有工藝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、開(kāi)采強(qiáng)度大、效率高、機(jī)械化程度高、安全、采礦成本低等優(yōu)點(diǎn)，在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。大量放礦的端部放礦崩落法主要有分段崩落法和階段崩落法兩類。分段崩落法是將礦體劃分為若干階段，將階段劃分為若干分段，按菱形交錯(cuò)的方式布置分段回采進(jìn)路，由上向下逐個(gè)分段按一個(gè)較小的崩礦步距在覆蓋巖層下進(jìn)行回采工作，分段崩落法根據(jù)出礦方式分為有底柱分段崩落法和無(wú)底柱分段崩落法，有底柱分段崩落法底部設(shè)有底部結(jié)構(gòu)，主要在有色金屬礦山使用；無(wú)底柱分段崩落法分段下部不設(shè)出礦的底部結(jié)構(gòu)，不留任何礦柱，分段的鑿巖、崩礦和出礦等工作均在回采巷道中進(jìn)行，安全可靠，在冶金礦山特別是鐵礦山地下開(kāi)采中，該采礦法占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。階段崩落法的基本特征是回采高度等于階段全高。階段崩落法實(shí)際應(yīng)用方案比較多，目前國(guó)內(nèi)外只有有底柱階段崩落法方案，其中端部出礦的有底柱階段崩落法有一定的優(yōu)勢(shì)，是整個(gè)階段端壁呈直立狀態(tài)，在端部進(jìn)行回采，一次回采階段全高一個(gè)崩礦步距，通過(guò)階段底部布置的底部結(jié)構(gòu)進(jìn)行出礦，礦塊生產(chǎn)能力大，勞動(dòng)生產(chǎn)率高，主要在有色金屬礦山使用。目前雖然沒(méi)有無(wú)底柱階段崩落法方案的提法，但無(wú)底柱階段崩落法與“高端壁無(wú)底柱分段崩落法”方案有相近的地方，高端壁無(wú)底柱分段崩落法是將幾個(gè)分段(通常2-3個(gè)分段)作為一組，其端壁在同一垂直位置呈直立狀態(tài)，形成高端壁，一次回采這幾個(gè)分段一個(gè)崩礦步距。無(wú)底柱垂直端壁階段崩落法是指整個(gè)階段各分段端壁處于同一垂直位置，回采高度等于階段全高。端部出礦的崩落法是在覆蓋巖層下進(jìn)行端部放礦，剛開(kāi)始放出的是純礦石，很快地頂部廢石降落，形成廢石漏斗，廢石提前混入并放出。目前國(guó)內(nèi)外廣泛采用截止品位放礦，當(dāng)放出礦石品位低于截止品位，即停止放礦，未放出的殘留礦石一部分在下分段以礦巖混雜的方式放出，另一部分則損失在地下。覆蓋巖層下端部放礦礦石損失貧化大的問(wèn)題一直沒(méi)有得到很好的解決，是困擾采礦界的一大難題。一般貧化率為20-25%，高的達(dá)42. 9%，回采率一般為55-70%。覆蓋層下端部放礦礦石損失貧化大的主要原因是由于覆蓋層下礦巖直接接觸的放礦方式引起的。如果能控制廢石的流動(dòng)，將從根本上解決端部放礦崩落采礦法的礦石損失貧化問(wèn)題，并極大地提高礦石回采率。崩落采礦法覆蓋巖層長(zhǎng)期存在于采場(chǎng)，隨著回采的進(jìn)行，礦巖不斷流動(dòng)的磨蝕作用及頻繁的爆破擠壓作用，覆蓋巖中含有大量的小塊和粉末。
大量的實(shí)、試驗(yàn)表明端部放礦過(guò)程中，小塊和粉末礦巖能穿越大塊空隙提前到達(dá)出礦口，其流動(dòng)速度比大塊礦巖快。在放礦截止時(shí)，出礦口周?chē)母采w巖石塊度分布特點(diǎn)為離放礦口越近，粉巖和碎石越多。根據(jù)粉體工程知識(shí)，當(dāng)含粉末、碎石遇水，粘結(jié)性很容易變大，影響其流動(dòng)性。然而，對(duì)于一些新建礦山，或者由于覆蓋巖石性質(zhì)不同，覆蓋巖不容易磨蝕或碎裂，覆蓋巖中碎石和粉末含量比較少，采用水或膠都難以使覆蓋巖粘結(jié)，覆蓋巖的流動(dòng)性難以改變，需要人為增加粉末、碎石的含量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)端部出礦損失貧化大問(wèn)題，采用在覆蓋巖內(nèi)注入一種起粘結(jié)作用的液態(tài)介質(zhì)的方法，使覆蓋巖處于粘結(jié)狀態(tài)，改變覆蓋巖流動(dòng)性，根據(jù)“覆蓋巖與崩落礦石的流動(dòng)性明顯不同，使礦石容易放出而巖石不容易放出”的原理，提出一種無(wú)底柱垂直端壁階段崩落法控制礦巖流動(dòng)性的放礦工藝，目的是有效地提高礦石回采率、降低礦石貧化損失。本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的無(wú)底柱垂直端壁階段崩落法控制礦巖流動(dòng)性的放礦工藝，包括將礦體劃分為階段，在階段里按菱形交錯(cuò)方式布置回采進(jìn)路，將階段劃分為分段，鑿巖、爆破與出礦都在回采巷道內(nèi)完成，在回采巷道內(nèi)采用預(yù)先集中鑿巖方式布置上向扇形中深孔，在覆蓋巖層下進(jìn)行回退式回采，當(dāng)階段內(nèi)各分段回采到端壁處于同一垂直位置時(shí)，回采以階段為單位，整個(gè)階段各分段同次崩落一個(gè)崩礦步距，再按由上而下的順序依次在各分段回采巷道端部進(jìn)行出礦，其特征在于階段內(nèi)各分段放礦結(jié)束后，在除最下分段外的該階段各分段回采巷道兩側(cè)和前部，采用將注漿管深入到放礦口和端壁周?chē)母采w巖石中，將一種液態(tài)介質(zhì)注入并均勻滲透到回采巷道放礦口和端壁周?chē)母采w巖石中，靜置1-3天，通過(guò)回采巷道兩側(cè)的排水溝，將覆蓋巖中多余水分排掉，再進(jìn)行下一崩礦步距的爆破、放礦回采工作。本發(fā)明所述的液態(tài)介質(zhì)為水、液態(tài)膠結(jié)材料或尾砂漿。本發(fā)明所述的液態(tài)膠結(jié)材料，為單液注漿用的水玻璃溶液、粘土漿或雙液注漿用的水玻璃與氯化鈣溶液。本發(fā)明所述的粘土漿為粘土與水配成濃度為10-50%的粘土漿。本發(fā)明所述的尾砂漿為選礦尾砂與水配成濃度為10-50%的尾砂漿。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
1)礦石基本以純礦石的形式放出，損失貧化很小，解決了端部放礦損失貧化大的問(wèn)
題；
2)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)能力大，成本低，且安全可靠、簡(jiǎn)單易行、效益好。


圖I為菱形布置回采巷道示意圖。圖2為階段各分段端壁處于一種垂直狀態(tài)時(shí)的示意圖。
圖3為采用注漿設(shè)備將注漿管深入回采巷道兩側(cè)和前部的覆蓋巖石中注漿示意圖。
圖4為注漿將覆蓋巖粘結(jié)后進(jìn)行下一個(gè)崩礦步距回采時(shí)礦石崩落情況示意圖。圖5為在回采巷道兩側(cè)和前部覆蓋巖石中多處插入注漿管注漿示意圖。圖6為階段各分段注漿范圍示意圖。 圖中I為回采巷道,2為覆蓋巖石,3為每條進(jìn)路礦體崩落范圍線,4為礦體,5為上向扇形中深孔，6為注漿管，7為注漿的漿流，8為注漿靜置后濕的粘結(jié)覆蓋巖石，9為新崩落較干的礦石，10為階段各分段注漿滲透范圍線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。如圖1、2、3、4、5、6所示，本發(fā)明的無(wú)底柱垂直端壁階段崩落法控制礦巖流動(dòng)性的放礦工藝，包括將礦體劃分為階段，在階段里按菱形交錯(cuò)方式布置回采進(jìn)路1，將階段劃分為分段，鑿巖、爆破與出礦都在回采巷道I內(nèi)完成，圖I中2為覆蓋巖石，3為每條進(jìn)路礦體崩落范圍線，在回采巷道I內(nèi)采用預(yù)先集中鑿巖方式布置上向扇形中深孔5，在覆蓋巖層下進(jìn)行回退式回采，當(dāng)階段內(nèi)各分段回采到端壁處于同一垂直位置時(shí)，回采以階段為單位，整個(gè)階段各分段同次崩落一個(gè)崩礦步距，再按由上而下的順序依次在各分段回采巷道I端部進(jìn)行出礦，圖2中的4為礦體，其特征在于階段內(nèi)各分段放礦結(jié)束后，在除最下分段外的該階段各分段回采巷道I兩側(cè)和前部多處，采用注漿設(shè)備將注漿管6深入放礦口和端壁周?chē)母采w巖石2中，再將一種液態(tài)介質(zhì)注入并均勻滲透到回采巷道I放礦口和端壁周?chē)母采w巖石2中，由于覆蓋巖中塊度不均，放礦結(jié)束后回采巷道I放礦口和端壁周?chē)母采w巖2中含有大量粉巖和碎石，這些粉巖和碎石在液態(tài)介質(zhì)的作用下，填充到覆蓋巖2空隙中并粘結(jié)覆蓋巖，圖3、5中7為注漿的漿流，圖6中10為階段各分段注漿滲透范圍線，靜置1-3天，通過(guò)回采巷道I兩側(cè)的排水溝，將覆蓋巖石2中多余水分排掉，使放礦口周?chē)母采w巖石較穩(wěn)定地粘結(jié)，流動(dòng)性很差，再進(jìn)行下一崩礦步距的爆破、放礦回采工作，下一崩礦步距的爆破后，由于爆破的作用，再將較穩(wěn)定的潮濕覆蓋巖8壓實(shí)，使其更加穩(wěn)定，形成一道“擋土墻”；另外，由于新崩落的礦石9比較干，流動(dòng)性好，這樣造成覆蓋巖8與新崩落的礦石9的流動(dòng)性明顯不同，在放礦時(shí)，礦石9流動(dòng)快，而巖石8流動(dòng)慢，可以大幅度減少放礦過(guò)程中廢石的混入，提高純礦石的放出。為了防止和減少周?chē)睗窀采w巖8中的水份滲入新崩礦石9中，要盡快進(jìn)行放礦工作。本發(fā)明所述的液態(tài)介質(zhì)為一種注入覆蓋巖中起粘結(jié)作用、降低覆蓋巖流動(dòng)性但不會(huì)使覆蓋巖整體固結(jié)的液態(tài)介質(zhì)，為水、液態(tài)膠結(jié)材料或尾砂漿。當(dāng)覆蓋巖中粉末含量比較大時(shí)，可以直接注入成本低廉的水，為了增強(qiáng)粘結(jié)強(qiáng)度，也可以注入液態(tài)膠結(jié)材料；當(dāng)覆蓋巖中粉末含量比較少時(shí)，如一些新建礦山礦山，或者由于覆蓋巖石性質(zhì)不同，覆蓋巖不容易磨蝕或碎裂，覆蓋巖中碎石和粉末含量比較少時(shí)，采用水或膠都難以使覆蓋巖粘結(jié)，覆蓋巖的流動(dòng)性難以改變，需要人為增加覆蓋巖中粉末的含量，可以采用尾砂漿。本發(fā)明所述的液態(tài)膠結(jié)材料，為單液注漿用的水玻璃溶液、粘土漿或雙液注漿用的水玻璃與氯化鈣溶液。水玻璃溶液為水玻璃與水配成濃度為10-50%的溶液；粘土漿為粘土與水配成濃度為10-50%的粘土漿；雙液注漿用的水玻璃與氯化鈣溶液，雙液注漿時(shí)，可采用雙液注漿機(jī)，將水玻璃與氯化鈣溶液交替注入，兩種溶液的體積用量應(yīng)相當(dāng)，水玻璃濃度為20%時(shí)，氯化鈣的濃度以1(T15%為宜，兩種溶液反應(yīng)生成硅膠和硅酸鈣凝膠，起到膠結(jié)和填充孔隙的作用。本發(fā)明所述的尾砂漿為選礦尾砂與水配成濃度為10-50%的尾砂漿，為了提高漿液的粘結(jié)力，也可以在尾砂漿中添加水玻璃，配成含10-50%尾砂、30%水、10-20%水玻璃的尾砂漿。由于注入了尾砂，具有處理工業(yè)廢料的作用，對(duì)環(huán)保有益。本發(fā)明不僅限于上述液態(tài)介質(zhì)，但一般不能使用使覆蓋巖整體固結(jié)的水泥材料。本發(fā)明效果非常明顯，預(yù)計(jì)回采率能達(dá)到80-92%，貧化率達(dá)到2-5%。本發(fā)明所述采礦法屬大量放礦崩落采礦法，解決了端部放礦損失貧化大的問(wèn)題，安全可靠、簡(jiǎn)單易行、成本低，效益好。對(duì)于采場(chǎng)水量小的礦山，可以取代目前較流行的無(wú)底柱分段崩落法、有底柱分段崩落法和有底柱階段崩落法等地下采礦方法。
權(quán)利要求
1.無(wú)底柱垂直端壁階段崩落法控制礦巖流動(dòng)性的放礦工藝，包括將礦體劃分為階段，在階段里按菱形交錯(cuò)方式布置回采進(jìn)路，將階段劃分為分段，鑿巖、爆破與出礦都在回采巷道內(nèi)完成，在回采巷道內(nèi)采用預(yù)先集中鑿巖方式布置上向扇形中深孔，在覆蓋巖層下進(jìn)行回退式回采，當(dāng)階段內(nèi)各分段回采到端壁處于同一垂直位置時(shí)，回采以階段為單位，整個(gè)階段各分段同次崩落一個(gè)崩礦步距，再按由上而下的順序依次在各分段回采巷道端部進(jìn)行出礦，其特征在于階段內(nèi)各分段放礦結(jié)束后，在除最下分段外的該階段各分段回采巷道兩側(cè)和前部，采用將注漿管深入到放礦口和端壁周?chē)母采w巖石中，將一種液態(tài)介質(zhì)注入并均勻滲透到回采巷道放礦口和端壁周?chē)母采w巖石中，靜置1-3天，通過(guò)回采巷道兩側(cè)的排水溝，將覆蓋巖中多余水分排掉，再進(jìn)行下一崩礦步距的爆破、放礦回采工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的無(wú)底柱垂直端壁階段崩落法控制礦巖流動(dòng)性的放礦工藝，其特征在于所述的液態(tài)介質(zhì)為水、液態(tài)膠結(jié)材料或尾砂漿。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的無(wú)底柱垂直端壁階段崩落法控制礦巖流動(dòng)性的放礦工藝，其特征在于所述的液態(tài)膠結(jié)材料，為單液注漿用的水玻璃溶液、粘土漿或雙液注漿用的水玻璃與氯化鈣溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的無(wú)底柱垂直端壁階段崩落法控制礦巖流動(dòng)性的放礦工藝，其特征在于所述的粘土漿為粘土與水配成濃度為10-50%的粘土漿。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的無(wú)底柱垂直端壁階段崩落法控制礦巖流動(dòng)性的放礦工藝，其特征在于所述的尾砂漿為選礦尾砂與水配成濃度為10-50%的尾砂漿。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的無(wú)底柱挑檐端壁階段崩落法控制礦巖流動(dòng)性的放礦工藝，其特征在于所述的雙液注漿為水玻璃與氯化鈣溶液配成濃度10-50%的溶液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無(wú)底柱垂直端壁階段崩落法控制礦巖流動(dòng)性的放礦工藝，在一種無(wú)底柱垂直端壁階段崩落采礦法中，階段內(nèi)各分段放礦結(jié)束后，在除最下分段外的該階段各分段回采巷道端部，采用注漿方法，將一種起粘結(jié)作用的液態(tài)介質(zhì)注入并滲透到回采巷道放礦口和端壁周?chē)母采w巖石中，靜置1-3天，通過(guò)回采巷道兩側(cè)的排水溝，將覆蓋巖中多余水分排掉，再進(jìn)行下一崩礦步距的爆破、放礦回采工作.本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是礦石基本以純礦石的形式放出，損失貧化很小，解決了端部放礦損失貧化大的問(wèn)題；工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)能力大，成本低，且安全可靠、簡(jiǎn)單易行、效果明顯。
文檔編號(hào)E21F16/00GK102619519SQ20121012592
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月26日
發(fā)明者邵安林 申請(qǐng)人:鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)公司