CN114086959A - 一种大直径高颈漏斗底部结构、施工方法及回采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大直径高颈漏斗底部结构、施工方法及回采方法，包括：高漏斗井和大直径漏斗喇叭口，所述高漏斗井的断面直径根据开采时的最大块度、底部漏斗数量和具***置设计确定，所述高漏斗井高为8~18m，所述大直径漏斗喇叭口直径为17m~19m，坡面角度为45°~55°。本发明的有益效果是（1）、漏斗斗颈加高及喇叭口直径增大，底部结构所占高度随之增高，保障了底部结构出矿作业的安全性；（2）、采场底部漏斗数量大幅减少，底部结构施工简化，工程量减少，漏斗间残余矿量减少，矿石回收率高；（3）、大直径漏斗底部结构可以储存更多的矿石，放矿能力大，提高了出矿效率。
Description
技术领域
本发明涉及矿山开采工程技术领域，尤其涉及一种大直径高颈漏斗底部结构、大直径高颈漏斗底部结构的施工方法及适用于隔离矿柱的大直径高颈漏斗底部结构的回采方法。
背景技术
矿产资源是经济社会发展的重要物质基础，中国新型工业化、城镇化、信息化和农业现代化建设对矿产资源的刚性需求巨大，加强矿产资源的节约、高效、绿色开发利用，是当前矿业开发的新需求，传统的好采、易采的资源消耗殆尽，非常规复杂难采资源开发迫切。中国发明专利申请号CN201811350417.5公开了一种适用于深部厚大矿床的三步骤回采方法，沿矿体走向布置盘区，盘区间暂留隔离矿柱，盘区内垂直矿体走向划分矿房与矿柱，一步骤回采矿房，嗣后全尾砂胶结充填，二步骤回采矿柱，嗣后全尾砂弱胶结充填，三步骤回采盘区隔离矿柱，嗣后全尾砂充填；一步骤是在两侧原生矿岩支撑条件下回采，二步骤是在两侧胶结充填体条件下回采，三步骤是在三面充填体条件下回采；此发明利用了应力缓释与动态平衡原理，改善了盘区采场回采的安全条件，有利于区域地压控制，可以多盘区同时回采，生产能力大，采场回采方式灵活，有利于维持生产稳定。但是该专利侧重于深部厚大矿体资源的整体回收与区域地压控制，为涵盖矿房、矿柱、隔离矿柱在内的***资源回采方案，并没有考虑隔离矿柱回采底部结构的安全问题和矿石流的通过性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为隔离矿柱回采时底部结构作业的安全性无法保证，出矿效率较低，为此提供一种大直径高颈漏斗底部结构、施工方法及回采方法。
本发明的技术方案是：一种大直径高颈漏斗底部结构，包括：高漏斗井和大直径漏斗喇叭口，所述高漏斗井的断面直径根据开采时的最大块度、底部漏斗数量和具***置设计确定，所述高漏斗井高为8~18m，所述大直径漏斗喇叭口直径为17m~19m，坡面角度为45°~55°。
上述方案中所述高漏斗井的断面为4m直径。
一种大直径高颈漏斗底部结构的施工方法，包括以下步骤：在老穿脉巷中利用凿岩设备打下向深孔，包括漏斗井中心垂直孔5个及喇叭口控制炮孔若干，炮孔直径均为φ165mm，漏斗井分三次装药***，第一次***以出矿进路为自由面***约5m高度，第二次***以第一次***空间为自由面***约5m高度，第三次***以前两次***空间和老穿脉巷为自由面***约8m高度，漏斗井中心垂直孔***形成切割天井，以此作为后续喇叭***破的自由面，采用微差***形成大直径高颈漏斗喇叭口。
另一种大直径高颈漏斗底部结构的施工方法，包括以下步骤：采用普通法或***成井法掘进切割井，在出矿进路中利用凿岩设备打上向中深孔，孔径Φ为76mm，以切割井为自由面在出矿进路进行底部装药，采用微差***分两次形成大直径高颈漏斗。
适用于隔离矿柱的大直径高颈漏斗底部结构的回采方法，包括以下步骤：（1）、盘区布置：盘区沿矿体走向布置，盘区长度为矿体的水平厚度，盘区宽度为100m，盘区间设置18m隔离矿柱；（2）、确定回采顺序：盘区的回采顺序是沿矿体走向推进，单个隔离矿柱的回采顺序是采用后退式回采方式，从矿体厚大部分向较薄的两翼后退式回采，或由一翼向另一翼后退式回采；（3）、采矿方法：采矿方法采用大直径深孔阶段空场嗣后充填法；（4）、采准切割工程：包括底部出矿巷、出矿进路、斗井及扩漏工程，凿岩巷利用凿岩水平穿脉，溜井利用原盘区溜井加以改造而成；（5）、如权利要求1所述的大直径高颈漏斗底部结构的施工过程：所述大直径高颈漏斗采用下向大孔***或上向中孔***形成；（6）、回采作业：采场落矿根据隔离矿柱的矿体厚度设计回采***炮孔孔深，回采***方式的均采用深孔落矿，以原上部穿脉巷为凿岩巷道，中间用下向直孔，边孔采用下向扇形孔，孔径Φ为165mm，大规模落矿采用深孔侧向崩矿的***方法；采准切割：采用VCR拉槽法、大直径深孔拉槽法或者天井钻机拉槽法形成侧向崩矿的初始自由面；凿岩：在凿岩巷利用钻机钻凿下向深孔，利用凿岩水平穿脉作为凿岩巷，中间布置垂直深孔2~3个，两边斜孔2~4个，深孔直径为165mm；装药***：测孔合格后，按照每次***排数，利用装药器进行风动装药，装药前，应先利用压气吹出孔内积水，为控制***震动对相邻矿房的影响，中间主炮孔可采用满孔装药，但边孔应尽可能采用多层间隔装药结构；出矿：崩落的矿石借助自重落到矿房底部，经大直径漏斗底部结构，由铲运机运出；采场通风：新鲜风流从回采中段进风巷道、斜坡联络道进入出矿巷道，冲洗出矿巷道后经回风巷道排出地表；充填：出矿结束后进行封闭，嗣后通过由凿岩水平穿脉采用高浓度全尾砂胶结充填。
上述方案中所述步骤（5）的下向大孔***包括：在老穿脉巷中利用凿岩设备打下向深孔，包括漏斗井中心垂直孔5个及喇叭口控制炮孔若干，炮孔直径均为φ165mm，漏斗井分三次装药***，第一次***以出矿进路为自由面***约5m高度，第二次***以第一次***空间为自由面***约5m高度，第三次***以前两次***空间和老穿脉巷为自由面***约8m高度，漏斗井中心垂直孔***形成切割天井，以此作为后续喇叭***破的自由面，采用微差***形成大直径高颈漏斗喇叭口。
上述方案中所述步骤（5）的上向中孔***包括：采用普通法或***成井法掘进切割井，在出矿进路中利用凿岩设备打上向中深孔，孔径Φ为76mm，以切割井为自由面在出矿进路进行底部装药，采用微差***分两次形成大直径高颈漏斗。
上述方案中所述步骤（5）的大直径高颈漏斗形成后，还包括：通风：在出矿进路中采用局部压入式通风，使用柔性风筒，将污风从出矿进路吹出到出矿巷道，沿出矿巷道经回风巷道排出；出渣：通风后必须先检查出矿进路顶板，检查和进行必要的支护之后，在出矿进路中采用铲运机将***的矿石铲装后，经由出矿巷道卸入溜井即完成出渣作业。
本发明的有益效果是（1）、漏斗斗颈加高及喇叭口直径增大，底部结构所占高度随之增高，保障了底部结构出矿作业的安全性；（2）、采场底部漏斗数量大幅减少，底部结构施工简化，工程量减少，漏斗间残余矿量减少，矿石回收率高；（3）、大直径漏斗底部结构可以储存更多的矿石，放矿能力大，提高了出矿效率。
附图说明
图1是本发明的大直径高颈漏斗底部结构隔离矿柱回采平面图；
图2是本发明的大直径高颈漏斗底部结构隔离矿柱回采剖面图；
图3是本发明的大直径高颈漏斗***成斗标准方案图Ⅰ-Ⅰ剖面；
图4是本发明的大直径高颈漏斗***成斗标准方案图Ⅱ-Ⅱ剖面；
图5是本发明的大直径高颈漏斗***成斗标准方案图Ⅲ-Ⅲ剖面；
图6是本发明的大直径高颈漏斗布孔及***段次放大图；
图中，1、出矿巷，2、出矿进路，3、老穿脉巷，4、采场矿壁，5、采场充填体，6、矿体底板线，7、单次***范围， 8、直径165mm深孔，9、凿岩水平穿脉，10、采场间壁， 11、溜井，②、单次***次序为第二次；2d、2段毫秒延期***。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
参见图1~图6，本发明所述的适用于隔离矿柱的大直径高颈漏斗底部结构的回采方法，包括以下步骤：（1）盘区布置：盘区沿矿体走向布置，盘区长度为矿体的水平厚度，盘区宽度为100m，盘区间设置18m隔离矿柱。采场包括采场矿壁4、采场充填体5、矿体底板线6、采场间壁10，隔离矿柱视作单独的特殊盘区，在两相邻盘区回采与充填全部结束后进行回采，为***资源回收的最后一个环节。隔离矿柱回采周边条件劣化，采场周边介质由高强度的原岩转变为低强度的充填体。回采的复杂度与难度加大，对回采安全提出了更高的要求，尤其是在有人员作业及经常出入的底部结构区域。
（2）回采顺序：盘区的回采顺序是沿矿体走向推进，单个隔离矿柱的回采顺序是采用后退式回采方式，可从矿体厚大部分向较薄的两翼后退式回采，或由一翼向另一翼后退式回采。
（3）采矿方法：采矿方法采用大直径深孔阶段空场嗣后充填法，为实现标准化作业与提高生产效率，采矿方法与整体大盘区的矿房矿柱回采基本一致，但采准切割工艺与底部结构布置方式有差别。
（4）采准切割工程：包括老穿脉巷3、主要新工程有底部出矿巷1、出矿进路2、斗井及扩漏工程(图3-图6)；凿岩巷利用原凿岩水平穿脉9，溜井利用原盘区溜井11加以改造。
（5）大直径高颈漏斗底部结构的施工过程：大直径高颈漏斗可采用下向大孔(165mm)***与上向中孔（76mm）***两种方式形成。
下向大孔***大直径漏斗形成方式：在老穿脉巷3中利用凿岩设备Simba261打下向深孔，即直径165mm深孔8，包括漏斗井中心垂直孔5个及喇叭口控制炮孔若干，炮孔直径均为φ165mm，以18m漏斗为例，漏斗井分三次装药***，单次***范围7如图3-5所示，由于岩体的夹制性，第一次以出矿进路为自由面***约5m高度，记为①，第二次以第一次***空间为自由面***约5m高度，记为②，第三次以前两次***空间和老穿脉巷3为自由面***约8m高度，记为③。漏斗井中心炮孔***形成切割天井，以此作为后续喇叭***破的自由面，采用微差***形成大直径漏斗喇叭口。
上向中孔***大直径漏斗形成方式：采用普通法或***成井法掘进切割井，在出矿进路2中利用凿岩设备SimbaH1354打上向中深孔，孔径Φ为76mm，以切割井为自由面在出矿进路2进行底部装药，采用微差***分两次形成大直径漏斗。此方式需先施工切割井，工序较为复杂，分两次***形成漏斗，安全操作要求较高。
通风：在出矿进路2中采用局部压入式通风，使用柔性风筒，节约成本，将污风从出矿进路2吹出到出矿巷道1，沿出矿巷道1经回风巷道排出。
出渣：通风后必须先检查出矿进路2顶板，以避免***对进路顶板稳固性造成破坏而引发安全事故。检查和进行必要的支护之后，在出矿进路2中采用铲运机将***的矿石铲装后，经由出矿巷道1卸入溜井11即完成出渣作业。漏斗井每次***之后均要进行通风出渣作业，喇叭口微差***后一次完成通风出渣作业。
（6）回采作业
采场落矿根据隔离矿柱的矿体厚度设计回采***炮孔孔深，回采***方式的均采用深孔落矿，以原上部穿脉巷为凿岩巷道，中间用下向直孔，边孔采用下向扇形孔，深孔凿岩设备为Simba261或T150，孔径Φ为165mm。 大规模落矿采用深孔侧向崩矿的***方法。
采准切割：可采用VCR拉槽法、大直径深孔拉槽法或者天井钻机拉槽法形成侧向崩矿的初始自由面。
凿岩：在凿岩巷道利用Simba261或T150钻机钻凿下向深孔。由于是最后环节回采，利用原穿脉巷作为凿岩巷，为保证作业安全，如需刷大凿岩巷以满足凿岩要求即可，不可一味加大凿岩巷宽度，一般中间布置垂直深孔2~3个，两边斜孔2~4个，深孔直径为165mm。
装药***：测孔合格后，按照每次***排数，利用装药器进行风动装药。装药前，应先利用压气吹出孔内积水。为控制***震动对相邻矿房的影响，中间主炮孔可采用满孔装药，但边孔应尽可能采用多层间隔装药结构。可使用空气间隔球、竹筒等对药柱和空气进行隔离。并且尽量采用孔间微差***，控制每段******量，以减轻***作业对相邻采场或充填体的破坏。
图1的1p-18p表示第n排孔。
大直径高颈漏斗布孔及***段次分布如图6所示，其中2d表示2段毫秒延期***，4d表示4段毫秒延期***，6d表示6段毫秒延期***，10d表示10段毫秒延期***,12d表示12段毫秒延期***。
出矿：崩落的矿石借助自重落到矿房底部，经大直径漏斗底部结构，由铲运机运出。
采场通风：新鲜风流从回采中段进风巷道、斜坡联络道进入出矿巷道，冲洗出矿巷道后经回风巷道排出地表。
充填：出矿结束后进行封闭，嗣后通过由凿岩水平穿脉9采用高浓度全尾砂胶结充填。
本发明通过采用大直径高颈漏斗底部结构，简化了底部出矿结构的施工，提高了采矿效率，保障了隔离矿柱回采安全，充分利用了宝贵的矿产资源。
Claims (8)
1.一种大直径高颈漏斗底部结构，其特征是：包括：高漏斗井和大直径漏斗喇叭口，所述高漏斗井的断面直径根据开采时的最大块度、底部漏斗数量和具***置设计确定，所述高漏斗井高为8～18m，所述大直径漏斗喇叭口直径为17m～19m，坡面角度为45°～55°。
2.如权利要求1所述的一种大直径高颈漏斗底部结构，其特征是：所述高漏斗井的断面为4m直径。
3.如权利要求1所述的一种大直径高颈漏斗底部结构的施工方法，其特征是：包括以下步骤：在老穿脉巷（3）中利用凿岩设备打下向深孔，包括漏斗井中心垂直孔5个及喇叭口控制炮孔若干，炮孔直径均为φ165mm，漏斗井分三次装药***，第一次***以出矿进路为自由面***约5m高度，第二次***以第一次***空间为自由面***约5m高度，第三次***以前两次***空间和老穿脉巷（3）为自由面***约8m高度，漏斗井中心垂直孔***形成切割天井，以此作为后续喇叭***破的自由面，采用微差***形成大直径高颈漏斗喇叭口。
4.如权利要求1所述的一种大直径高颈漏斗底部结构的施工方法，其特征是：包括以下步骤：采用普通法或***成井法掘进切割井，在出矿进路（2）中利用凿岩设备打上向中深孔，孔径Φ为76mm，以切割井为自由面在出矿进路（2）进行底部装药，采用微差***分两次形成大直径高颈漏斗。
5.适用于隔离矿柱的大直径高颈漏斗底部结构的回采方法，其特征是：包括以下步骤：（1）、盘区布置：盘区沿矿体走向布置，盘区长度为矿体的水平厚度，盘区宽度为100m，盘区间设置18m隔离矿柱；（2）、确定回采顺序：盘区的回采顺序是沿矿体走向推进，单个隔离矿柱的回采顺序是采用后退式回采方式，从矿体厚大部分向较薄的两翼后退式回采，或由一翼向另一翼后退式回采；（3）、采矿方法：采矿方法采用大直径深孔阶段空场嗣后充填法；（4）、采准切割工程：包括底部出矿巷（1）、出矿进路（2）、斗井及扩漏工程，凿岩巷利用凿岩水平穿脉（9），溜井利用原盘区溜井（11）加以改造而成；（5）、如权利要求1所述的大直径高颈漏斗底部结构的施工过程：所述大直径高颈漏斗采用下向大孔***或上向中孔***形成；（6）、回采作业：采场落矿根据隔离矿柱的矿体厚度设计回采***炮孔孔深，回采***方式的均采用深孔落矿，以原上部穿脉巷为凿岩巷道，中间用下向直孔，边孔采用下向扇形孔，孔径Φ为165mm，大规模落矿采用深孔侧向崩矿的***方法；采准切割：采用VCR拉槽法、大直径深孔拉槽法或者天井钻机拉槽法形成侧向崩矿的初始自由面；凿岩：在凿岩巷利用钻机钻凿下向深孔，利用凿岩水平穿脉作为凿岩巷，中间布置垂直深孔2~3个，两边斜孔2~4个，深孔直径为165mm；装药***：测孔合格后，按照每次***排数，利用装药器进行风动装药，装药前，应先利用压气吹出孔内积水，为控制***震动对相邻矿房的影响，中间主炮孔可采用满孔装药，但边孔应尽可能采用多层间隔装药结构；出矿：崩落的矿石借助自重落到矿房底部，经大直径漏斗底部结构，由铲运机运出；采场通风：新鲜风流从回采中段进风巷道、斜坡联络道进入出矿巷道，冲洗出矿巷道后经回风巷道排出地表；充填：出矿结束后进行封闭，嗣后通过由凿岩水平穿脉（9）采用高浓度全尾砂胶结充填。
6.如权利要求4所述的适用于隔离矿柱的大直径高颈漏斗底部结构的回采方法，其特征是：所述步骤（5）的下向大孔***包括：在老穿脉巷（3）中利用凿岩设备打下向深孔，包括漏斗井中心垂直孔5个及喇叭口控制炮孔若干，炮孔直径均为φ165mm，漏斗井分三次装药***，第一次***以出矿进路为自由面***约5m高度，第二次***以第一次***空间为自由面***约5m高度，第三次***以前两次***空间和老穿脉巷（3）为自由面***约8m高度，漏斗井中心垂直孔***形成切割天井，以此作为后续喇叭***破的自由面，采用微差***形成大直径高颈漏斗喇叭口。
7.如权利要求4所述的适用于隔离矿柱的大直径高颈漏斗底部结构的回采方法，其特征是：所述步骤（5）的上向中孔***包括：采用普通法或***成井法掘进切割井，在出矿进路（2）中利用凿岩设备打上向中深孔，孔径Φ为76mm，以切割井为自由面在出矿进路（2）进行底部装药，采用微差***分两次形成大直径高颈漏斗。
8.如权利要求4所述的适用于隔离矿柱的大直径高颈漏斗底部结构的回采方法，其特征是：所述步骤（5）的大直径高颈漏斗形成后，还包括：通风：在出矿进路（2）中采用局部压入式通风，使用柔性风筒，将污风从出矿进路（2）吹出到出矿巷道（1），沿出矿巷道（1）经回风巷道排出；出渣：通风后必须先检查出矿进路（2）顶板，检查和进行必要的支护之后，在出矿进路（2）中采用铲运机将***的矿石铲装后，经由出矿巷道（1）卸入溜井（11）即完成出渣作业。
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