[发明专利]一种带钢混结构人工假顶的挑檐式无底柱阶段崩落采矿法

说明书

技术领域

本发明属于地下采矿方法技术领域，尤其涉及一种带钢混结构人工假顶的挑檐式无底柱阶段崩落采矿法。

背景技术

地下采矿方法包括采准、切割和回采三项基本工序，按地压维护的方式分为空场采矿法、充填法和崩落采矿法三大类，崩落采矿法的基本特征是用崩落围岩的方法充填采空区来控制和管理地压，在世界范围内得到广泛的应用，崩落法中分段崩落法、阶段崩落法开采强度大、机械化程度高，在大中型地下矿山应用最广，分段崩落法是将矿体划分为若干阶段，再将阶段用回采巷道划分为若干分段，由上向下逐个分段进行回采，分段崩落法根据出矿方式的有、无底部结构分为有底柱分段崩落法和无底柱分段崩落法，有底柱分段崩落法底部设有底部结构，主要在有色金属矿山使用；无底柱分段崩落法分段下部不设出矿的底部结构，不留任何矿柱，分段的凿岩、崩矿和出矿等工作均在回采巷道中进行，安全可靠；上下分段进路在空间上呈菱形交错布置，从回采巷道一端开始按一个较小的崩矿步距在覆盖岩层下进行爆破和放矿等回采工作，直到回采到另一端边界为止，在冶金矿山特别是铁矿山地下开采中，该采矿法占绝对优势。

阶段崩落法的基本特征是回采高度等于阶段全高。阶段崩落法实际应用方案比较多，目前国内外没有无底柱阶段崩落法的方案，只有有底柱阶段崩落法方案，其中端部出矿的有底柱阶段崩落法有一定的优势，它是在端部进行回采，一次回采阶段全高，在阶段底部布置底部结构进行出矿，矿块生产能力大，劳动生产率高，主要在有色金属矿山使用。

无底柱分段崩落法和端部出矿的阶段崩落法都采用端部放矿，是在覆盖岩层下放矿，刚开始放出的是纯矿石，很快地顶部废石降落，形成废石漏斗，废石提前混入并放出。放矿时放出矿石在原来崩落矿体里的形状（称作放出体的形状），国内外公认椭球体理论，认为放出体形状为一椭球体，且在放矿过程中放矿椭球体不断扩大，端部放矿时放出体的形状为半个前倾的偏椭球体。目前国内外广泛采用截止品位放矿，当放出矿石品位低于截止品位，即停止放矿，未放出的残留矿石一部分在下分段放出，另一部分则损失在地下，矿石损失贫化大是其最大的缺陷，一般贫化率为20-25%，高的达42.9%，回采率一般为55-70%。

覆盖岩层下端部放矿矿石损失贫化大一直是困扰采矿界的一大难题，为了减少贫化次数及每次贫化的程度，国内外有人提出矿石隔离层下放矿、无贫化放矿、低贫化放矿方法和人工假顶等方法。

矿石隔离层放矿方法是在形成覆盖层时不采用废石作覆盖层，而采用矿石作覆盖层，这样能减少岩石的混入。然而，随着开采的延深，覆盖层不断下降，上部岩层不断剥落，这些剥落岩石渐渐覆盖在原矿石覆盖层上。如果放矿管理不当，很容易将矿石隔离层放漏，破坏矿石隔离层，因此，这种方法必须采用均匀(平面)放矿，以保证矿岩界面平面下降，对放矿管理工作要求过严，由于地下矿放矿过程是不可视的，因此，该方法不容易实现；另外，由于采场矿石积压量大，积压了大量流动资金，该方法也难以采用。

无贫化放矿、低贫化放矿方法是介于矿石隔离层放矿和截止品位放矿之间的方法，无贫化放矿是在上部分段各个步距的放矿过程中，见到废石就停止放矿的一种工艺；低贫化放矿方式的基本特点与无贫化类似，是当矿岩界面正常到达出矿口水平，亦即放出矿石开始正常贫化（混入岩石）时，便停止放矿。无贫化放矿、低贫化放矿方法都是以数个分段作为矿石回采的考核单元，上部各分段的每个步距在出矿时有意识地适当残留部分矿石在采场内，在最后分段出矿时依据截止品位放矿要求进行出矿。从整体上来讲，低贫化放矿方法所获得的矿石回收指标比截止品位放矿方式要好，但不如无贫化放矿效果。虽然无贫化放矿、低贫化放矿方法都降低了矿石贫化，但是也面临着放矿管理工作要求严和矿石积压引起矿石产量降低的问题。

《云南冶金》1988年05期“金属软假顶无底柱分段崩落法的应用”在昆钢八街铁矿采用金属网软假顶进行了人工假顶无底柱分段崩落法试验。它是将相邻的两个回采巷道之间的矿体拉开，形成一个空区，空区底部全面铺设钢丝绳网，目的是想将上部废石与下部崩落矿石隔离开，减少矿石贫化。铺顶工艺复杂，工效低，文中分析钢丝绳网经常放漏，试验结果很不理想。

专利CN97116285.9“地下厚富矿体绳网隔离法无贫损开采工艺”，是在无底柱首采分层，在进路间的间柱中穿凿绳孔，用绳(筋)穿过这些孔，在进路中连接网绳，并对交叉点进行加固联结，形成一层或多层将上部岩体和下部厚富矿体隔离的隔离网,之后，可在网下或网内的厚富矿体内执行采准和回采工序，该方法在网上间柱部分矿体的回采相当复杂，且随着开采的延深，隔离网容易出现断、漏现象。