[发明专利]一种控制岩移高效充填采矿方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制岩移高效充填采矿方法，属于矿山开采技术领域。

背景技术

目前，人们普遍采用阶段嗣后充填采矿法进行矿山开采，该方法是将整个矿体划分中段，从上向下逐段开采。中段开始采用沿矿体走向划分盘区，每一盘区划分为相等尺寸的矿房和矿柱分两步间隔回采。一步回采矿房，采用阶段空场嗣后胶结充填。然后回采矿柱，采用非胶结充填。背景技术存在的主要问题是：采场跨度不能适应不同稳固状态的矿岩条件；同时，由于采场顶板产生应力，使采场围岩处于不利于的受力状态，易于发生片冒或垮塌；顶板冒顶不仅给采场产带来严重的安全隐患，而且还破坏顶板隔水层，诱发采场突水灾害。

发明内容

本发明目的是提供一种控制岩移高效充填采矿方法，改善大跨度采场顶板的受力状态，提高采场顶板的稳定性，避免发生垮塌冒落，从而维护采场的稳定性，保护顶板的隔水层，确保采矿安全，解决背景技术存在的上述问题。

本发明技术方案是：

一种控制岩移高效充填采矿方法，包含如下步骤：将矿体划分中段开采，将背景技术的从上向下开采，改变为从下向上逐中段开采；沿矿体走向划分盘区，每一盘区矿体采用两步回采，也就是矿房和矿柱分两步回采，一步回采矿房，采用阶段空场嗣后胶结充填，然后回采矿柱，采用非胶结充填；盘区间柱为不等间距的间柱，在盘区中间留设条柱；盘区间柱、矿柱和条柱的尺寸通过建立优化模型进行优化得出。

所述优化模型的建立：首先，针对中段矿岩条件进行围岩分类和经验公式确定一步采场最大跨度；然后，以采场回收率为优化目标，以采场稳定性作为约束条件建立优化模型，由此获得盘区间柱、矿柱和条柱的优化尺寸；采场稳定性分析建立在顶板、盘区间柱和条柱构成的采场框架结构上。

本发明特点：

（1）、留设盘区间柱

盘区沿矿体走向布置，盘区间留设间柱，其主要目的是为上中段布置运输巷道。由于留设的盘区间柱将要承受巨大的采场地压，间柱矿体必然是高应力集中区，回收间柱十分困难；从采场的稳定性和岩移控制要求，其间柱通常难以回收；因此，盘区间柱矿石将永久损失。

（2）、留设采场条柱

初步设计沿矿体走向布设的盘区长度120m，考虑留设20m间柱，盘区采场宽度达100m。如此大跨度采场，即使采用嗣后充填体充填，由于充填不接顶、充填体收缩等因素，不留设采场条柱难以控制地表岩移在允许的范围内。因此，有必要在采场中留设条柱，由此减小采场跨度，起到支撑围岩垂直地压，实现对地层变形的有效控制。由于采场中的条柱不能也无法回收，因此使采矿间柱矿石也将损失。

（3）、提高采场顶板充填体强度构成顶板结构

南区设计采用上向阶段嗣后充填法开采，因此，下中段的顶板即为上中段的底板。因此，从构成采场框架承载结构的角度考虑，在采场顶板的一定高度采用高强度充填体，形成一定强度的混凝土顶板替代顶板矿体结构，类似于建筑结构的楼板结构，由此与盘区间柱和采场条柱共同组成一个框架结构。但考虑到留设的顶板分为两步开采充填的胶结充填体和非胶结充填体。考虑充填不能接顶以及充填体的收缩，可能导致留设的顶板悬空。顶板太薄，在上中段无轨运输车辆荷载的作用下发生坍塌破坏。顶板太厚，必然减小矿石的回收率。由此分析，拟采用较高强度的胶结充填体来代替中段矿石顶板，并与间柱和条柱、矿柱共同组成一个框架承载结构。

本发明对背景技术的阶段嗣后充填两步回采方法进行改进，具有如下积极效果：（1）改善大跨度采场顶板受力状态，提高采场顶板的稳定性，避免发生垮塌冒落，从而维护采场的稳定性，保护顶板的隔水层，确保采矿安全；（2）优化盘区间柱、条柱尺寸和顶板充填体强度，在确保充填采场稳定性的前提下，最大限度的回收矿产资源；（3）采用从下向上的中段回采顺序，确保地下开采不对第四系含水层产生影响，避免因开采破坏隔水层而诱发采场突水灾害；（4）采用围岩分类和经验公式确定一步采场跨度，不仅避免不良矿岩条件的一步采场失稳，而且还能够增大较稳固矿岩条件的采场跨度，从而提高采场生产能力。

附图说明

图1是本发明盘区间柱、矿柱和条柱示意图；

图2是本发明顶板、盘区间柱和条柱构成的采场框架结构示意图；

图中：盘区间柱1、矿柱2、条柱3、顶板4。

具体实施方式

以下结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。