[发明专利]一种含不稳岩层的倾斜难采矿体的诱导冒落采矿方法

说明书

本发明属于金属矿床地下采矿技术领域，公开了一种含不稳岩层的倾斜难采矿体的诱导冒落采矿方法，利用诱导工程促使采空区上覆矿岩自然冒落，用平底堑沟底部结构接收与放出冒落矿石，其特征在于采用阶梯式采场结构，即在一个采场内布置2～3个上下错落布置的阶梯状回采工作面，每一回采工作面设置诱导工程与平底堑沟底部结构。利用阶梯状诱导工程及其诱导冒落的交互作用，增大上覆矿岩自然冒落范围，实现采场内错落布置的多个工作面协同诱导冒落法开采。冒落的矿石先由每一工作面的堑沟底部结构放出，在其出矿到截止品位后，按步距依次回采出矿横穿与出矿巷道，使采场矿石得到充分回收。本发明可实现安全高效的开采效果。

技术领域

本发明属于金属矿床地下采矿技术领域，尤其涉及一种含不稳岩层的倾斜难采矿体的诱导冒落采矿方法。

背景技术

在金属矿床开采中，含不稳岩层倾斜矿体是目前主要难采矿体之一，该类矿体采动地压大，采准工程易遭地压破坏，同时矿体下盘界面与回采工作面斜交，回采范围的上部残留矿石造成损失，下部切割岩石造成贫化，因此限制了采场宽度与回采高度，使得目前含不稳岩层倾斜矿体开采中，普遍存在着矿石损失贫化大与开采效率低等问题。

另一方面，矿床含不稳岩层与采动地压大，有利于诱导冒落法开采，但诱导冒落法需要采空区的跨度不小于矿体的持续冒落跨度，以促使采空区顶板矿岩及时冒落，这与倾斜矿体回采工作面宽度限制相矛盾，由此限制了诱导冒落法在不稳倾斜矿体中的应用。为解决这一问题，我们研究了岩体冒落与控制的机理。

研究发现：采空区宽度与冒落高度的关系，与采空区形成过程中顶板围岩的受力状态有关，当采空区顶板有矿柱支撑条件，突然撤掉矿柱后，采空区的冒落高度远大于无矿柱支撑条件的高度。同时实验证实，相邻采空区存在着诱导冒落的交互作用。

分析其原因，主要是矿柱引导采动应力集中作用于采空区上方岩体，在较大的范围造成岩体破裂而形成裂纹，在矿柱回采卸压中，高位裂纹扩展形成断裂，最终导致冒落到较大的高度(如图3所示)。矿柱的这一作用，也是导致相邻采空区呈现诱导冒落交互作用的主要原因。

现有技术利用单一工作面诱导工程诱导上覆矿岩自然冒落，主要缺陷是，当诱导工程的采空区跨度达不到持续冒落跨度时，矿石冒落不下来，而对于倾斜矿体，如果增大采空区跨度，又势必快速增大下盘矿石损失贫化，因此，现有技术无法高效开采含不稳岩层倾斜矿体。而利用上述发现，可通过调控采动应力，改变采空区顶板围岩的冒落范围，特别是，可利用相邻采空区诱导冒落的交互作用，在倾斜矿体延深方向布置多个阶梯状诱导工程，解决单一采空区跨度不足难题。

用阶梯状采空区诱导冒落的交互作用，诱导倾斜矿体自然冒落，由此研发诱导冒落采矿方法，充分利用地压破碎矿石，节省采矿能耗与提高开采效率，可使含不稳岩层的倾斜难采矿体变成易采矿体，实现低成本高效开采。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种含不稳岩层倾斜难采矿体的诱导冒落采矿方法。

本发明是这样实现的，一种含不稳岩层的倾斜难采矿体的诱导冒落采矿方法，包括利用诱导工程促使采空区上覆矿岩自然冒落，用平底堑沟底部结构接收与放出冒落矿石，其特征在于采用阶梯式采场结构，在一个采场内布置2～3个上下错落布置的阶梯状回采工作面，每一回采工作面设置诱导工程与平底堑沟底部结构，利用阶梯状诱导工程及其诱导冒落的交互作用，增大上覆矿岩自然冒落范围，进行采场内错落布置的多个工作面协同诱导冒落法开采；冒落的矿石先由每一工作面的堑沟底部结构放出，出矿到截止品位后，按步距依次回采出矿横穿与出矿巷道，回收采场矿石。

进一步，阶梯式采场结构的安全布置方法为：每一回采工作面均先布置诱导进路，用诱导进路控制回采范围；在两条诱导进路之间的下部围岩里，布置堑沟巷道与出矿巷道；在堑沟巷道与出矿巷道之间，掘进出矿横穿，形成平底堑沟出矿底部结构。诱导进路的间距、及诱导工程与堑沟底部结构的高差一般12～15m，出矿横穿的间距一般10～12m，矿体厚度大时取较大值，矿体厚度小时取较小值。