本發(fā)明屬于礦山開采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種急傾斜中厚礦體分段空場法卸壓回采方法。

背景技術(shù)：

在金屬礦山地下開采中，階段運(yùn)輸巷道主要是進(jìn)行礦石運(yùn)輸作用，同時兼顧通風(fēng)和排水等要求，通常布置在礦體下盤。在下中段回采時，上中段的階段運(yùn)輸巷道廢棄，不再擔(dān)負(fù)運(yùn)輸功能，只作為下中段的臨時回風(fēng)巷道。

當(dāng)?shù)叵碌V體開采大于300-400m時，在傾斜中厚礦體回采工作影響范圍內(nèi)，由于下盤巖石受崩落礦巖重力以及承受經(jīng)崩礦巖的上盤壓力，在下盤巖石中產(chǎn)生應(yīng)力集中，使靠近礦體下盤的運(yùn)輸巷道遭到破壞。傳統(tǒng)回采工藝是將運(yùn)輸巷道布置在離礦體稍遠(yuǎn)的地方，以避開支撐壓力，其缺點(diǎn)是造成運(yùn)輸巷道與礦體間的聯(lián)絡(luò)道（裝運(yùn)橫巷）巷道長度增大，如果礦體開采使用的分段鑿巖分段出礦法，各分層都有分層運(yùn)輸巷道及聯(lián)絡(luò)道，勢必極大地增加了采準(zhǔn)工程量及相關(guān)費(fèi)用，同時影響了礦體回采工作效率。

隨著礦體資源向深部開采，地下礦體回采過程中存在高應(yīng)力環(huán)境也將影響采礦系統(tǒng)巷道的穩(wěn)定性，傳統(tǒng)運(yùn)輸巷道的布置形式已無法滿足工程需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種通過分次集中爆破的方式，減小礦體開采期間礦房頂板最大暴露面積時間，通過控制出礦及壓角出礦技術(shù)實(shí)現(xiàn)回采區(qū)域圍巖應(yīng)力的調(diào)整與釋放，使運(yùn)輸巷道較長時間地處于低應(yīng)力區(qū)，保障回采過程中運(yùn)輸巷道穩(wěn)定性的卸壓回采方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種急傾斜中厚礦體分段空場法卸壓回采方法，該方法按照下述步驟進(jìn)行：

步驟1：在礦體布置切割平巷、切割天井和運(yùn)輸巷道，以切割平巷為作業(yè)空間，在切割平巷內(nèi)鑿垂直于切割平巷軸線方向的上向扇形中深炮孔，以切割天井為自由面，通過分次爆破后形成切割立槽；

步驟2：在礦體的垂直方向?qū)⒌V體劃分為3個分段；

步驟3：在步驟2的各分段內(nèi)，沿礦體走向，將礦體劃分為若干個采場；

步驟4：在步驟3中的采場回采過程中，每個采場劃分為ⅰ-ⅵ排的分次集中爆破分區(qū)，在分段鑿巖巷道內(nèi)鑿垂直于分段鑿巖巷道軸線方向的上向扇形中深炮孔，自上而下依次引爆分段內(nèi)的分次集中爆破分區(qū)，并首爆分段3的ⅰ、ⅱ分區(qū)和分段2的ⅰ分區(qū)，形成崩落礦石，切斷上盤應(yīng)力通過礦體向下盤傳遞的路徑，在礦體垂直方向上形成臺階狀的卸壓槽，實(shí)現(xiàn)卸壓式回采，其中ⅰ-ⅵ的分次集中爆破分區(qū)的寬度確定如下所示：

首先，首爆區(qū)域ⅰ按照以下公式計(jì)算：

在步驟1中通過切割工程形成w寬的切割立槽，首爆區(qū)域ⅰ的寬度l1：

（式1）

式中：w—切割立槽寬度，m；l1—首爆區(qū)域ⅰ寬度，m；w—礦體寬度，m；h—分段高度，m；k—礦石松散系數(shù)；

求解得：

（式2）

為保證首爆區(qū)域ⅰ崩落礦石的流動性及出礦的便利性，在式（2）的基礎(chǔ)上減小0.5~1.0m，首爆區(qū)域ⅰ寬度l1：

（式3）

其次，其余分次爆破分區(qū)ⅱ-ⅵ根據(jù)式（1）的計(jì)算方法，那么有：

（式4）

式中：n—第n排分區(qū)；ln—第n排分區(qū)寬度，m；

第n排分次爆破分區(qū)寬度ln：

（式5）

步驟5：爆破采用現(xiàn)有的逐孔起爆微差爆破方法；

步驟6：通過在上盤底部區(qū)域預(yù)留部分崩落的散體壓角礦石，限制上盤巖體的移動，同時通過散體礦石緩慢地釋放上盤傳遞的應(yīng)力，逐步實(shí)現(xiàn)回采后的二次應(yīng)力平衡，通過分段鑿巖巷道控制出礦，保證松散礦石和礦體保留一定距離的間隙，切斷上盤應(yīng)力傳遞通過松散礦石傳遞到礦體，避免分段運(yùn)輸巷道受應(yīng)力集中而產(chǎn)生破壞，保證回采過程中分段運(yùn)輸巷道礦石運(yùn)輸?shù)陌踩?/p>

優(yōu)選的，步驟1中所述礦體的厚度為4-15m。

優(yōu)選的，步驟4中所述分次集中爆破分區(qū)的個數(shù)為3-6個。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供一種卸壓回采方法，具體針對的是無結(jié)塊性、無自燃性、急傾斜的中厚礦體分段空場法。利用中深孔分次爆破形成切割立槽，通過分次集中爆破在垂直方向沿階段高度上自上而下形成臺階狀卸壓槽，使空區(qū)頂板最大暴露面積期相對縮短，延長礦房的回采時間，確?；夭善诘牡V房穩(wěn)定；同時自上而下形成的臺階狀卸壓槽使運(yùn)輸巷道與空區(qū)的距離逐步縮短，確保運(yùn)輸巷道長時間處于在支撐壓力低應(yīng)力區(qū)，有利于回采過程中運(yùn)輸巷道的穩(wěn)定；另外通過多次集中爆破，采用逐孔微差爆破起爆技術(shù)，減少傳統(tǒng)作業(yè)多次爆破對巖體的擾動及損傷，提高爆破效率，加速礦房回采周期，提高出礦效率；通過出礦橫巷控制出礦，保證松散礦石和未崩落礦體保留一定的距離，既通過松散礦石支撐上盤，使得上盤的圍巖應(yīng)力通過崩落松散礦石逐步緩慢地釋放，同時又切斷了上盤應(yīng)力的傳遞路徑，促進(jìn)了上盤應(yīng)力的二次調(diào)整與平衡，避免了運(yùn)輸巷道處于應(yīng)力集中區(qū)，保障回采過程中礦石運(yùn)輸?shù)陌踩?/p>

附圖說明

圖1為本發(fā)明切割立槽的形成示意圖；

圖2為本發(fā)明首爆區(qū)域落礦示意圖；

圖3為本發(fā)明控制壓角出礦示意圖。

圖中：1.切割平巷、2.切割天井、3.切割立槽、4.運(yùn)輸巷道、5.分段鑿巖巷道、6.崩落礦石、7.上盤、8.下盤、9.卸壓槽、10.壓角礦石、11.應(yīng)力傳遞。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1-3所示，一種急傾斜中厚礦體分段空場法卸壓回采方法，該方法按照下述步驟進(jìn)行：

步驟1：在礦體布置切割平巷1、切割天井2和運(yùn)輸巷道4，以切割平巷1為作業(yè)空間，在切割平巷1內(nèi)鑿垂直于切割平巷1軸線方向的上向扇形中深炮孔，以切割天井2為自由面，通過分次爆破后形成切割立槽3；

步驟2：在礦體的垂直方向?qū)⒌V體劃分為3個分段；

步驟3：在步驟2的各分段內(nèi)，沿礦體走向，將礦體劃分為若干個采場；

步驟4：在步驟3中的采場回采過程中，每個采場劃分為ⅰ-ⅵ排的分次集中爆破分區(qū)，在分段鑿巖巷道5內(nèi)鑿垂直于分段鑿巖巷道5軸線方向的上向扇形中深炮孔，自上而下依次引爆分段內(nèi)的分次集中爆破分區(qū)，并首爆分段3的ⅰ、ⅱ分區(qū)和分段2的ⅰ分區(qū)，形成崩落礦石6，切斷上盤7應(yīng)力通過礦體向下盤8傳遞的路徑，在礦體垂直方向上形成臺階狀的卸壓槽9，實(shí)現(xiàn)卸壓式回采，其中ⅰ-ⅵ的分次集中爆破分區(qū)的寬度確定如下所示：

首先，首爆區(qū)域ⅰ按照以下公式計(jì)算：

在步驟1中通過切割工程形成w寬的切割立槽3，首爆區(qū)域ⅰ的寬度l1：

（式1）

式中：w—切割立槽寬度，m；l1—首爆區(qū)域ⅰ寬度，m；w—礦體寬度，m；h—分段高度，m；k—礦石松散系數(shù)；

求解得：

（式2）

為保證首爆區(qū)域ⅰ崩落礦石的流動性及出礦的便利性，在式（2）的基礎(chǔ)上減小0.5~1.0m，首爆區(qū)域ⅰ寬度l1：

（式3）

其次，其余分次爆破分區(qū)ⅱ-ⅵ根據(jù)式（1）的計(jì)算方法，那么有：

（式4）

式中：n—第n排分區(qū)；ln—第n排分區(qū)寬度，m；

第n排分次爆破分區(qū)寬度ln：

（式5）

步驟5：爆破采用現(xiàn)有的逐孔起爆微差爆破方法；

步驟6：通過在上盤7底部區(qū)域預(yù)留部分崩落的散體壓角礦石10，限制上盤7巖體的移動，同時通過散體礦石緩慢地釋放上盤7傳遞的應(yīng)力，逐步實(shí)現(xiàn)回采后的二次應(yīng)力平衡，通過分段鑿巖巷道5控制出礦，保證松散礦石和礦體保留一定距離的間隙，切斷上盤應(yīng)力傳遞11通過松散礦石傳遞到礦體，避免分段運(yùn)輸巷道4受應(yīng)力集中而產(chǎn)生破壞，保證回采過程中分段運(yùn)輸巷道4礦石運(yùn)輸?shù)陌踩?/p>