一种采用拱弧形顶柱结构的分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110778316A(43)申请公布日2020.02.11(21)申请号201911133931.8E21F15/00(2006.01)(22)申请日2019.11.19F42D3/04(2006.01)(71)申请人深圳市中金岭南有色金属股份有限公司地址518040广东省深圳市福田区深南大道6013号中国有色大厦23-26楼申请人中南大学广西中金岭南矿业有限责任公司(72)发明人董宪久叶永飞许毓海谢学斌刘益龙赵金三黄伟盟(74)专利代理机构长沙市融智专利事务所(普通合伙)43114代理人谢浪(51)Int.Cl.E21C41/16(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图4页(54)发明名称一种采用拱弧形顶柱结构的分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法(57)摘要本发明公开了一种采用拱弧形顶柱结构的分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法，采场顶部采用拱弧形顶柱结构，回采时沿采场高度，自上而下分段回采，回采完毕后从采场顶部采用高浓度尾砂胶结嗣后两次充填，其中，拱弧形顶柱结构是指顶柱的底面为拱弧形曲面。该方法将拱弧形顶柱结构运用至分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法，并形成了相应的顶柱结构体设计方法，解决了传统分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法采用平直梁板顶柱抗弯能力差以及接顶难的难题，充分发挥了岩石的承载能力，减少了顶柱厚度，增大了回收率。CN110778316ACN110778316A权利要求书1/2页1.一种采用拱弧形顶柱结构的分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法，其特征在于：采场顶部采用拱弧形顶柱结构，回采时沿采场高度，自上而下分段回采，回采完毕后从采场顶部采用高浓度尾砂胶结嗣后两次充填，其中，拱弧形顶柱结构是指顶柱的底面为拱弧形曲面。2.根据权利要求1所述的分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法，其特征在于，为保证顶柱结构拥有足够的稳定性，顶柱结构的各项参数确定方法如下：顶柱结构的拱弧曲面拱高h按下式进行计算：式中，f为顶柱岩石普式系数，a为采场长度；拱轴系数按下式确定：拱顶厚度d需满足下式其中，γ为顶柱结构上部充填体容重，μ为岩石泊松比，σt为岩石抗拉强度，b为采场宽度；拱弧形顶柱结构的顶柱厚度t由上述确定的拱顶厚度d和拱高h组成。3.根据权利要求1或2所述的分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法，其特征在于，采准工程布置如下：阶段运输平巷布置在矿体下盘接触线，并以此向上开凿行人天井，使其布置在矿体下盘，其中采场垂直走向布置时矿房和矿柱共用一个行人天井，分段凿岩巷道布置在矿体中央，并与行人天井通过石门连接。4.根据权利要求1或2所述的分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法，其特征在于，切割工程布置如下：切割天井布置在上盘矿体边界位置，作为采场前期拉切割槽的自由面，切割巷布置在矿体上盘边界内，与切割天井贯通，顶柱下的作业空间先由通风行人天井经石门沿采场长轴开凿的凿岩巷道，然后向两侧扩帮形成。5.根据权利要求1或2所述的分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法，其特征在于，顶柱曲面的形成是按预先设计好的形式由顶柱下的作业空间向上打浅孔逐次爆破形成，炮孔沿采场长轴呈抛物线分布，每次爆破可与下面分段同时进行，每次爆破的矿石，通过切割槽抛至采场底部。6.根据权利要求1或2所述的分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法，其特征在于，回采工程布置如下：采用深孔钻机在分段凿岩巷道中向上打扇形深孔，全部炮孔打完后，每次爆破3～5排孔，采用侧向崩矿后退式回采，即沿矿房长度切割槽一侧向另一侧后退式回采，回采时，沿采场高度自上而下分段进行，采矿工作线呈直线或正台阶形状，崩落的矿石借重力落到矿房底部，经斗穿溜到电耙巷，再经过溜井转移至阶段运输平巷。7.根据权利要求1或2所述的分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法，其特征在于，二次充填时，需要保证第一次充填沉缩空区在顶柱结构的拱形区域内，且第二次充填浓度比第一次高。2CN110778316A权利要求书2/2页8.根据权利要求7所述的分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法，其特征在于，充填工程布置如下：顶柱结构的顶部中央设有充填井，两侧设有切割天井和行人天井，第一次充填时，充填管道布置在充填井、切割天井和行人天井三处，实行三向充填，当料浆充至顶柱结构拱圈区域时，用挡墙将切割天井和行人天井进行封闭，并只留充填井一处进行高位充填直至充满；第二次充填是在第一次充填后间隔一周以上进行，充填下料口依然是充填井，充填时可多个采场集中进行。9.根据权利要求1或2所述的分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法，其特征在于，当采场沿走向布置时采场长度a控制在40～60m，采场宽度b按矿体厚度取；当采场垂直走向布置时，采场长度a按照矿体厚度选取，采场宽度b控制在10～20m。10.根据权利要求1或2所述的分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法