權(quán)利要求

1.地下礦體的開采方法，其特征在于，包括如下步驟： S1、劃分中段、盤區(qū)、采場：將待開采的地下礦體自上而下劃分為若干個中段；其中，各中段的頂部規(guī)劃有用作該中段的中段頂柱(7)的礦體，各中段的底部規(guī)劃有用作該中段的中段底柱(8)的礦體； 各中段內(nèi)規(guī)劃有若干用作該中段的垂直走向盤區(qū)間柱(9)的礦體，各中段內(nèi)分別規(guī)劃有至少1組沿礦體走向延伸的沿走向隔離間柱(10)，各中段的垂直走向盤區(qū)間柱(9)和沿走向隔離間柱(10)一起將相應(yīng)中段的礦體劃分為呈陣列式分布的多個盤區(qū)； 將各盤區(qū)沿礦體走向劃分為多個依次相間分布的一步驟采場(13)和二步驟采場(14)；優(yōu)選地，同一個盤區(qū)內(nèi)采場的數(shù)量為4-8個； S2、在各中段的礦體上盤的脈外沿礦體走向設(shè)置上盤中段無軌巷道(2)，在各中段的礦體下盤的脈外沿礦體走向設(shè)置下盤中段無軌巷道(1)；其中，各中段頂柱(7)所在高度位置均設(shè)有上盤中段無軌巷道(2)和下盤中段無軌巷道(1)，各中段底柱(8)所在高度位置均設(shè)有上盤中段無軌巷道(2)和下盤中段無軌巷道(1)； 在礦體上盤的脈外設(shè)置與各上盤中段無軌巷道(2)連通的若干上盤溜井(6)，在礦體下盤的脈外設(shè)置與各下盤中段無軌巷道(1)連通的若干下盤溜井(5)； 從各上盤中段無軌巷道(2)向礦體掘進(jìn)，形成若干第一無軌聯(lián)絡(luò)道(4)； 從各下盤中段無軌巷道(1)向礦體掘進(jìn)，形成若干第二無軌聯(lián)絡(luò)道(3)； 在各盤區(qū)的礦巖分界處開設(shè)1條沿礦體長度方向延伸的鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道(16)，所述鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道(16)通過相應(yīng)無軌聯(lián)絡(luò)道與相應(yīng)中段頂柱(7)對應(yīng)的無軌巷道連通； 在各盤區(qū)的礦巖分界處開設(shè)1條沿礦體長度方向延伸的出礦聯(lián)絡(luò)道(18)，所述出礦聯(lián)絡(luò)道(18)通過相應(yīng)無軌聯(lián)絡(luò)道與相應(yīng)中段底柱(8)對應(yīng)的無軌巷道連通；其中，出礦聯(lián)絡(luò)道(18)與相應(yīng)中段底柱(8)對應(yīng)的無軌巷道之間的無軌聯(lián)絡(luò)道由出礦聯(lián)絡(luò)道(18)至該中段底柱(8)傾斜向下設(shè)置； S3、在某一中段，自鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道(16)沿垂直礦體走向掘進(jìn)至規(guī)劃的沿走向隔離間柱(10)所在位置，形成垂向鑿巖硐室(17)；再從垂向鑿巖硐室(17)沿礦體走向掘進(jìn)，在規(guī)劃的沿走向隔離間柱(10)的頂部形成沿走向鑿巖硐室； 自出礦聯(lián)絡(luò)道(18)沿垂直礦體走向掘進(jìn)至規(guī)劃的沿走向隔離間柱(10)所在位置，形成垂直走向切割平巷(19)；再從垂直走向切割平巷(19)的端部沿礦體走向掘進(jìn)，在規(guī)劃的沿走向隔離間柱(10)的底部形成沿走向切割平巷(22)；然后對垂直走向切割平巷(19)和沿走向切割平巷(22)進(jìn)行擴(kuò)幫處理，形成底部出礦平底結(jié)構(gòu)； 對規(guī)劃的沿走向隔離間柱(10)區(qū)域的礦體進(jìn)行回采，形成沿走向隔離間柱采空區(qū)；再對所述沿走向隔離間柱采空區(qū)采用尾砂膠結(jié)填充，養(yǎng)護(hù)，形成沿走向隔離間柱(10)； S4、在所述沿走向隔離間柱(10)的頂部沿礦體走向掘進(jìn)，形成間柱鑿巖聯(lián)絡(luò)道(11)； 由間柱鑿巖聯(lián)絡(luò)道(11)分別向兩側(cè)的盤區(qū)掘進(jìn)，形成若干采場聯(lián)絡(luò)道(12)； S5、組合式同步回采與填充：自各盤區(qū)的鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道(16)沿垂直礦體走向掘進(jìn)至所述沿走向隔離間柱(10)所在位置，在準(zhǔn)備回采的一步驟采場(13)的頂部形成垂向鑿巖硐室(17)；自各盤區(qū)的出礦聯(lián)絡(luò)道(18)沿垂直礦體走向掘進(jìn)至沿走向隔離間柱(10)所在位置，在準(zhǔn)備回采的一步驟采場(13)的底部形成垂直走向切割平巷(19)，擴(kuò)幫，形成底部出礦平底結(jié)構(gòu)；其中，在礦體的水平厚度方向相鄰的上盤區(qū)和下盤區(qū)的所述準(zhǔn)備回采的一步驟采場(13)的總數(shù)至少為2個，且均位于礦體長度方向的不同位置； 對準(zhǔn)備回采的各一步驟采場(13)同時進(jìn)行回采，形成垂直走向采空區(qū)；再對所述垂直走向采空區(qū)采用尾砂膠結(jié)填充，養(yǎng)護(hù)，形成一步驟采場填充體； S6、自各盤區(qū)的鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道(16)沿垂直礦體走向掘進(jìn)至所述沿走向隔離間柱(10)所在位置，在準(zhǔn)備回采的二步驟采場(14)的頂部形成垂向鑿巖硐室(17)；自各盤區(qū)的出礦聯(lián)絡(luò)道(18)沿垂直礦體走向掘進(jìn)至沿走向隔離間柱(10)所在位置，在準(zhǔn)備回采的二步驟采場(14)的底部形成垂直走向切割平巷(19)，擴(kuò)幫，形成底部出礦平底結(jié)構(gòu)；其中，在礦體的水平厚度方向相鄰的上盤區(qū)和下盤區(qū)的所述準(zhǔn)備回采的二步驟采場(14)的總數(shù)至少為2個，且均位于礦體長度方向的不同位置； 對準(zhǔn)備回采的各二步驟采場(14)同時進(jìn)行回采，形成垂直走向采空區(qū)；再對所述垂直走向采空區(qū)采用尾砂膠結(jié)填充，養(yǎng)護(hù)，形成二步驟采場填充體； S7、重復(fù)S5和S6，直至完成該中段所有采場的回采和填充； S8、重復(fù)S3-S7，完成其他中段的回采和填充。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采方法，其特征在于，S1中，中段的高度為60-150m；所述中段頂柱(7)的厚度為8-12m，中段底柱(8)的厚度為8-12m。 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采方法，其特征在于，同一中段內(nèi)，相鄰的垂直走向盤區(qū)間柱(9)之間的距離為100-200m，垂直走向盤區(qū)間柱(9)的厚度為10-20m，垂直走向盤區(qū)間柱(9)的長度與相應(yīng)位置的礦體的水平厚度相同。 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采方法，其特征在于，同一中段內(nèi)，盤區(qū)在垂直礦體走向方向的長度為70-150m，沿走向隔離間柱(10)的厚度為15-25m。 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采方法，其特征在于，一步驟采場(13)在礦體走向方向的寬度為10～15m，二步驟采場(14)在礦體走向方向的寬度為15～20m，一步驟采場(13)在礦體走向方向的寬度小于二步驟采場(14)在礦體走向方向的寬度。 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采方法，其特征在于，在各中段的礦體上盤和下盤的脈外15-20m處沿礦體走向分別設(shè)置上盤中段無軌巷道(2)和下盤中段無軌巷道(1)。 7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采方法，其特征在于，上盤溜井(6)和下盤溜井(5)的數(shù)量均為多個，其分別沿礦體長度方向依次分布；相鄰上盤溜井(6)之間的距離為200-300m，相鄰下盤溜井(5)之間的距離為200-300m。 8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采方法，其特征在于，沿走向隔離間柱(10)的底部往上5-10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3MPa，沿走向隔離間柱(10)的頂部往下5-10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3Mpa，沿走向隔離間柱(10)的其他區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度為2.0-2.5Mpa。 9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采方法，其特征在于，采場聯(lián)絡(luò)道(12)設(shè)置于相鄰2個采場的交界處。 10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采方法，其特征在于，一步驟采場填充體的底部往上5-10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3Mpa，一步驟采場填充體的頂部往下5-10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3Mpa，一步驟采場填充體的其他區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度為2.0-2.5MPa； 二步驟采場填充體的底部往上5-10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3Mpa，二步驟采場填充體的頂部往下5-10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3Mpa，二步驟采場填充體的其他區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度為0.5-1.0MPa。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種地下礦體的開采方法，尤其涉及一種適用于極厚礦體的開采方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著我國大型礦床勘探成果不斷取得突破，礦山大規(guī)模開采已成為必然趨勢。大型礦床一般礦體厚大，極厚礦體厚度可達(dá)150m以上。常規(guī)采礦方法一般將礦體沿走向按60～100m劃分若干盤區(qū)，盤區(qū)內(nèi)垂直礦體走向布置4～6個采場。此類采礦方法由于盤區(qū)內(nèi)采場數(shù)量少，各采場回采相互制約，盤區(qū)產(chǎn)能受限；礦體厚度較大時采場和充填體側(cè)面暴露面積過大，容易引起采場和充填體失穩(wěn)，威脅作業(yè)人員與設(shè)備的安全；切割天井、集礦塹溝等采切工程布置復(fù)雜，工程量大，前期準(zhǔn)備時間長，嚴(yán)重制約了超大規(guī)模礦山安全高效開發(fā)水平。

中國發(fā)明專利說明書CN102704934B公開了一種適于大型地下礦山開采的嗣后充填采礦方法。利用盤區(qū)空場嗣后充填的開采方法，對井下礦段劃分成盤區(qū)開采，盤區(qū)內(nèi)劃分連續(xù)采場進(jìn)行回采，利用尾砂對整個盤區(qū)內(nèi)采空區(qū)進(jìn)行充填處理，然而，其僅可同時對一個盤區(qū)進(jìn)行作業(yè)，采礦效率較低；且對于極厚礦體開采時，存在采場頂板暴露面積過大，安全風(fēng)險較高的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種安全高效的地下礦體的開采方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種地下礦體的開采方法，包括如下步驟：

S1、劃分中段、盤區(qū)、采場：將待開采的地下礦體自上而下劃分為若干個中段；其中，各中段的頂部規(guī)劃有用作該中段的中段頂柱的礦體，各中段的底部規(guī)劃有用作該中段的中段底柱的礦體；

各中段內(nèi)規(guī)劃有若干用作該中段的垂直走向盤區(qū)間柱的礦體，各中段內(nèi)分別規(guī)劃有至少1組沿礦體走向延伸的沿走向隔離間柱，各中段的垂直走向盤區(qū)間柱和沿走向隔離間柱一起將相應(yīng)中段的礦體劃分為呈陣列式分布的多個盤區(qū)；

將各盤區(qū)沿礦體走向劃分為多個依次相間分布的一步驟采場和二步驟采場；優(yōu)選地，同一個盤區(qū)內(nèi)采場的數(shù)量為4-8個；

S2、在各中段的礦體上盤的脈外沿礦體走向設(shè)置上盤中段無軌巷道，在各中段的礦體下盤的脈外沿礦體走向設(shè)置下盤中段無軌巷道；其中，各中段頂柱所在高度位置均設(shè)有上盤中段無軌巷道和下盤中段無軌巷道，各中段底柱所在高度位置均設(shè)有上盤中段無軌巷道和下盤中段無軌巷道；

在礦體上盤的脈外設(shè)置與各上盤中段無軌巷道連通的若干上盤溜井，在礦體下盤的脈外設(shè)置與各下盤中段無軌巷道連通的若干下盤溜井；

從各上盤中段無軌巷道向礦體掘進(jìn)，形成若干第一無軌聯(lián)絡(luò)道；進(jìn)一步地，其中，上盤中段無軌巷道和沿走向隔離間柱之間的各盤區(qū)外分別至少對應(yīng)設(shè)有2條第一無軌聯(lián)絡(luò)道；

從各下盤中段無軌巷道向礦體掘進(jìn)，形成若干第二無軌聯(lián)絡(luò)道；進(jìn)一步地，其中，下盤中段無軌巷道和沿走向隔離間柱之間的各盤區(qū)外分別至少對應(yīng)設(shè)有2條第二無軌聯(lián)絡(luò)道；

在各盤區(qū)的礦巖分界處開設(shè)1條沿礦體長度方向延伸的鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道，所述鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道通過相應(yīng)無軌聯(lián)絡(luò)道與相應(yīng)中段頂柱對應(yīng)的無軌巷道連通；

在各盤區(qū)的礦巖分界處開設(shè)1條沿礦體長度方向延伸的出礦聯(lián)絡(luò)道，所述出礦聯(lián)絡(luò)道通過相應(yīng)無軌聯(lián)絡(luò)道與相應(yīng)中段底柱對應(yīng)的無軌巷道連通；其中，出礦聯(lián)絡(luò)道與相應(yīng)中段底柱對應(yīng)的無軌巷道之間的無軌聯(lián)絡(luò)道由出礦聯(lián)絡(luò)道至該中段底柱傾斜向下設(shè)置；

S3、構(gòu)建沿走向隔離間柱：在某一中段，自鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道沿垂直礦體走向掘進(jìn)至規(guī)劃的沿走向隔離間柱所在位置，形成垂向鑿巖硐室；再從垂向鑿巖硐室沿礦體走向掘進(jìn)，在規(guī)劃的沿走向隔離間柱的頂部形成沿走向鑿巖硐室；

自出礦聯(lián)絡(luò)道沿垂直礦體走向掘進(jìn)至規(guī)劃的沿走向隔離間柱所在位置，形成垂直走向切割平巷；再從垂直走向切割平巷的端部沿礦體走向掘進(jìn)，在規(guī)劃的沿走向隔離間柱的底部形成沿走向切割平巷；然后對垂直走向切割平巷和沿走向切割平巷進(jìn)行擴(kuò)幫處理，形成底部出礦平底結(jié)構(gòu)；

對規(guī)劃的沿走向隔離間柱區(qū)域的礦體進(jìn)行回采，形成沿走向隔離間柱采空區(qū)；再對所述沿走向隔離間柱采空區(qū)采用尾砂膠結(jié)填充，養(yǎng)護(hù)，形成沿走向隔離間柱；

S4、在所述沿走向隔離間柱的頂部沿礦體走向掘進(jìn)，形成間柱鑿巖聯(lián)絡(luò)道；

由間柱鑿巖聯(lián)絡(luò)道分別向兩側(cè)的盤區(qū)掘進(jìn)，形成若干采場聯(lián)絡(luò)道；

S5、組合式同步回采與填充：自各盤區(qū)的鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道沿垂直礦體走向掘進(jìn)至所述沿走向隔離間柱所在位置，在準(zhǔn)備回采的一步驟采場的頂部形成垂向鑿巖硐室；自各盤區(qū)的出礦聯(lián)絡(luò)道沿垂直礦體走向掘進(jìn)至沿走向隔離間柱所在位置，在準(zhǔn)備回采的一步驟采場的底部形成垂直走向切割平巷，擴(kuò)幫，形成底部出礦平底結(jié)構(gòu)；其中，在礦體的水平厚度方向相鄰的上盤區(qū)和下盤區(qū)的所述準(zhǔn)備回采的一步驟采場的總數(shù)至少為2個，且均位于礦體長度方向的不同位置；

對準(zhǔn)備回采的各一步驟采場同時進(jìn)行回采，形成垂直走向采空區(qū)；再對所述垂直走向采空區(qū)采用尾砂膠結(jié)填充，養(yǎng)護(hù)，形成一步驟采場填充體；

S6、自各盤區(qū)的鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道沿垂直礦體走向掘進(jìn)至所述沿走向隔離間柱所在位置，在準(zhǔn)備回采的二步驟采場的頂部形成垂向鑿巖硐室；自各盤區(qū)的出礦聯(lián)絡(luò)道沿垂直礦體走向掘進(jìn)至沿走向隔離間柱所在位置，在準(zhǔn)備回采的二步驟采場的底部形成垂直走向切割平巷，擴(kuò)幫，形成底部出礦平底結(jié)構(gòu)；其中，在礦體的水平厚度方向相鄰的上盤區(qū)和下盤區(qū)的所述準(zhǔn)備回采的二步驟采場的總數(shù)至少為2個，且均位于礦體長度方向的不同位置；

對準(zhǔn)備回采的各二步驟采場同時進(jìn)行回采，形成垂直走向采空區(qū)；再對所述垂直走向采空區(qū)采用尾砂膠結(jié)填充，養(yǎng)護(hù)，形成二步驟采場填充體；

S7、重復(fù)S5和S6，直至完成該中段所有采場的回采和填充；

S8、重復(fù)S3-S7，完成其他中段的回采和填充。

進(jìn)一步地，S1中，中段的高度為60-150m；所述中段頂柱的厚度為8-12m，中段底柱的厚度為8-12m。

進(jìn)一步地，同一中段內(nèi)，相鄰的垂直走向盤區(qū)間柱之間的距離為100-200m，垂直走向盤區(qū)間柱的厚度為10-20m，垂直走向盤區(qū)間柱的長度與相應(yīng)位置的礦體的水平厚度相同。

進(jìn)一步地，同一中段內(nèi)，盤區(qū)在垂直礦體走向方向的長度為70-150m，沿走向隔離間柱的厚度為15-20m。

進(jìn)一步地，一步驟采場在礦體走向方向的寬度為10～15m，二步驟采場在礦體走向方向的寬度為15～25m，一步驟采場在礦體走向方向的寬度小于二步驟采場在礦體走向方向的寬度。

進(jìn)一步地，在各中段的礦體上盤和下盤的脈外15-20m處沿礦體走向分別設(shè)置上盤中段無軌巷道和下盤中段無軌巷道。

進(jìn)一步地，上盤溜井和下盤溜井的數(shù)量均為多個，其分別沿礦體長度方向依次分布；相鄰上盤溜井之間的距離為200-300m，相鄰下盤溜井之間的距離為200-300m。進(jìn)一步地，溜井高度為180m-300m。

進(jìn)一步地，沿走向隔離間柱的底部往上5-10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3MPa，沿走向隔離間柱的頂部往下5-10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3Mpa，沿走向隔離間柱的其他區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度為2.0-2.5Mpa。

進(jìn)一步地，采場聯(lián)絡(luò)道設(shè)置于相鄰2個采場的交界處。如此，1條采場聯(lián)絡(luò)道可作為兩個采場人員、材料、設(shè)備通行共用的通道，有助于減少采切工程量，同時作為鑿巖硐室安全出口。

進(jìn)一步地，一步驟采場填充體的底部往上5-10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3Mpa，一步驟采場填充體的頂部往下5-10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3Mpa，一步驟采場填充體的其他區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度為2.0-2.5MPa；

二步驟采場填充體的底部往上5-10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3Mpa，二步驟采場填充體的頂部往下5-10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3Mpa，二步驟采場填充體的其他區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度為0.5-1.0MPa。按兩步驟回采，并合理控制填充體的強(qiáng)度，可節(jié)約填充所需膠料，降低填充成本。

進(jìn)一步地，S3中，在規(guī)劃的沿走向隔離間柱的頂部構(gòu)建沿走向鑿巖硐室時，每次構(gòu)建的沿走向鑿巖硐室的長度為2-3個盤區(qū)所對應(yīng)的礦體長度。

進(jìn)一步地，S3中，沿走向切割平巷的高度為3～5m，寬度為3～5m，長度與其上方的沿走向鑿巖硐室的長度一致?？蛇x地，采用水平淺孔將沿走向切割平巷擴(kuò)幫至沿走向隔離間柱的寬度。

可選地，S3中，以底部出礦平底結(jié)構(gòu)為自由面，自下而上呈“品”字形梯段式爆破落礦。采用3～6m 3斗容的遙控鏟運(yùn)機(jī)將崩落礦石鏟運(yùn)至溜井。

可選地，S5、S6中，在垂向鑿巖硐室內(nèi)往下按一定網(wǎng)度施工垂直向下大直徑深孔；以底部出礦平底結(jié)構(gòu)為自由面，自下而上呈“品”字形梯段式爆破落礦。采用3～6m 3斗容的遙控鏟運(yùn)機(jī)將崩落礦石鏟運(yùn)至溜井。

可選地，垂直走向切割平巷的高度為3-5m，寬度為3-5m?？蛇x地，采用水平淺孔將垂直走向切割平巷擴(kuò)幫至相應(yīng)采場的設(shè)計(jì)寬度。

可選地，待開采的地下礦體為極厚礦體，地下礦體的厚度≥150m。更進(jìn)一步地，所述極厚礦體為傾斜或急傾斜，礦巖抗壓強(qiáng)度達(dá)80～100MPa的礦體。

本發(fā)明通過設(shè)置垂直走向盤區(qū)間柱和沿走向隔離間柱，將待開采的礦體劃分為陣列式盤區(qū)單元，盤區(qū)群內(nèi)多個采場組合式同時回采，采切工程集約共用，沿走向隔離間柱回收充填再造，充填體強(qiáng)度差異化按需設(shè)計(jì)，大大提高礦體回采效率和資源回收率，簡化了采切工程布置方式，降低了生產(chǎn)成本和勞動強(qiáng)度，且可避免采場頂板暴露面積過大，有助于實(shí)現(xiàn)超大規(guī)模礦山極厚礦體的安全高效開采。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)盤區(qū)綜合回采能力提高50％～100％，礦石資源回收率提高5％～10％，采切工程量降低15％～30％，生產(chǎn)成本降低20％～30％，最終實(shí)現(xiàn)超大規(guī)模礦山極厚礦體安全高效低成本開采。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種開采過程中地下礦體的2個中段的沿與礦體長度方向平行的豎直平面的剖視圖。

圖2是沿圖1中B-B線的剖面示意圖。

圖3是構(gòu)建沿走向隔離間柱的過程中沿圖1中C-C線的剖面示意圖。

圖4是進(jìn)行組合式同步回采與填充過程中沿圖1中C-C線的剖面示意圖。

圖5是沿圖1中D-D線的剖面示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。為敘述方便，下文中如出現(xiàn)“上”、“下”、“左”、“右”字樣，僅表示與附圖本身的上、下、左、右方向一致，并不對結(jié)構(gòu)起限定作用。

對比例1

在本對比例中，某鐵礦山生產(chǎn)規(guī)模500萬t/a，屬于超大型地下開采金屬礦山，礦體厚度80～220m，大部分為厚度150m以上的極厚礦體。原設(shè)計(jì)采礦方法為常規(guī)階段空場嗣后充填采礦法，沿礦體走向劃分盤區(qū)，盤區(qū)寬度100m，厚度為礦體厚度，盤區(qū)內(nèi)沿礦體垂直走向布置采場，采場高為中段高度90m，寬度10m，隔三采一。底部采用集礦塹溝和出礦進(jìn)路，側(cè)向崩礦，受出礦進(jìn)路尺寸限制，采用3m 3斗容鏟運(yùn)機(jī)出礦，回采結(jié)束后采用尾砂膠結(jié)充填，采場綜合生產(chǎn)能力300～350t/d。由于沿礦體走向沒有設(shè)置間柱，隨著充填體養(yǎng)護(hù)過程中發(fā)生一定幅度的沉縮，大面積未接頂?shù)捻敯蹇赡苤饾u失去支撐而產(chǎn)生斷裂冒落，造成地表發(fā)生沉降，危及建構(gòu)筑物安全，尤其在生產(chǎn)后期影響范圍不斷擴(kuò)大，安全風(fēng)險更為突出。

實(shí)施例1

在本實(shí)施例中，某鐵礦山生產(chǎn)規(guī)模500萬t/a，屬于超大型地下開采金屬礦山，礦體厚度80～220m，大部分為厚度150m以上的極厚礦體。

參考圖1至圖5，本實(shí)施例中極厚礦體采礦方法主要包括以下步驟：

S1、劃分中段、盤區(qū)、采場：將待開采的地下礦體自上而下劃分為若干個中段；其中，中段的高度為90m，各中段的頂部規(guī)劃有用作該中段的中段頂柱7的礦體，各中段的底部規(guī)劃有用作該中段的中段底柱8的礦體；中段頂柱7與中段底柱8的厚度均為10m；

各中段內(nèi)規(guī)劃有若干用作該中段的垂直走向盤區(qū)間柱9的礦體，對于厚度150m以上的極厚礦體，在各中段內(nèi)分別規(guī)劃有1組沿礦體走向延伸的沿走向隔離間柱10，各中段的垂直走向盤區(qū)間柱9和沿走向隔離間柱10一起將相應(yīng)中段的礦體劃分為呈陣列式分布的多個盤區(qū)；

將各盤區(qū)沿礦體走向劃分為多個依次相間分布的一步驟采場13(3個)和二步驟采場14(3個)；同一個盤區(qū)內(nèi)采場的數(shù)量為6個；

S2、在各中段的礦體上盤的脈外20m處沿礦體走向設(shè)置上盤中段無軌巷道2，在各中段的礦體下盤的脈外沿礦體走向設(shè)置下盤中段無軌巷道1；其中，各中段頂柱7所在高度位置均設(shè)有上盤中段無軌巷道2和下盤中段無軌巷道1，各中段底柱8所在高度位置均設(shè)有上盤中段無軌巷道2和下盤中段無軌巷道1；

在礦體上盤的脈外設(shè)置與各上盤中段無軌巷道2連通的若干上盤溜井6，在礦體下盤的脈外設(shè)置與各下盤中段無軌巷道1連通的若干下盤溜井5；

從各上盤中段無軌巷道2向礦體掘進(jìn)，形成若干第一無軌聯(lián)絡(luò)道4；其中，上盤中段無軌巷道2和沿走向隔離間柱10之間的各盤區(qū)外分別對應(yīng)設(shè)有2條第一無軌聯(lián)絡(luò)道4；

從各下盤中段無軌巷道1向礦體掘進(jìn)，形成若干第二無軌聯(lián)絡(luò)道3；其中，下盤中段無軌巷道1和沿走向隔離間柱10之間的各盤區(qū)外分別對應(yīng)設(shè)有2條第二無軌聯(lián)絡(luò)道3；

在各盤區(qū)的礦巖分界處開設(shè)1條沿礦體長度方向延伸的鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道16，所述鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道16通過相應(yīng)無軌聯(lián)絡(luò)道與相應(yīng)中段頂柱7對應(yīng)的無軌巷道連通；如此，上盤的鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道16、第一無軌聯(lián)絡(luò)道、上盤中段無軌巷道2依次連通，下盤的鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道16、第二無軌聯(lián)絡(luò)道3、下盤中段無軌巷道1依次連通；

在各盤區(qū)的礦巖分界處開設(shè)1條沿礦體長度方向延伸的出礦聯(lián)絡(luò)道18，作為進(jìn)出盤區(qū)內(nèi)各采場的統(tǒng)一聯(lián)絡(luò)通道。所述出礦聯(lián)絡(luò)道18通過相應(yīng)無軌聯(lián)絡(luò)道與相應(yīng)中段底柱8對應(yīng)的無軌巷道連通；其中，出礦聯(lián)絡(luò)道18與相應(yīng)中段底柱8對應(yīng)的無軌巷道之間的無軌聯(lián)絡(luò)道由出礦聯(lián)絡(luò)道18至該中段底柱8傾斜向下設(shè)置，如此，可便于裝載礦石的重車等運(yùn)輸設(shè)備節(jié)能地運(yùn)行，降低采礦成本；

S3、在某一中段，自鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道16沿垂直礦體走向掘進(jìn)至規(guī)劃的沿走向隔離間柱10所在位置，形成垂向鑿巖硐室17；再從垂向鑿巖硐室17沿礦體走向掘進(jìn)，在規(guī)劃的沿走向隔離間柱10的頂部形成沿走向鑿巖硐室；

自出礦聯(lián)絡(luò)道18沿垂直礦體走向掘進(jìn)至規(guī)劃的沿走向隔離間柱10所在位置，形成垂直走向切割平巷19；再從垂直走向切割平巷19的端部沿礦體走向掘進(jìn)，在規(guī)劃的沿走向隔離間柱10的底部形成沿走向切割平巷22；然后對垂直走向切割平巷19和沿走向切割平巷22采用水平淺孔進(jìn)行擴(kuò)幫處理，形成底部出礦平底結(jié)構(gòu)；

對規(guī)劃的沿走向隔離間柱10區(qū)域的礦體進(jìn)行回采，具體地，在垂向鑿巖硐室17中采用高壓潛孔鉆機(jī)按一定網(wǎng)度施工大直徑深孔15，在大直徑深孔中按不耦合裝藥結(jié)構(gòu)填塞爆破藥卷，以底部出礦平底結(jié)構(gòu)為自由面，自下而上呈“品”字形梯段式爆破落礦。采用6m 3斗容的遙控鏟運(yùn)機(jī)將崩落礦石鏟運(yùn)至中段盤區(qū)溜井，最終形成沿走向隔離間柱采空區(qū)；再對所述沿走向隔離間柱采空區(qū)采用尾砂膠結(jié)填充，養(yǎng)護(hù)至設(shè)計(jì)強(qiáng)度，形成沿走向隔離間柱10；

S4、在所述沿走向隔離間柱10的頂部沿礦體走向掘進(jìn)，形成間柱鑿巖聯(lián)絡(luò)道11；

由間柱鑿巖聯(lián)絡(luò)道11分別向兩側(cè)的盤區(qū)掘進(jìn)，形成若干采場聯(lián)絡(luò)道12；

S5、組合式同步回采與填充：自各盤區(qū)的鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道16沿垂直礦體走向掘進(jìn)至所述沿走向隔離間柱10所在位置，在準(zhǔn)備回采的一步驟采場13的頂部形成垂向鑿巖硐室17；自各盤區(qū)的出礦聯(lián)絡(luò)道18沿垂直礦體走向掘進(jìn)至沿走向隔離間柱10所在位置，在準(zhǔn)備回采的一步驟采場13的底部形成垂直走向切割平巷19，采用水平淺孔擴(kuò)幫，形成底部出礦平底結(jié)構(gòu)；其中，在礦體的水平厚度方向相鄰的上盤區(qū)和下盤區(qū)的所述準(zhǔn)備回采的一步驟采場13的總數(shù)至少為2個，且均位于礦體長度方向的不同位置；

對準(zhǔn)備回采的各一步驟采場13同時進(jìn)行回采，具體地，在相應(yīng)垂向鑿巖硐室17內(nèi)往下施工垂直下向大直徑深孔15，在大直徑深礦中按不耦合裝藥結(jié)構(gòu)填塞爆破藥卷，以底部出礦平底結(jié)構(gòu)為自由面，自下而上呈“品”字形梯段式爆破落礦。采用6m 3斗容的遙控鏟運(yùn)機(jī)將崩落礦石鏟運(yùn)至中段盤區(qū)溜井，形成一步驟垂直走向采空區(qū)；再對所述垂直走向采空區(qū)采用尾砂膠結(jié)填充，養(yǎng)護(hù)，形成一步驟采場填充體；

S6、自各盤區(qū)的鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道16沿垂直礦體走向掘進(jìn)至所述沿走向隔離間柱10所在位置，在準(zhǔn)備回采的二步驟采場14的頂部形成垂向鑿巖硐室17；自各盤區(qū)的出礦聯(lián)絡(luò)道18沿垂直礦體走向掘進(jìn)至沿走向隔離間柱10所在位置，在準(zhǔn)備回采的二步驟采場14的底部形成垂直走向切割平巷19，擴(kuò)幫，形成底部出礦平底結(jié)構(gòu)；其中，在礦體的水平厚度方向相鄰的上盤區(qū)和下盤區(qū)的所述準(zhǔn)備回采的二步驟采場14的總數(shù)至少為2個，且均位于礦體長度方向的不同位置；

對準(zhǔn)備回采的各二步驟采場14同時進(jìn)行回采，具體地，在相應(yīng)垂向鑿巖硐室17內(nèi)往下施工垂直下向大直徑深孔15，在大直徑深礦中按不耦合裝藥結(jié)構(gòu)填塞爆破藥卷，以底部出礦平底結(jié)構(gòu)為自由面，自下而上呈“品”字形梯段式爆破落礦。采用6m 3斗容的遙控鏟運(yùn)機(jī)將崩落礦石鏟運(yùn)至中段盤區(qū)溜井，形成二步驟垂直走向采空區(qū)；再對所述垂直走向采空區(qū)采用尾砂膠結(jié)填充，養(yǎng)護(hù)，形成二步驟采場填充體；

S7、重復(fù)S5和S6，直至完成該中段所有采場的回采和填充；

S8、重復(fù)S3-S7，完成其他中段的回采和填充；

垂直走向盤區(qū)間柱9作為支撐各中段采場頂板圍巖的永久礦柱，不作回收。

同一中段內(nèi)，相鄰的垂直走向盤區(qū)間柱9之間的距離為140m，垂直走向盤區(qū)間柱9的厚度為20m，垂直走向盤區(qū)間柱9的長度與相應(yīng)位置的礦體的水平厚度相同。

同一中段內(nèi)，盤區(qū)在垂直礦體走向方向的長度為70-100m，沿走向隔離間柱10的厚度為20m。

一步驟采場13在礦體走向方向的寬度為15m，二步驟采場14在礦體走向方向的寬度為25m，一步驟采場13在礦體走向方向的寬度小于二步驟采場14在礦體走向方向的寬度。

在各中段的礦體上盤和下盤的脈外20m處沿礦體走向分別設(shè)置上盤中段無軌巷道2和下盤中段無軌巷道1。

上盤溜井6和下盤溜井5的數(shù)量均為多個，其分別沿礦體長度方向依次分布；相鄰上盤溜井6之間的距離為280m，相鄰下盤溜井5之間的距離為280m。三個中段共用一組盤區(qū)溜井，盤區(qū)溜井高度300m。

沿走向隔離間柱10的底部往上10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3MPa，沿走向隔離間柱10的頂部往下10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3Mpa，沿走向隔離間柱10的其他區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度為2.0Mpa。

采場聯(lián)絡(luò)道12設(shè)置于相鄰2個采場的交界處。

一步驟采場填充體的底部往上10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3Mpa，一步驟采場填充體的頂部往下10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3Mpa，一步驟采場填充體的其他區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度為2.0MPa；

二步驟采場填充體的底部往上10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3Mpa，二步驟采場填充體的頂部往下10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3Mpa，二步驟采場填充體的其他區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度為0.6MPa。通過對一步驟采場填充體和二步驟采場填充體的差異化設(shè)計(jì)，既可滿足承載需要，又可節(jié)約構(gòu)建填充體所需消耗的膠料的量，有助于降低成本。

采用以上技術(shù)方案可實(shí)現(xiàn)如下有益效果：

(1)通過設(shè)置垂直走向盤區(qū)間柱和沿走向隔離間柱，將極厚礦體劃分為陣列式盤區(qū)單元，垂直走向盤區(qū)間柱9兩側(cè)的2個相鄰盤區(qū)內(nèi)至少三個采場同時回采，搭配采用底部平底結(jié)構(gòu)和遙控鏟運(yùn)機(jī)出礦，與對比例1相比，單個采場綜合生產(chǎn)能力可達(dá)到450～500t/d，盤區(qū)綜合回采能力提高110％。

(2)盤區(qū)和采場的采切工程集約共用，采切工程量降低20％。

(3)由于設(shè)置沿走向隔離間柱，使垂直走向盤區(qū)間柱跨度得以增加，減少了垂直走向盤區(qū)間柱設(shè)置數(shù)量，礦石資源回收率提升6％。

(4)高大充填體強(qiáng)度差異化按需設(shè)計(jì)，生產(chǎn)成本降低30％，實(shí)現(xiàn)了超大規(guī)模礦山極厚礦體安全高效低成本開采。

上述實(shí)施例闡明的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)理解為這些實(shí)施例僅用于更清楚地說明本發(fā)明，而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落入本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。

地下礦體的開采方法.pdf