CN111749694B - 一种可带压开采的协同采矿法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可带压开采的协同采矿法，将矿体与水体之间的岩石作为隔水层，矿体采用嗣后充填采矿法，将中厚以上矿体都采用分段中深孔凿岩或大孔径深孔凿岩，阶段底部结构出矿；采矿工程布置形式为：出矿水平的矿房为沿走向布置，设有穿脉巷；出矿水平的上方为矿体，矿体的上方为凿岩水平及爆破水平，出矿水平下方设有穿脉运输巷，所述穿脉巷与所述穿脉运输巷平行，根据矿体厚度布置若干个溜矿井，所述溜矿井连通穿脉巷与穿脉运输巷，所述若干个溜矿井分布与所述穿脉巷上；矿体上方的爆破水平实施爆破后，矿石落到下方出矿水平后，出矿到溜矿井，进而落入到采场下方的穿脉运输巷进行出矿。
Description
技术领域
本发明涉及一种可带压开采的协同采矿法。
背景技术
目前矿体的顶板岩溶含水层具有厚度大、溶洞发育、泥砂充填率高、导水断层发育以及静水贮存量丰富的特点；在矿山基建和生产初期如不进行预先疏干，在顶板中进行井巷开拓、采准工程和而后进行回采时极易产生突然涌水量及井下泥石流，对于井下基建和生产安全构成威胁；而由于铁矿体储存在富水地层内，采用避水为主的方法无可行性；而采用井下矿体旁侧帷幕注浆，则工程量太大，且存在一定的突水风险，也不宜采用。
因此，目前采取传统的疏干方法，要求提前一个阶段疏干，即要求在开采+100阶段时，必须在+0米阶段实施疏干工程，保证水位在+100米以下；预先疏干不仅可以解决溶洞及导水断层的突然涌水问题，同时随着地下水位下降可以使溶洞中的泥沙、碎石等充填物释水，失去流动性，从而也就从根本上解决了产生井下泥石流的可能性问题。
但也存在以下问题：强岩溶区水位大幅下降至采矿中段以下，矿坑涌水量也会显著增加，如此，不仅需投入大量的疏排水工程，而且受水位下降缓慢影响，达产也会滞后，需要排水若干年才能将达到开采条件；另外排水量增加也将会在先期需要占用大了资金，用于疏排水工程，这两点显著影响矿山的经济效益。
发明内容
本发明的目的是克服上述缺陷，提供一种可带压开采的协同采矿法。
本发明采用以下技术方案：
一种可带压开采的协同采矿法，将矿体与水体之间的岩石作为隔水层，并加以保护；矿体采用嗣后充填采矿法，将中厚以上矿体都采用分段中深孔凿岩或大孔径深孔凿岩，阶段底部结构出矿；采矿工程布置形式为：出矿水平的矿房为沿走向布置，设有穿脉巷；出矿水平的上方为矿体，矿体的上方为凿岩水平及爆破水平，出矿水平下方设有穿脉运输巷，所述穿脉巷与所述穿脉运输巷平行，根据矿体厚度布置若干个溜矿井，所述溜矿井连通穿脉巷与穿脉运输巷，所述若干个溜矿井分布与所述穿脉巷上；矿体上方的爆破水平实施爆破后，矿石落到下方出矿水平后，出矿到溜矿井，进而落入到采场下方的穿脉运输巷进行出矿。
优选的，所述穿脉运输巷设有多条，每120米间隔设有一条穿脉运输巷，每条所述穿脉运输巷上方的出矿水平平行设有一条所述穿脉巷，两条所述穿脉巷之间，采矿时可从矿房两端同时开采，提高采矿效率，且由于穿脉巷均设有溜矿井，使得采矿后运输到溜矿井的距离变短，再次提高采矿效率。
优选的，所述矿体较厚的地段，采取近似帷幕注浆进行预防。
优选的，先采远离隔水层的矿房，最后采靠近隔水层的矿房；所述最后开采的矿房可做隔水层较长周期的原岩保护层。
优选的，所述采场上方的地面采取防水设施，采用设置截水沟、设置防渗河床、以及塌陷及裂缝充填、封堵的方法进行防水。
优选的，所述采场周边的地下水采用疏干方法排水，并于地下水补给方向将地下水拦截。
本发明遵循先简单、后复杂，先地面、后井下、层层设防的原则；对于各种可能涌入矿坑的地表水，采取地面防水措施(截水沟、防渗河床、塌陷及裂缝充填、封堵等)；对于矿体附近地下水采用疏干为主的措施，并尽量在补给方向布孔将地下水拦截。
疏干技术需开展的主要研究工作有下列内容：一、隔水带分布规律：采用必要钻孔查探隔水带分布特征及隔水性能；二、水压监测：利用建立的井下水压观测网络，掌握矿坑范围内地下水位漏斗状态，分析对采矿生产的影响。一般情况下，紧挨矿体的灰岩水位应降至采矿中段标高或以下，而辉绿岩及矽卡岩隔水带北侧强含水层水位可保持在高位；三、局部注浆堵水：如发现有导水断裂或较大裂隙(如北西向断层或裂隙)破坏了辉绿岩及矽卡岩的隔水性能，将北侧强含水层水导进采场，则应采取局部注浆堵水措施，以强化辉绿岩及矽卡岩的整体隔水性能。此外，矿坑内集中的砂岩及花岗岩裂隙水也应进行注浆封堵，以减少无效排水；四、采矿方法及地压的控制：为保护辉绿岩及矽卡岩隔水带不被破坏，要求采用充填采矿法，同时优化采场结构参数，以控制采场顶板或靠隔水带一侧变形在合理范围之内；五、安全高度的确定：如矿体顶板存在辉绿岩及矽卡岩隔水带，而隔水带之上又存在强含水层，这种情况下，为避免采矿造成的顶板变形破坏隔水带的完整性，应优化确定一个安全高度值，采场的结构参数则与之匹配；六、安全措施：为防范地下水大量涌入采场，应制定一系列的安全措施，主要包括采场距隔水带安全距离、探放水、爆破控制、水压监测、长锚索加固、局部注浆等方面。
对于矿山关心的井下突水安全问题，除了采用以上技术手段外，还可采取以下安全措施：一、根据矿坑最大涌水量，配备足够的排水设备，确保能抵御突水，不发生淹井事故；二、预测局部带压开采条件下可能的最大突水量，做到心中有数；三、在关键地段布置井下测压孔及岩移监测点，预测突水风险；四、在可能的突水风险地段，预先布置疏水孔，可进行控制性放水，降低水压，避免发生突水；五、重视辉绿岩及矽卡岩隐伏隔水带的保护。
本发明的有益效果为：一、沿走向每120米为一个盘区，与下部运输巷对应，方便运输；二、每个盘区内可以有多个矿石溜井，能实现集中、高效装载运输和管理，采场到溜井距离短，能高效铲运；三、如果再利用相邻盘区的溜井，则可以进行一个采场两侧出矿，实现采场强采、缩短采空区暴露时间，安全效果良好；四、夹石带一般与矿体走向相同，采场采用沿走向设计，则采场与夹石带走向一致，剔除夹石带容易，可以间隔布置，减少废石混入率和重新开挖切割槽的工程量；五、降低采准设计难度，沿走向布置后，盘区范围内矿体产状稳定，设计参数单一，无需进行不同区段的分别设计；六、沿走向布置，靠近顶板含水层的矿房可以视远近距离情况不采或缓采，待水位下降到安全高度后再采，矿房保留完整，有利于采矿工作。
七、布置诸多溜井对应的穿脉巷，是该盘区的矿柱，保留到后期再回采，在顶板保留矿房回采后回收，两者共同作用，可以有较长时间保障顶板含水层不被扰动；八、本发明矿房设计，使得矿房走向与水体垂直，采用嗣后充填采矿法以及靠近隔离带的矿房最后开采，使得万一有突水的情况下，矿体保持很好的密度，且解决传统开采矿房走向与水体同向时，水流可以快速通过矿房引发安全事故；九、不用等到-100泄水工程完成可提前开始0米阶段采矿；可以提前若干年开始生产。
附图说明
图1是本发明的示意图。
图2是本发明的俯视视图。
图3是本发明出矿水平的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案更加清楚，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步说明：
如图1～图3所示的一种可带压开采的协同采矿法，将矿体1与水体之间的岩石作为隔水层2，矿体采用嗣后充填采矿法，将中厚以上矿体都采用分段中深孔凿岩或大孔径深孔凿岩，阶段底部结构出矿；采矿工程布置形式为：出矿水平3的矿房31为沿走向布置，设有穿脉巷32；出矿水平3上方为矿体1，矿体1上方设有为凿岩水平及爆破水平4，出矿水平3下方设有穿脉运输巷5，所述穿脉巷32与所述穿脉运输巷5平行，根据矿体1的厚度布置若干个溜矿井6，所述若干个溜矿井6分布与所述穿脉巷32上，连通穿脉巷32与穿脉运输巷5；采场上方爆破后，矿石落到下方出矿水平3后，进行采矿，并运输到溜矿井6，进而落入到采场下方的穿脉运输巷5进行出矿；凿岩水平和出矿水平都布置有上盘回风巷(图中未示出)。
优选的，所述穿脉运输巷5设有多条，每120米间隔设有一条穿脉运输巷5，每条所述穿脉运输巷5上方的出矿水平平行设有一条所述穿脉巷32，两条所述穿脉巷32之间具有若干矿房31，采矿时可从若干矿房31两端同时开采，提高采矿效率，且由于穿脉巷32均设有溜矿井6，使得采矿后运输到溜矿井6的距离变短，再次提高采矿效率。
优选的，所述矿体较厚的地段，采取近似帷幕注浆进行预防。
优选的，先采远离隔水层的矿房，最后采靠近隔水层的矿房；所述最后开采的矿房可做隔水层较长周期的原岩保护层。
优选的，所述采场上方的地面采取防水设施，采用设置截水沟、设置防渗河床、以及塌陷及裂缝充填、封堵的方法进行防水。
优选的，所述采场周边的地下水采用疏干方法排水，并于地下水补给方向将地下水拦截。
疏干技术需开展的主要研究工作有下列内容：一、隔水带分布规律：采用必要钻孔查探隔水带分布特征及隔水性能；二、水压监测：利用建立的井下水压观测网络，掌握矿坑范围内地下水位漏斗状态，分析对采矿生产的影响。一般情况下，紧挨矿体的灰岩水位应降至采矿中段标高或以下，而辉绿岩及矽卡岩隔水带北侧强含水层水位可保持在高位；三、局部注浆堵水：如发现有导水断裂或较大裂隙(如北西向断层或裂隙)破坏了辉绿岩及矽卡岩的隔水性能，将北侧强含水层水导进采场，则应采取局部注浆堵水措施，以强化辉绿岩及矽卡岩的整体隔水性能。此外，矿坑内集中的砂岩及花岗岩裂隙水也应进行注浆封堵，以减少无效排水；四、采矿方法及地压的控制：为保护辉绿岩及矽卡岩隔水带不被破坏，要求采用充填采矿法，同时优化采场结构参数，以控制采场顶板或靠隔水带一侧变形在合理范围之内；五、安全高度的确定：如矿体顶板存在辉绿岩及矽卡岩隔水带，而隔水带之上又存在强含水层，这种情况下，为避免采矿造成的顶板变形破坏隔水带的完整性，应优化确定一个安全高度值，采场的结构参数则与之匹配；六、安全措施：为防范地下水大量涌入采场，应制定一系列的安全措施，主要包括采场距隔水带安全距离、探放水、爆破控制、水压监测、长锚索加固、局部注浆等方面。
对于矿山关心的井下突水安全问题，除了采用以上技术手段外，还可采取以下安全措施：一、根据矿坑最大涌水量，配备足够的排水设备，确保能抵御突水，不发生淹井事故；二、预测局部带压开采条件下可能的最大突水量，做到心中有数；三、在关键地段布置井下测压孔及岩移监测点，预测突水风险；四、在可能的突水风险地段，预先布置疏水孔，可进行控制性放水，降低水压，避免发生突水；五、重视辉绿岩及矽卡岩隐伏隔水带的保护。
本发明遵循先简单、后复杂，先地面、后井下、层层设防的原则；对于各种可能涌入矿坑的地表水，采取地面防水措施(截水沟、防渗河床、塌陷及裂缝充填、封堵等)；对于矿体附近地下水采用疏干为主的措施，并尽量在补给方向布孔将地下水拦截。
本发明的有益效果为：一、沿走向每120米为一个盘区，与下部运输巷对应，方便运输；二、每个盘区内可以有多个矿石溜井，能实现集中、高效装载运输和管理，采场到溜井距离短，能高效铲运；三、如果再利用相邻盘区的溜井，则可以进行一个采场两侧出矿，实现采场强采、缩短采空区暴露时间，安全效果良好；四、夹石带7一般与矿体走向相同，采场采用沿走向设计，则采场与夹石带7走向一致，剔除夹石带7容易，可以间隔布置，减少废石混入率和重新开挖切割槽的工程量；五、降低采准设计难度，沿走向布置后，盘区范围内矿体产状稳定，设计参数单一，无需进行不同区段的分别设计；六、沿走向布置，靠近顶板含水层的矿房可以视远近距离情况不采或缓采，待水位下降到安全高度后再采，矿房保留完整，有利于采矿工作。七、布置诸多溜井对应的穿脉巷，是该盘区的矿柱，保留到后期再回采，在顶板保留矿房回采后回收，两者共同作用，可以有较长时间保障顶板含水层不被扰动；八、本发明矿房设计，使得矿房走向与水体垂直，采用嗣后充填采矿法以及靠近隔离带的矿房最后开采，使得万一有突水的情况下，矿体保持很好的密度，且解决传统开采矿房走向与水体同向时，水流可以快速通过矿房引发安全事故；九、不用等到-100泄水工程完成可提前开始0米阶段采矿；可以提前若干年开始生产。
本发明所采用的本领域技术人员知晓的常规方法，其原理和实施都为本技术人员均可通过相关技术书籍得知或通过常规实验方法获知，例如：矿体帷幕注浆，设置截水沟、设置防渗河床、以及塌陷及裂缝充填、封堵的方法进行防水均为现有方法或技术，本发明不做赘述。
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，仍属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种可带压开采的协同采矿法，其特征在于：
采用钻孔查探隔水带分布特征及隔水性能；利用建立的井下水压观测网络，掌握矿坑范围内地下水位漏斗状态，分析对采矿生产的影响，将紧挨矿体的灰岩水位应降至采矿中段标高或以下，利用矿体与水体之间的辉绿岩及矽卡岩作为隔水层, 隔水层一侧的强含水层水位可保持在高位；
先采远离隔水层的矿房，最后采靠近隔水层的矿房；最后开采的矿房可做隔水层较长周期的原岩保护层；矿体采用嗣后充填采矿法，将中厚以上矿体都采用分段中深孔凿岩或大孔径深孔凿岩，阶段底部结构出矿；
采矿方法及地压的控制：为保护隔水层不被破坏，要求采用充填采矿法，同时优化采场结构参数，以控制采场顶板或靠隔水层一侧变形在合理范围之内；
采矿工程布置形式为：出矿水平的矿房为沿走向布置，设有穿脉巷，所述矿房走向与水体垂直；出矿水平的上方为矿体，矿体的上方为凿岩水平及爆破水平，出矿水平下方设有穿脉运输巷，所述穿脉巷与所述穿脉运输巷平行，根据矿体厚度布置若干个溜矿井，所述溜矿井连通穿脉巷与穿脉运输巷，所述若干个溜矿井分布于所述穿脉巷上；
矿体上方的爆破水平实施爆破后，矿石落到下方出矿水平后，运搬到溜矿井，进而落入到采场下方的穿脉运输巷进行出矿。
2.根据权利要求1所述的一种可带压开采的协同采矿法，其特征在于：所述穿脉运输巷设有多条，每120米间隔设有一条穿脉运输巷，每条所述穿脉运输巷上方的出矿水平平行设有一条所述穿脉巷，两条所述穿脉巷之间有若干所述矿房，采矿时可从若干所述矿房两端同时开采，提高采矿效率，且由于穿脉巷均设有溜矿井，使得采矿后运输到溜矿井的距离变短，再次提高采矿效率。
3.根据权利要求1所述的一种可带压开采的协同采矿法，其特征在于：所述矿体较厚的地段，采取近似帷幕注浆进行预防。
4.根据权利要求1所述的一种可带压开采的协同采矿法，其特征在于：所述采场上方的地面采取防水设施，采用设置截水沟、设置防渗河床、以及塌陷及裂缝充填、封堵的方法进行防水。
5.根据权利要求1所述的一种可带压开采的协同采矿法，其特征在于：所述采场周边的地下水采用疏干方法排水，并于地下水补给方向将地下水拦截。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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