权利要求
1.一种反井钻机预切顶V型伪倾斜分层开采的采矿方法，其特征在于，包括：
步骤1、采区划分：沿着矿体的倾斜方向，按照设定的高度区间范围将矿体划分为若干个阶段;再沿矿体的走向，将每个阶段划分为若干个伪倾斜采区;每个伪倾斜采区包括矿房、连续间柱和矿柱;
步骤2、采准施工：在矿体的上部和下部分别掘进脉内阶段回风平巷、脉外阶段运输平巷、以及矿体的上部和下部的联络巷;
步骤3、切割工作：每个伪倾斜采区，在联络巷与矿房的中心线相交位置掘进凿岩硐室，并在凿岩硐室内布置反井钻机，通过反井钻机沿矿体顶板由上往下钻取小直径孔至联络巷的出矿端的上部后，反向增大孔径扩孔成切割巷道，并凿岩爆破扩帮成切割上山;同时，每个伪倾斜采区紧挨着矿柱中的底柱掘进切割平巷;
步骤4、V型凿岩爆破落矿：采用分层开采方式开采矿体，当开采矿体的上部时，在切割上山内，通过浅孔凿岩台车，垂直切割上山方向进行凿岩，并通过不耦合间断装药方法对浅孔进行空气柱填塞、药柱和电雷管安装，并利用起爆器，按照由内向外的顺序进行0~2000毫秒间隔爆破落矿，开采矿房，留设点柱;开采矿体的下部时，通过中深孔凿岩机垂直钻取中深孔，每排中深孔倾斜布置，利用起爆器，按照由下到上、由外到内的顺序进行0~2000毫秒间隔侧向爆破落矿;其中，浅孔孔径为30~50毫米，密集系数为0.8~1.2;中深孔孔径为79~130毫米，密集系数为0.7~1.3，与点柱成60~80度倾斜布置;
步骤5、采场运搬：爆落的矿石利用智能铲运机运至无轨汽车，由无轨汽车将矿石运至溜井或地面;
步骤6、矿压管理：矿体上部开采完后，立即对顶板进行锚网支护，待矿体下部回采结束后，通过废石或尾砂堆放在矿柱的点柱周围。
2.根据权利要求1所述的反井钻机预切顶V型伪倾斜分层开采的采矿方法，其特征在于，步骤1中，设定的高度区间范围为10~30米，每个伪倾斜采区的长度为200~400米，伪倾斜采区的倾斜角度为矿体倾角的2~3倍。
3.根据权利要求1所述的反井钻机预切顶V型伪倾斜分层开采的采矿方法，其特征在于，步骤1中，矿房长度为10~20米，宽度为10~20米，厚度为矿体厚度。
4.根据权利要求1所述的反井钻机预切顶V型伪倾斜分层开采的采矿方法，其特征在于，步骤1中，矿柱包括：点柱、顶柱、底柱和连续间柱;其中，点柱的长度为10~20米，宽度为10~20米，厚度为矿体厚度;顶柱和底柱的宽度为3~5米，厚度为矿体厚度;连续间柱的长度为伪倾斜采区的斜长，宽度为5~10米，厚度为矿体厚度。
5.根据权利要求1所述的反井钻机预切顶V型伪倾斜分层开采的采矿方法，其特征在于，步骤3中，小直径孔的孔径为250~400毫米，扩孔孔径为2000~3000毫米。
6.根据权利要求1所述的反井钻机预切顶V型伪倾斜分层开采的采矿方法，其特征在于，步骤3中，切割上山宽度为10~20米，高度为2~4米，长度为伪倾斜采区的斜长。
7.根据权利要求1所述的反井钻机预切顶V型伪倾斜分层开采的采矿方法，其特征在于，步骤6中，锚网为锚杆、锚索和金属网;其中，锚杆为树脂锚杆，间排距为0.6~1.2米，锚固长度为锚杆的1/3~1/2，锚索间排距为3~6米，长度为4~7米。
8.根据权利要求1所述的反井钻机预切顶V型伪倾斜分层开采的采矿方法，其特征在于，步骤6中，废石或尾砂的堆放高度为点柱的1/3~1/2。
说明书
技术领域
[0001]本申请涉及采矿工程技术领域，特别涉及一种反井钻机预切顶V型伪倾斜分层开采的采矿方法。
背景技术
[0002]缓倾斜中厚矿体是指矿体赋存特征为倾角5度~30度、厚度5m~15m的矿床，具有矿体倾角缓、开采贫化率高、安全性差、资源回收率低、开采成本高、经济效益低等特点，严重影响了矿体资源的安全高效开采。为了提高此类矿体的安全开采效率。
[0003]针对缓倾斜中厚矿体开采过程中遇到的不易自溜、采场安全等技术难题，在采矿过程中，对传统的采矿方法进行了改进、探索。比如，现有技术的一种缓倾斜矿体自溜的采矿方法中，A、矿体划分：沿矿体走向将矿体划分为若干个盘区，每个盘区均匀划分为若干个矿房，按矿体厚度将矿房分为上下两个分层，相邻两个矿房之间的距离为20m;B、采准施工：在待开采矿房顶部和底部分别掘进上分层脉内采准巷道和下分层脉内采准巷道，下分层脉内采准巷道中部掘进有与其相垂直的矿房石门，矿房石门前端掘进有脉外采准巷道;C、切割槽施工：在待开采矿房中部开设宽度为4m的切割槽，切割槽倾斜度与矿体相同，切割槽与上分层脉内采准巷道、下分层脉内采准巷道均垂直;D、切割槽支护：在切割槽上表面插装有若干排均匀布置的锚索，锚索配合锚网支护切割槽，锚索一排两根，排距4m，锚索排间用柔性钢带连接，使切割槽与矿体顶板成为一个整体;E、取底：两处取底，一处为切割槽取底板废石底，增加矿体倾角和矿石自溜度，另一处为上分层脉内采准巷道矿石取底;F、刷帮回采：用中深孔台车在切割槽两侧各布置对排中深孔，中深孔排距为4米，中深孔内填装爆破单元，一侧一排同时起爆，将矿石抛至切割槽中;G、出矿：利用最大挖掘距离为12米的遥控挖掘机将散落在切割槽外的矿石扒到切割槽中，再利用铲运机将切割槽内的矿石铲运出矿区完成出矿;H、充填：干式充填，用磷石膏和井下废渣对回采后空场进行充填。
[0004]该采矿方法虽然提高了缓倾斜矿体的开采效率，然而，对底板进行起底的爆破工程量增加，爆破成本提高;利用切割槽形成自由面的安全系数较低，施工周期较长，掘进成本高;起底的倾角为50度，使得部分矿石不能顺利自溜，适用范围太窄;一侧一排同时起爆，既会造成矿石的块度增大，增加二次破碎成本，又使得矿石的贫化率提高。
[0005]因而，亟需提供一种针对上述现有技术不足的技术方案。
发明内容
[0006]本申请的目的在于提供一种反井钻机预切顶V型伪倾斜分层开采的采矿方法，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。
[0007]为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
本申请提供一种反井钻机预切顶V型伪倾斜分层开采的采矿方法，包括：步骤1、采区划分：沿着矿体的倾斜方向，按照设定的高度区间范围将矿体划分为若干个阶段;再沿矿体的走向，将每个阶段划分为若干个伪倾斜采区;每个伪倾斜采区包括矿房、连续间柱和矿柱;
步骤2、采准施工：在矿体的上部和下部分别掘进脉内阶段回风平巷、脉外阶段运输平巷、以及矿体的上部和下部的联络巷;
步骤3、切割工作：每个伪倾斜采区，在联络巷与矿房的中心线相交位置掘进凿岩硐室，并在凿岩硐室内布置反井钻机，通过反井钻机沿矿体顶板由上往下钻取小直径孔至联络巷的出矿端的上部后，反向增大孔径扩孔成切割巷道，并凿岩爆破扩帮成切割上山;同时，每个伪倾斜采区紧挨着矿柱中的底柱掘进切割平巷;
步骤4、V型凿岩爆破落矿：采用分层开采方式开采矿体，当开采矿体的上部时，在切割上山内，通过浅孔凿岩台车，垂直切割上山方向进行凿岩，并通过不耦合间断装药方法对浅孔进行空气柱填塞、药柱和电雷管安装，并利用起爆器，按照由内向外的顺序进行0~2000毫秒间隔爆破落矿，开采矿房，留设点柱;开采矿体的下部时，通过中深孔凿岩机垂直钻取中深孔，每排中深孔倾斜布置，利用起爆器，按照由下到上、由外到内的顺序进行0~2000毫秒间隔侧向爆破落矿;
步骤5、采场运搬：爆落的矿石利用智能铲运机运至无轨汽车，由无轨汽车将矿石运至溜井或地面;
步骤6、矿压管理：矿体上部开采完后，立即对顶板进行锚网支护，待矿体下部回采结束后，通过废石或尾砂堆放在矿柱的点柱周围。
[0008]优选的，步骤1中，设定的高度区间范围为10~30米，每个伪倾斜采区的长度为200~400米，伪倾斜采区的倾斜角度为矿体倾角的2~3倍。
[0009]优选的，步骤1中，矿房长度为10~20米，宽度为10~20米，厚度为矿体厚度。
[0010]优选的，步骤1中，矿柱包括：点柱、顶柱、底柱和连续间柱;其中，点柱的长度为10~20米，宽度为10~20米，厚度为矿体厚度;顶柱和底柱的宽度为3~5米，厚度为矿体厚度;连续间柱的长度为伪倾斜采区的斜长，宽度为5~10米，厚度为矿体厚度。
[0011]优选的，步骤3中，小直径孔的孔径为250~400毫米，扩孔孔径为2000~3000毫米。
[0012]优选的，步骤3中，切割上山宽度为10~20米，高度为2~4米，长度为伪倾斜采区的斜长。
[0013]优选的，步骤4中，浅孔孔径为30~50毫米，密集系数为0.8~1.2;中深孔孔径为79~130毫米，密集系数为0.7~1.3，与点柱成60~80度倾斜布置。
[0014]优选的，步骤6中，锚网为锚杆、锚索和金属网;其中，锚杆为树脂锚杆，间排距为0.6~1.2米，锚固长度为锚杆的1/3~1/2，锚索间排距为3~6米，长度为4~7米。
[0015]优选的，步骤6中，废石或尾砂的堆放高度为点柱的1/3~1/2。
[0016]有益效果：
本申请实施例提供的反井钻机预切顶V型伪倾斜分层开采的采矿方法，首先，进行采区划分，沿矿体的倾斜方向，按照设定的高度区间范围将矿体划分为若干个阶段;再沿矿体的走向，将每个阶段划分为若干个伪倾斜采区;每个伪倾斜采区包括：矿房、连续间柱和矿柱;接着，采准施工，在矿体的上部和下部分别掘进脉内阶段回风平巷、脉外阶段运输平巷以及回风与充填联合巷道;然后，进行切割工作：每个伪倾斜采区，在联络巷与矿房的中心线相交位置掘进凿岩硐室，并在凿岩硐室内布置反井钻机，通过反井钻机沿矿体顶板由上往下钻取小直径孔至出矿联合巷道的上部后，反向增大孔径扩孔成切割巷道，并凿岩爆破扩帮成切割上山;同时，每个伪倾斜采区紧挨着矿柱中的底柱掘进切割平巷;进而，采用V型凿岩爆破落矿：采用分层开采方式开采矿体，当开采矿体上部时，在切割上山内，通过浅孔凿岩台车，垂直切割上山方向进行凿岩，并通过不耦合间断装药方法对浅孔进行空气柱填塞、药柱和电雷管安装，并利用起爆器，按照由内向外的顺序进行0~2000毫秒间隔爆破落矿，开采矿房，留设点柱;开采矿体下部时，通过中深孔凿岩机垂直钻取中深孔，每排中深孔倾斜布置，利用起爆器，按照由下到上、由外到内的顺序进行0~2000毫秒间隔侧向爆破落矿;再接着采场运搬：爆落的矿石利用智能铲运机运至无轨汽车，由无轨汽车将矿石运至溜井或地面;最后，进行矿压管理：当矿体上部开采完后，立即对顶板进行锚网支护，待矿体下部回采结束后，通过废石或尾砂堆放在矿柱的点柱周围，增大点柱的支撑力，控制并减少矿山压力。
[0017]与现有技术相比，通过反井钻机形成切割巷道来代替切割槽，劳动强度小，安全性好，形成爆破自由面成本低;通过V型方向凿岩爆破落矿，可以大规模实现机械化，大大提高矿石的回采效率;利用智能铲运机对矿石进行搬运，效率更高，有效降低人员伤亡事故。
附图说明
[0018]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。其中：
图1为根据本申请的一些实施例提供的一种反井钻机预切顶V型伪倾斜分层开采的采矿方法的流程示意图;
图2为根据本申请的一些实施例提供的采场布置的俯视图;
图3为图2中的A-A横剖面图;
图4为图2中的B-B纵剖面图。
[0019]附图标记说明：
1、脉内阶段回风平巷;2、切割平巷;3、切割上山;4、出矿联合巷道;5、联络巷;6、连续间柱;7、顶柱;8、点柱;9、底柱;10、切割巷道;11、脉外阶段运输平巷。
具体实施方式
[0020]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。各个示例通过本申请的解释的方式提供而非限制本申请。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本申请的范围或精神的情况下，可在本申请中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。基于本发明实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明实施例保护的范围。
[0021]在现有的缓倾斜矿体开采中，存在着诸多问题：对底板进行起底的爆破工程量增加，爆破成本提高;利用切割槽形成自由面的安全系数较低，施工周期较长，掘进成本高;起底的倾角为50度，使得部分矿石不能顺利自溜，适用范围太窄;一侧一排同时起爆，既会造成矿石的块度增大，增加二次破碎成本，又使得矿石的贫化率提高。
[0022]基于此，对倾角为13~18度，平均倾角15度，平均厚度7.2米，走向长1200米，垂直埋深100米的缓倾斜中厚矿体，由于矿体倾角小，爆落的矿体不能在重力作用下实现自溜，导致矿石贫化率高、劳动强度大、开采成本高、经济效益低的问题，本申请提出一种反井钻机预切顶V型伪倾斜分层开采的采矿方法，实现对缓倾斜中厚矿体的安全、高效、经济、绿色开采。
[0023]具体的，如图1至图4所示，改反井钻机预切顶V型伪倾斜分层开采的采矿方法，包括：
步骤1、采区划分：沿着矿体的倾斜方向，按照设定的高度区间范围将矿体划分为若干个阶段;再沿矿体的走向，将一个阶段划分为若干个伪倾斜采区;每个伪倾斜采区包括矿房、连续间柱和矿柱。
[0024]其中，设定的高度区间范围为10~30米，每个伪倾斜采区的 为200~400米，伪倾斜采区的倾斜角度为矿体倾角的2~3倍。每个伪倾斜采区中，矿房的长度为10~20米，宽度为10~20米，厚度为矿体厚度。矿柱包括：点柱、顶柱、底柱和连续间柱;且点柱的长度为10~20米，宽度为10~20米，厚度为矿体厚度;顶柱和底柱的宽度为3~5米，厚度为矿体厚度;连续间柱的长度为伪倾斜采区的斜长，宽度为5~10米，厚度为矿体厚度。
[0025]在一具体的例子中，对倾角为13~18度，平均倾角15度，平均厚度7.2米，走向长1200米，垂直埋深100米的缓倾斜中厚矿体，沿着倾斜方向，按照20米的高度将矿体划分为5个阶段，再沿矿体走向将每个阶段划分为4个伪倾斜采区;矿房、点柱的长度和宽度均为15米、厚度为矿体厚度，伪倾斜采区之间的连续间柱宽度为10米，长度为伪倾斜采区斜长，厚度为矿体厚度。
[0026]步骤2、采准施工：在矿体的上部和下部分别掘进脉内阶段回风平巷、脉外阶段运输平巷、以及矿体的上部和下部的联络巷。具体的，在接近顶板位置处掘进脉内阶段回风平巷，距离矿体底板8米的下部掘进脉外阶段运输平巷，并在每个矿房的中心线掘进回风和充填的联络巷道。在此，沿伪倾斜采区的斜长方向，由下往上1/3为限划分矿体的上部和矿体的下部。
[0027]步骤3、切割工作：每个伪倾斜采区，在联络巷与矿房的中心线相交位置掘进凿岩硐室，并在凿岩硐室内布置反井钻机，通过反井钻机沿矿体顶板由上往下钻取小直径孔至出矿联合巷道的上部后，反向增大孔径扩孔成切割巷道，并凿岩爆破扩帮成切割上山;同时，每个伪倾斜采区紧挨着矿柱中的底柱掘进切割平巷。
[0028]其中，小直径孔的孔径为250~400毫米，扩孔孔径为2000~3000毫米;切割上山宽度为10~20米，高度为2~4米，长度为伪倾斜采区的斜长。具体的，反井钻机沿矿体顶板从上往下钻取300毫米小直径孔，到达出矿联合巷道上部后，反向增大钻机直径为2000毫米成切割巷道，并凿岩爆破扩帮成切割上山，用于运输和通风等。
[0029]步骤4、V型凿岩爆破落矿：采用分层开采方式开采矿体，当开采矿体上部时，在切割上山内，通过浅孔凿岩台车，垂直切割上山方向进行凿岩，并通过不耦合间断装药方法对浅孔进行空气柱填塞、药柱和电雷管安装，并利用起爆器，按照由内向外的顺序进行0~2000毫秒间隔爆破落矿，开采矿房，留设点柱;开采矿体下部时，通过中深孔凿岩机垂直钻取中深孔，每排中深孔倾斜布置，利用起爆器，按照由下到上、由外到内的顺序进行0~2000毫秒间隔侧向爆破落矿。其中，浅孔孔径为30~50毫米，密集系数为0.8~1.2;中深孔孔径为79~130毫米，密集系数为0.7~1.3，与点柱成60~80度倾斜布置。
[0030]在一具体的例子中，开采矿体上部时，在切割上山内，利用浅孔凿岩台车，呈现V型进行凿岩，钻取水平钻孔(浅孔)，浅孔孔径为46毫米，密集系数为1.0;矿体下部中利用中深孔凿岩机进行垂直钻孔(中深孔)，并且每排钻孔与点柱的角度呈60度，中深孔孔径为89毫米，密集系数为1.0。也就是说，矿体上部开采时，切割上山内垂直切割上山钻取的水平钻孔(浅孔)，矿体下部开采时，垂直钻孔中深孔;矿体上部钻取的浅孔垂直切割上山，矿体下部钻取的中深孔为倾斜孔;矿体上部的浅孔和矿体下部的中深孔形成“V”型结构，使得爆破开采时，整体呈现V型爆破。
[0031]通过不耦合间断装药方法对中深孔进行空气柱填塞、药柱和电雷管安装，其中，空气柱主要分布于中深孔空地、孔中和孔口，空地和孔中的空气柱的长度为0.5米，孔口的空气柱的长度为1.5米;药柱长度为2.5米，主要分布在空气柱之间;在药柱内部埋设数码电子雷管，其中，孔下段2发，孔中段3发，孔上段6发。利用起爆器，浅孔按照从内向外的顺序进行1000毫秒间隔爆破落矿，中深孔按照从下往上、由内向外的顺序进行2000毫秒间隔侧向爆破落矿。
[0032]步骤5、采场运搬：爆落的矿石利用智能铲运机运至无轨汽车，由无轨汽车将矿石运至溜井或地面。具体的，通过地面调度室操控的5G无人现场操作的智能铲运车将爆落的矿石运至无轨汽车，由无轨汽车将矿石运至溜井或地面。
[0033]步骤6、矿压管理：矿体上部开采完后，立即对顶板进行锚网支护，待矿体下部回采结束后，通过废石或尾砂堆放在矿柱的点柱周围。
[0034]其中，锚网为锚杆、锚索和金属网;其中，锚杆为树脂锚杆，间排距为0.6~1.2米，锚固长度为锚杆的1/3~1/2，锚索间排距为3~6米，长度为4~7米;废石或尾砂的堆放高度为点柱的1/3~1/2。
[0035]在一具体的例子中，锚杆为树脂锚杆，间排距为1米，锚固长度为锚杆的1/3，锚索间排距为4米，长度为6米;待矿体下部回采结束后，通过废石或尾砂堆放在点柱周围，且废石或尾砂堆放高度为点柱的1/2，使得点柱的支撑力增大，从而控制和减少矿山压力。
[0036]籍以，通过反井钻机形成切割巷道来代替切割槽，劳动强度小，安全性好，形成爆破自由面成本低;通过V型方向凿岩爆破落矿，可以大规模实现机械化，大大提高矿石的回采效率;利用智能铲运机对矿石进行搬运，效率更高，有效降低人员伤亡事故。为矿山安全作业提供了有效保障，缩短了自由面成巷工期，缓倾斜矿体的开采效率提高10%，极大的节约了开采成本，具有很好的技术、精细效果。
[0037]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0038]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0039]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体;可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0040]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征 “上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0041]在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0042]以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
说明书附图(4)
