权利要求
1.一种适用于缓倾斜薄矿体的浅孔菱形矿房分段充填采矿方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采场及矿房布置：
沿矿体走向布置采场，根据矿体的倾角，在采场的中段高度范围内划分若干小分段，在每个小分段内沿矿体走向布置若干菱形矿房，菱形矿房的边界与矿体边界相适应，菱形矿房的宽度为矿体厚度;
S2、采准切割工程：
在矿体下盘脉外围岩内布置分段沿脉巷道，每条分段沿脉巷道服务于2～3个小分段;
自分段沿脉巷道向对应小分段分别掘进采场联络道和分段穿脉巷道，分段穿脉巷道贯穿所在小分段矿体;
在采场联络道与分段穿脉巷道交会或邻近位置，沿矿体走向布置凿岩巷道;
在采场底部布置中段运输平巷、溜井联络道及溜井;
中段运输平巷作为矿石主干外运通道，由下盘脉外斜坡道掘进分段联络道并与分段沿脉巷道贯通;
采场联络道经溜井联络道与溜井连通;
采准工程完成后，自凿岩巷道中央向上掘进切割天井，切割天井顶部与上部探矿穿脉或上分段穿脉巷道接通，形成切割自由面;
S3、切割与回采：
在切割天井两侧沿垂直矿体走向布置浅孔炮孔，以切割天井为自由面，通过浅孔爆破形成切割槽;矿房回采采用由中央向两端步退式回采顺序，从切割槽向矿房两侧逐步推进，采用浅孔爆破崩落矿石;
S4、出矿作业：
采场崩落的矿石经采场联络道和溜井联络道倒入溜井中，再由中段运输平巷运至地表;
S5、充填作业：
每个菱形矿房出矿结束后，及时在回采分段下部凿岩巷道道口构筑充填挡墙，并设置穿过充填挡墙的滤水管;
充填料浆从上分段穿脉巷道与采场接通的位置进入回采空区，充填要求接顶密实;
各小分段依次自下向上回采，随工作面推进逐步充填采空区。
2.根据权利要求1所述的一种适用于缓倾斜薄矿体的浅孔菱形矿房分段充填采矿方法，其特征在于，所述采场长度设定为50～60m，宽度为矿体厚度，中段高度为60m。
3.根据权利要求1所述的一种适用于缓倾斜薄矿体的浅孔菱形矿房分段充填采矿方法，其特征在于，每个小分段的高度设定为6～8m。
4.根据权利要求1所述的一种适用于缓倾斜薄矿体的浅孔菱形矿房分段充填采矿方法，其特征在于，在菱形矿房的底部设置用于受矿和铲装转运的底部结构。
5.根据权利要求1所述的一种适用于缓倾斜薄矿体的浅孔菱形矿房分段充填采矿方法，其特征在于，所述凿岩巷道用于凿岩爆破作业，爆破落矿完成后兼做出矿通道。
6.根据权利要求1所述的一种适用于缓倾斜薄矿体的浅孔菱形矿房分段充填采矿方法，其特征在于，所述切割天井还用于作为充填料浆的下料通道。
7.根据权利要求1所述的一种适用于缓倾斜薄矿体的浅孔菱形矿房分段充填采矿方法，其特征在于，在需要加强通风时，新鲜风流可由下盘脉外斜坡道、分段联络道、分段沿脉巷道和采场联络道经凿岩巷道进入采场，洗刷工作面的污风经上分段穿脉贯通位置汇入上中段回风巷;通风效果不足时，可采用局部机械强制通风。
8.根据权利要求1所述的一种适用于缓倾斜薄矿体的浅孔菱形矿房分段充填采矿方法，其特征在于，对于节理裂隙发育、顶板稳定性较差的矿体，回采前可在上中段或上分段巷道内沿矿体顶板布置长锚索护顶支护;
长锚索应锚入稳定岩层，锚索长度、间排距、预紧力及注浆参数根据顶板岩性、裂隙发育程度和矿山支护设计确定;回采过程中执行快速回采、及时出矿、及时充填，以缩短顶板暴露时间。
说明书
技术领域
[0001]本发明属于地下金属矿山充填采矿技术领域，尤其涉及一种适用于缓倾斜薄矿体的浅孔菱形矿房分段充填采矿方法。
背景技术
[0002]缓倾斜薄矿体是指矿体倾角一般在15°～30°之间、厚度较薄(通常在1～10m之间)的矿体。由于其特殊的赋存条件，缓倾斜薄矿体的安全、高效开采历来是采矿工程领域的技术难题。此类矿体在我国有色金属、贵金属及非金属矿山中广泛存在，其合理开采对于提升矿产资源综合利用率、保障矿山安全生产具有重要的现实意义。
[0003]目前，针对缓倾斜薄矿体的开采，国内外常用的方法主要有全面采矿法、房柱采矿法和进路充填采矿法等。全面采矿法适用于矿岩稳固性较好的矿体，但其采空区不予处理，地压管理困难，矿石回收率低，且随着开采深度增加，地压问题日益突出，存在较大的安全隐患。房柱采矿法通过留设矿柱支撑顶板，在一定程度上改善了地压条件，但矿柱损失量大，矿石回收率低，且工人需在空区内作业，安全风险较高;同时，该法机械化程度低、劳动强度大、生产能力小，对于开采规模较大的矿山适用性较差。
[0004]进路充填采矿法安全性较高，可根据矿体产状灵活调整，但其采掘工程量大、生产能力小、通风要求高、采矿成本高，常用于回采高价值矿石。对于缓倾斜薄矿体，进路充填法的进路断面受矿体厚度限制，施工难度大，生产效率低，难以实现规模化高效开采。
[0005]此外，对于节理裂隙发育的缓倾斜薄矿体，采空区暴露面积大时极易发生顶板冒落，不仅增加了矿石的贫化率，还严重威胁作业人员的安全。
[0006]因此，如何在保障作业安全的前提下，提高生产能力，降低损失贫化率，并有效控制地压，是缓倾斜薄矿体开采亟待解决的技术难题。
发明内容
[0007]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于缓倾斜薄矿体的浅孔菱形矿房分段充填采矿方法，该方法将安全和高效有机结合，通过合理的采场及矿房布置、优化的采准切割工程以及高效的回采与充填工艺，实现了缓倾斜薄矿体的安全、高效、低贫损开采。
[0008]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0009]一种适用于缓倾斜薄矿体的浅孔菱形矿房分段充填采矿方法，包括以下步骤：
[0010]S1、采场及矿房布置：
[0011]沿矿体走向布置采场，根据矿体的倾角，在采场的中段高度范围内划分若干小分段，在每个小分段内沿矿体走向布置若干菱形矿房，菱形矿房的边界与矿体边界相适应，菱形矿房的宽度为矿体厚度;
[0012]S2、采准切割工程：
[0013]在矿体下盘脉外围岩内布置分段沿脉巷道，每条分段沿脉巷道服务于2～3个小分段;
[0014]自分段沿脉巷道向对应小分段分别掘进采场联络道和分段穿脉巷道，分段穿脉巷道贯穿所在小分段矿体;
[0015]在采场联络道与分段穿脉巷道交会或邻近位置，沿矿体走向布置凿岩巷道;
[0016]在采场底部布置中段运输平巷、溜井联络道及溜井;
[0017]中段运输平巷作为矿石主干外运通道，由下盘脉外斜坡道掘进分段联络道并与分段沿脉巷道贯通;
[0018]采场联络道经溜井联络道与溜井连通;
[0019]采准工程完成后，自凿岩巷道中央向上掘进切割天井，切割天井顶部与上部探矿穿脉或上分段穿脉巷道接通，形成切割自由面;
[0020]S3、切割与回采：
[0021]在切割天井两侧沿垂直矿体走向布置浅孔炮孔，以切割天井为自由面，通过浅孔爆破形成切割槽;矿房回采采用由中央向两端步退式回采顺序，从切割槽向矿房两侧逐步推进，采用浅孔爆破崩落矿石;
[0022]S4、出矿作业：
[0023]采场崩落的矿石经采场联络道和溜井联络道倒入溜井中，再由中段运输平巷运至地表;
[0024]S5、充填作业：
[0025]每个菱形矿房出矿结束后，及时在回采分段下部凿岩巷道道口构筑充填挡墙，并设置穿过充填挡墙的滤水管;
[0026]充填料浆从上分段穿脉巷道与采场接通的位置进入回采空区，充填要求接顶密实;
[0027]各小分段依次自下向上回采，随工作面推进逐步充填采空区;
[0028]进一步的，所述采场长度设定为50～60m，宽度为矿体厚度，中段高度为60m;
[0029]进一步的，每个小分段的高度设定为6～8m;
[0030]进一步的，在菱形矿房的底部设置用于受矿和铲装转运的底部结构;
[0031]进一步的，所述凿岩巷道用于凿岩爆破作业，爆破落矿完成后兼做出矿通道;
[0032]进一步的，所述切割天井还用于作为充填料浆的下料通道;
[0033]进一步的，在需要加强通风时，新鲜风流可由下盘脉外斜坡道、分段联络道、分段沿脉巷道和采场联络道经凿岩巷道进入采场，洗刷工作面的污风经上分段穿脉贯通位置汇入上中段回风巷;通风效果不足时，可采用局部机械强制通风;
[0034]进一步的，对于节理裂隙发育、顶板稳定性较差的矿体，回采前可在上中段或上分段巷道内沿矿体顶板布置长锚索护顶支护;长锚索应锚入稳定岩层，锚索长度、间排距、预紧力及注浆参数根据顶板岩性、裂隙发育程度和矿山支护设计确定;回采过程中执行快速回采、及时出矿、及时充填，以缩短顶板暴露时间。
[0035]本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0036]第一，安全性高。凿岩、出矿等主要作业均在巷道内完成，人员和设备不进入采空区，从源头降低空区作业风险。
[0037]第二，生产效率高。采用浅孔凿岩爆破，可提高单次落矿量;崩落矿石通过铲运机转运至溜井出矿，能够发挥分段空场法的规模效应。
[0038]第三，资源回收率高。根据缓倾斜薄矿体的产状布置菱形矿房，使采场布置与矿体形态相适应，减少边角矿损失。
[0039]第四，地压控制好。菱形矿房出矿后及时充填，各小分段自下向上依次推进，逐步控制采空区暴露面积，有利于防止上盘大面积冒落。
附图说明
[0040]图1为本发明一种适用于缓倾斜薄矿体的浅孔菱形矿房分段充填采矿方法的作业原理图;
[0041]图2为图1中C-C剖面图;
[0042]图3为图2中B-B剖面图;
[0043]图中，1—中段运输平巷，2—采场联络道，3—分段沿脉巷，4—切割天井，5—凿岩巷道，6—下盘脉外斜坡道，7—溜井，8—矿石，9—扇形炮孔。
具体实施方式
[0044]下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
[0045]本实施例提供了一种适用于缓倾斜薄矿体的浅孔菱形矿房分段充填采矿方法，针对某矿山节理裂隙发育的缓倾斜薄矿体进行开采，该矿体倾角约为15°～25°，厚度约为1.5～3.5m，矿体稳固性较差，围岩稳固性一般。
[0046]如图1-3所示，该方法具体包括以下步骤：
[0047]S1、采场及矿房布置：
[0048]沿矿体走向布置采场，采场长度设定为50～60m，宽度为矿体厚度，中段高度为60m;根据矿体的倾角，在采场的中段高度范围内划分若干小分段，每个小分段的高度设定为6～8m，在每个小分段内沿矿体走向布置若干菱形矿房，菱形矿房的边界与矿体边界相适应，菱形矿房的宽度为矿体厚度;
[0049]本实施例中，菱形矿房的布置充分考虑了矿体的赋存形态，使菱形矿房边界与矿体边界高度吻合，从而最大程度地回收矿产资源。
[0050]在菱形矿房的底部设置用于受矿和铲装转运的底部结构，同时，在菱形矿房中央布设的凿岩巷道5，可用于凿岩爆破作业，爆破落矿完成后可兼做出矿通道。
[0051]S2、采准切割工程;
[0052]在矿体下盘脉外围岩内布置分段沿脉巷道3，每条分段沿脉巷道3服务于2～3个小分段，其用于承担人员设备通行、通风、材料运输、凿岩作业组织及矿石转运的采准服务功能。
[0053]自分段沿脉巷道3向对应小分段分别掘进采场联络道2和分段穿脉巷道，分段穿脉巷道贯穿所在小分段矿体;在采场联络道2与分段穿脉巷道交会或邻近位置，沿矿体走向布置凿岩巷道5。
[0054]在采场底部布置中段运输平巷1、溜井联络道及溜井7;
[0055]中段运输平巷1作为矿石主干外运通道;由下盘脉外斜坡道6掘进分段联络道并与分段沿脉巷道3贯通;
[0056]采场联络道2经溜井联络道与溜井7连通。
[0057]采准工程完成后，自凿岩巷道5中央向上掘进切割天井4，切割天井4顶部与上部探矿穿脉或上分段穿脉巷道接通，形成切割自由面，并可作为后续充填料浆的下料通道。
[0058]S3、切割与回采;
[0059]在切割天井4两侧沿垂直矿体走向布置浅孔炮孔，以切割天井4为自由面，通过浅孔爆破形成切割槽;矿房回采采用由中央向两端步退式回采顺序，从切割槽向矿房两侧逐步推进采用浅孔爆破崩落矿石8;
[0060]本实施例中，浅孔凿岩采用YGZ-90钻机钻凿上向扇形炮孔9，凿岩结束后清洁扇形炮孔9并装药起爆，装药采用BQF-100风动装药器向扇形炮孔9中装填2#岩石粉状乳化炸药，采用非电导爆管排间微差起爆;每次爆破3～5排孔;当补偿空间充足时，可采用一次微差挤压爆破，完成矿房矿石8的崩落;
[0061]回采全过程中，作业人员与设备始终在成型巷道内作业，不进入采空区。
[0062]S4、出矿作业;
[0063]采场采用2m³或3m³柴油铲运机出矿，崩落的矿石8由铲运机铲装后，经采场联络道2和溜井联络道倒入溜井7中，再由中段运输平巷1运至地表。
[0064]铲运机在分段巷道内作业，不进入空区，充分保障了出矿作业的安全性，同时发挥了铲运机的高效出矿优势。
[0065]S5、充填作业;
[0066]每个菱形矿房出矿结束后，及时在回采分段下部凿岩巷道5道口构筑充填挡墙，并设置穿过充填挡墙的滤水管;
[0067]充填料浆从上分段穿脉巷道与采场接通的位置进入回采空区，充填要求接顶密实;
[0068]各小分段依次自下向上回采，随工作面推进逐步充填采空区，以减少顶板暴露时间并控制上盘大面积冒落风险。
[0069]本发明提供的采矿方法按照采场及矿房布置、采准切割工程、切割与回采、出矿作业、充填作业的顺序组织实施。各小分段内菱形矿房回采完成后及时充填，并按照自下而上的顺序推进相邻小分段回采;
[0070]进一步的，上述方法实施时过程中：
[0071]在需要加强通风时，，新鲜风流可由下盘脉外斜坡道6、分段联络道、分段沿脉巷道3和采场联络道2经凿岩巷道5进入采场，洗刷工作面的污风经上分段穿脉贯通位置汇入上中段回风巷;通风效果不足时，可采用局部机械强制通风。
[0072]对于节理裂隙发育、顶板稳定性较差的矿体，回采前可在上中段或上分段巷道内沿矿体顶板布置长锚索护顶支护。长锚索应锚入稳定岩层，锚索长度、间排距、预紧力及注浆参数根据顶板岩性、裂隙发育程度和矿山支护设计确定;回采过程中执行快速回采、及时出矿、及时充填，以缩短顶板暴露时间。
[0073]以上所述仅为本发明的优选实施例，并非限制本发明的专利范围。凡利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用于其他相关技术领域的，均应包括在本发明的专利保护范围内。
说明书附图(3)
