專利名稱：使用鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂?shù)亩瞬糠诺V崩落法高效開采工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地下采礦方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種使用鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂?shù)亩瞬糠诺V崩落法高效開采工藝。
背景技術(shù)：
地下采礦方法包括采準、切割和回采三項基本工序，按地壓維護的方式分為空場采礦法、充填法和崩落采礦法三大類，崩落采礦法的基本特征是用崩落圍巖的方法充填采空區(qū)來控制和管理地壓的，端部放礦崩落采礦法比較典型的有無底柱分段崩落法和有底柱分段崩落法，開采強度大、機械化程度高，在大中型地下礦山應(yīng)用最廣。端部放礦崩落采礦法是在覆蓋巖層下放礦，覆蓋巖層下放礦剛開始放出的是純礦石，很快地頂部廢石降落，形成廢石漏斗，廢石提前混入并放出。放礦時放出礦石在原來崩落礦體里的形狀(稱作放出體的形狀)，國內(nèi)外公認橢球體理論，認為放出體形狀為一橢球體，且在放礦過程中放出橢球體不斷擴大，端部放礦時放出體的形狀為半個前傾的偏橢球體。目前國內(nèi)外廣泛采用截止品位放礦，當(dāng)放出礦石品位低于截止品位，即停止放礦，未放出的殘留礦石一部分在下分段放出，另一部分則損失在地下。礦石的損失率和貧化率高是這類采礦法最大的缺陷，一般貧化率為20-25%，高的達42. 9%，回采率一般為55-70%。端部放礦崩落采礦法礦石損失貧化大一直是困擾采礦界的一大難題，為了減少損失貧化，國內(nèi)外從采礦方法結(jié)構(gòu)參數(shù)、生產(chǎn)工藝和放礦管理等方面進行了大量研究，提出過很多變形方案，這些研究在不同程度上改善了損失貧化指標，雖經(jīng)改進，但并未取得突破性的進展，實踐證明，這些研究收效并不明顯。人工假頂是控制放礦過程廢石混入的一種有效辦法，崩落法中使用人工假頂比較早，比如分層崩落法，該法將礦體劃分成礦塊，礦塊在自上而下分層進行回采。每一分層隨著回采工作的進行，在整個礦塊底板上全面鋪設(shè)假底，然后把上部假頂及覆蓋層放下來，使其充滿采空區(qū)，作為下一分層回采時的假頂，假頂起到隔離覆蓋層和崩落礦石的作用，由于木材消耗大，這種方法已逐漸被淘汰?！对颇弦苯稹?988年05期“金屬軟假頂無底柱分段崩落法的應(yīng)用”在昆鋼八街鐵礦采用金屬網(wǎng)軟假頂進行了人工假頂無底柱分段崩落法試驗。它是將相鄰的兩個回采巷道之間的礦體拉開，形成一個空區(qū)，空區(qū)底部全面鋪設(shè)鋼絲繩網(wǎng)，目的是想將上部廢石與下部崩落礦石隔離開，減少礦石貧化。鋪頂工藝復(fù)雜，工效低，文中分析鋼絲繩網(wǎng)經(jīng)常放漏，試驗結(jié)果很不理想。專利CN97116^5. 9 “地下厚富礦體繩網(wǎng)隔離法無貧損開采工藝”，是在無底柱首采分層，在進路間的間柱中穿鑿繩孔，用繩(筋)穿過這些孔，在進路中連接網(wǎng)繩，并對交叉點進行加固聯(lián)結(jié)，形成一層或多層將上部巖體和下部厚富礦體隔離的隔離網(wǎng)，之后，可在網(wǎng)下或網(wǎng)內(nèi)的厚富礦體內(nèi)執(zhí)行采準和回采工序，該方法在網(wǎng)上間柱部分礦體的回采相當(dāng)復(fù)雜，且隨著開采的延深，隔離網(wǎng)容易出現(xiàn)斷、漏現(xiàn)象。目前的崩落法使用的人工假頂都是在覆蓋巖層與礦石之間全面鋪設(shè)假頂?shù)姆椒?，將覆蓋層和崩落礦石隔離開來，施工復(fù)雜，材料消耗過大。實際上，放礦過程中形成的廢石漏斗是造成端部放礦礦石損失率和貧化率最直接的原因。如果能控制廢石漏斗的形成，將從根本上解決端部放礦類采礦法的礦石損失貧化問題，極大地提高礦石回采率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對端部放礦崩落采礦法以上存在的問題，提出一種可有效的阻止廢石漏斗的形成、降低礦石貧化與損失、提高礦石回采率的一種使用鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂?shù)亩瞬糠诺V崩落法高效開采工藝。本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的。本發(fā)明的使用鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂?shù)亩瞬糠诺V崩落法高效開采工藝，包括端部放礦崩落采礦，在回采進路內(nèi)完成鑿巖、爆破與出礦，其特征在于在端部放礦崩落采礦法回采過程中，隨回采工作面的回采，在正下方有回采進路的所有進路末端的廢石漏斗控制點連續(xù)地鋪設(shè)鋼混人工假頂，所有正上方有鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂?shù)幕夭蛇M路都在人工假頂?shù)恼谘谙逻M行鑿巖、爆破與出礦。本發(fā)明所述的廢石漏斗控制點為放礦口正上方覆蓋巖石與崩落礦石分界處，并與放礦口同寬的區(qū)域。本發(fā)明所述的鋼混人工假頂由底層的型鋼支托網(wǎng)、上層的菱形鋼筋網(wǎng)和混凝土澆灌層組成，所述的底層型鋼支托網(wǎng)和上層的菱形鋼筋網(wǎng)焊接在一起，并用混凝土澆灌成鋼混結(jié)構(gòu)整體，所述的鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂?shù)膶挾扰c放礦口寬度相同。本發(fā)明所述的型鋼支托網(wǎng)由5-6根型鋼焊接而成，并設(shè)有加強筋。本發(fā)明所述的上層菱形鋼筋網(wǎng)由鋼筋焊接而成，其菱形鋼筋網(wǎng)的寬度和長度與底層型鋼支托網(wǎng)的寬度和長度相匹配。本發(fā)明所述的混凝土澆灌層的澆灌厚度為0. 3 0. 5m。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的具有如下優(yōu)點
1)本發(fā)明采用人工假頂是不改變原采礦方法的基礎(chǔ)上，在回采進路底部放礦控制點鋪設(shè)，人工假頂寬與放礦口寬度相同，鋪設(shè)范圍小，施工簡單。而傳統(tǒng)人工假頂都是在覆蓋巖層與礦石之間全面鋪設(shè)假頂，將覆蓋層和崩落礦石隔離開來，材料消耗過大，施工復(fù)雜。2)本發(fā)明通過鋪設(shè)人工假頂，可以將崩落礦石與其上部中心區(qū)域的覆蓋巖石隔離開，在新崩落礦石上方將上次放礦形成的廢石漏斗的廢石隔離開，有效地阻止廢石漏斗的形成，從而減少了礦石貧化，放出體形態(tài)將放大，也大大地提高礦石回采率，有效地解決端部放礦崩落采礦法損失貧化問題，實現(xiàn)高效開采。


圖1為本發(fā)明端部放礦采礦法鋪設(shè)鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為端部放礦廢石漏斗形成及放出體形態(tài)示意圖。圖3為端部放礦廢石漏斗控制點的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明與傳統(tǒng)端部放礦效果的區(qū)別示意圖。
圖6為本發(fā)明端部放礦有底柱分段崩落法鋪設(shè)鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)示意圖。圖中
1為回采工作面，2為回采進路，3為鋼混人工假頂，3-1為底層型鋼支托網(wǎng)，3-2為上層鋼筋網(wǎng)，3-3混凝土，4為放礦口，5為覆蓋層巖石，6為崩落礦石，7為原覆蓋層與崩落礦石分界線，8為廢石漏斗，9為放礦過程不斷擴大的放出橢球體，9-1為傳統(tǒng)方法放礦橢球體， 9-2為本發(fā)明放礦橢球體，10為端部放礦廢石漏斗控制點，11為放出口上方的柱狀體，12為未崩礦體，13為電耙巷道，14為鑿巖巷道，15為受礦巷道，
I為第ι分段，II為第2分段，III為第3分段，IV為第4分段。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明的具體實施方式
。如圖1所示，本發(fā)明的使用鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂?shù)亩瞬糠诺V崩落法高效開采工藝， 包括端部放礦崩落采礦，在回采進路內(nèi)完成鑿巖、爆破與出礦，其特征在于在端部放礦崩落采礦回采過程中，隨回采工作面1的回采，在正下方有回采進路的所有回采進路2末端的廢石漏斗控制點連續(xù)地鋪設(shè)鋼混人工假頂3，所有正上方有鋼混人工假頂?shù)幕夭蛇M路2都在人工假頂3的遮掩下進行鑿巖、爆破與出礦。如圖2所示，7為原覆蓋層與崩落礦石分界線，在放礦口 4放礦，剛開始放出的是純礦石，很快地頂部廢石5降落，形成廢石漏斗8，廢石提前混入并放出。放出礦石在原來崩落礦體里的形狀為橢球體9，且在放礦過程中放出橢球體不斷擴大。如圖3所示，本發(fā)明所述的廢石漏斗控制點10是指放礦時可以阻止廢石漏斗形成的控制點，廢石漏斗控制點10為放礦口 4正上方覆蓋巖石5與崩落礦石6分界處，并與放礦口 4同寬的區(qū)域。實驗及生產(chǎn)實踐表明1)放礦時，礦巖散體顆粒在向放礦口 4移動的過程中，放礦口 4之上的垂直柱狀體11中顆粒的運動速度遠大于與其相鄰區(qū)域內(nèi)顆粒的速度；2)每次放礦結(jié)束，廢石在放礦口堆積形狀為一漏斗(在此稱為廢石漏斗8)，廢石漏斗8 底寬與放礦口 4寬相等。只要將放出口 4正上方廢石漏斗8底控制住，即可阻止放礦時廢石漏斗8的形成。在端部放礦崩落采礦法中，比如在無底柱分段崩落法中，回采巷道為放礦口，且回采巷道為菱形布置，廢石漏斗控制點即為放礦口(本分段回采巷道)正上方回采巷道的整個底部；在有底柱分段崩落法中，使用平底底部結(jié)構(gòu)，在電耙巷道中通過受礦巷道進行放礦，實際放礦口為受礦巷道，廢石漏斗控制點即為放礦口(本分段受礦巷道)正上方受礦巷道的整個底部。如圖4所示，本發(fā)明所述的鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂3由底層的型鋼支托網(wǎng)3-1、上層的菱形鋼筋網(wǎng)3-2和混凝土澆灌層3-3組成，所述的底層型鋼支托網(wǎng)3-1和上層的菱形鋼筋網(wǎng)3-2焊接在一起，并用混凝土 3-3澆灌成鋼混結(jié)構(gòu)整體，所述的鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂?shù)膶挾扰c放礦口寬度相同。如圖4所示，本發(fā)明所述的型鋼支托網(wǎng)3-1由5-6根型鋼焊接而成，并設(shè)有加強筋。如圖4所示，本發(fā)明所述的上層菱形鋼筋網(wǎng)3-2由鋼筋焊接而成，其菱形鋼筋網(wǎng) 3-2的寬度和長度與底層型鋼支托網(wǎng)3-1的寬度和長度相匹配。如圖4所示，本發(fā)明所述的混凝土澆灌層3-3的澆灌厚度為0. 3 0. 5m。
如圖5所示，本發(fā)明與傳統(tǒng)放礦方法對比，傳統(tǒng)的放礦方法很快形成廢石漏斗8， 廢石提前混入，其放出橢球體9-1得不到發(fā)育，放出橢球體9-1長、短軸都小，放出礦石量少；而本發(fā)明在回采進路2放礦用的巷道的正上方鋪有鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂3，從而阻止了放礦過程中廢石漏斗8的形成，放出橢球體9-2長、短軸都擴大，放出礦石量大，與傳統(tǒng)方法相比能降低貧化率約10-15%，并提高回采率10-30%。圖中的12為未崩礦體。實施例1
在端部放礦無底柱分段崩落法中使用鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂?shù)拈_采工藝應(yīng)用實例。圖1為本發(fā)明在端部放礦無底柱分段崩落法中使用鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂?shù)拈_采工藝實例，在不改變無底柱分段崩落法采礦方法的情況下，回采巷道呈菱形交錯布置，在回采巷道內(nèi)完成鑿巖、爆破與出礦，回采巷道即為回采進路2，也是放礦口。本應(yīng)用實例的特征在于所述廢石漏斗控制點即為整個回采巷道的底部，因此，只需隨回采工作面1的回采，在正下方有回采巷道的所有回采巷道2末端底部連續(xù)地鋪設(shè)本發(fā)明所述的鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂3，(為了使下分段的爆破不破壞鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂，需要鋪設(shè)鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂?shù)幕夭上锏老碌纳刃闻诳阻弾r時，應(yīng)使孔底與其上回采巷道底保持一個0. 1-0. 2m的距離。)所有正上方有鋼混人工假頂?shù)幕夭上锏?都在人工假頂3的遮掩下進行鑿巖、爆破與出礦，鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂3可以將上部回采巷道(上分段放礦口)放礦后遺留下來的廢石漏斗廢石和新崩落礦石隔離開，阻止了放礦過程中廢石漏斗的形成，從而有效地解決礦石損失貧化問題。
實施例2
在端部放礦有底柱分段崩落法中使用鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂?shù)拈_采工藝應(yīng)用實例圖6為本發(fā)明在端部放礦有底柱分段崩落法中使用鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂?shù)拈_采工藝實例示意圖。有底柱分段崩落法的回采進路由落礦用的鑿巖巷道和設(shè)有放礦、受礦及運搬礦石的底部結(jié)構(gòu)組成，出礦多采用簡單耐用的電耙，電耙出礦底部結(jié)構(gòu)有漏斗式、塹溝式和平底式三種，底部結(jié)構(gòu)中布置有受礦巷道15和電耙巷道13，在不改變有底柱分段崩落法采礦方法的情況下，回采進路呈菱形交錯布置，在電耙巷道中通過受礦巷道進行放礦，實際放礦口為受礦巷道，本應(yīng)用實例的特征在于由于使用鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂，底部結(jié)構(gòu)采用平底式， 在電耙巷道通過受礦巷道進行放礦，實際的放礦口為受礦巷道，廢石漏斗控制點即為放礦口(本分段受礦巷道)正上方受礦巷道的整個底部，因此，只需隨回采工作面的回采，在正下方有回采進路的所有進路的受礦巷道15末端底部連續(xù)地鋪設(shè)鋼混人工假頂3，(為了使下分段的爆破不破壞鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂，需要鋪設(shè)鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂?shù)氖艿V巷道下的扇形炮孔鑿巖時，應(yīng)使孔底與其上的受礦巷道底保持一個0. 1-0. 2m的距離。)所有正上方有鋼混人工假頂?shù)氖艿V巷道15都在人工假頂3的遮掩下進行鑿巖、爆破與出礦。鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂3可以將上部受礦巷道(上部放礦口)放礦后遺留下來的廢石漏斗廢石和新崩落礦石隔離開，阻止了放礦過程中廢石漏斗的形成，解決礦石損失貧化問題，圖中14為鑿巖巷道。
權(quán)利要求
1.一種使用鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂?shù)亩瞬糠诺V崩落法高效開采工藝，包括端部放礦崩落采礦，在回采進路內(nèi)完成鑿巖、爆破與出礦，其特征在于在端部放礦崩落采礦回采過程中， 隨回采工作面的回采，在正下方有回采進路的所有進路末端的廢石漏斗控制點連續(xù)地鋪設(shè)鋼混人工假頂，所有正上方有鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂?shù)幕夭蛇M路都在人工假頂?shù)恼谘谙逻M行鑿巖、爆破與出礦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂?shù)亩瞬糠诺V崩落法高效開采工藝，其特征在于所述的廢石漏斗控制點為放礦口正上方覆蓋巖石與崩落礦石分界處，并與放礦口同寬的區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂?shù)亩瞬糠诺V崩落法高效開采工藝，其特征在于所述的鋼混人工假頂由底層的型鋼支托網(wǎng)、上層的菱形鋼筋網(wǎng)和混凝土澆灌層組成，所述的底層型鋼支托網(wǎng)和上層的菱形鋼筋網(wǎng)焊接在一起，并用混凝土澆灌成鋼混結(jié)構(gòu)整體，所述的鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂?shù)膶挾扰c放礦口寬度相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的使用鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂?shù)亩瞬糠诺V崩落法高效開采工藝，其特征在于所述的型鋼支托網(wǎng)由5-6根型鋼焊接而成，并設(shè)有加強筋。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的使用鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂?shù)亩瞬糠诺V崩落法高效開采工藝，其特征在于所述的上層菱形鋼筋網(wǎng)由鋼筋焊接而成，其菱形鋼筋網(wǎng)的寬度和長度與底層型鋼支托網(wǎng)的寬度和長度相匹配。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的使用鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂?shù)亩瞬糠诺V崩落法高效開采工藝，其特征在于所述的混凝土澆灌層的澆灌厚度為0. 3 0. 5m。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使用鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂?shù)亩瞬糠诺V崩落法高效開采工藝,其特征在于在端部放礦崩落采礦法回采過程中，隨回采工作面的回采，在正下方有回采進路的所有進路末端的廢石漏斗控制點連續(xù)地鋪設(shè)鋼混人工假頂，所有正上方有鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂?shù)幕夭蛇M路都在人工假頂?shù)恼谘谙逻M行鑿巖、爆破與出礦，其廢石漏斗控制點為放礦口正上方覆蓋巖石與崩落礦石分界處，并與放礦口同寬的區(qū)域，其鋼混結(jié)構(gòu)人工假頂由底部底層的型鋼支托和上層的菱形鋼筋網(wǎng)和混凝土澆灌層組成。本發(fā)明的優(yōu)點是可以將崩落礦石與其上部中心區(qū)域的覆蓋巖石隔離開，放礦時有效地阻止廢石漏斗的形成，從而減少了端部放礦采礦法礦石損失貧化，實現(xiàn)端部放礦采礦法高效開采。
文檔編號E21D19/00GK102418528SQ201110232080
公開日2012年4月18日 申請日期2011年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月15日
發(fā)明者邵安林 申請人:鞍鋼集團礦業(yè)公司