基于倾斜巷道型扩刷采场预控顶支护的采矿方法与流程

本发明涉及采矿，尤其涉及一种基于倾斜巷道型扩刷采场预控顶支护的采矿方法。

背景技术：

1、缓倾斜薄矿脉属于采矿业中的复杂难采矿体之一，其开采技术难度大，安全风险高，且开采过程中矿石的损失率和贫化率高，机械化程度低，采矿效率低；因此，对于缓倾斜薄矿脉如何进行安全高效的开采，属于采矿行业内亟待解决的难题。

2、现有技术中，发明专利(申请号为cn 201810475513.6)公开了一种倾斜或急倾斜薄矿体悬臂式掘进机落矿连续采矿方法，采用了掘进机单向推进、端部转层、多工艺平行作业、短流程连续集中强化开采的采矿方法，并通过在落矿、出矿作业的同时，应用切割性能良好的玻璃纤维锚杆和网片联合支护采场顶板及边帮，以实现对采场顶板及边帮的控制，提高采场的安全性。但是该采矿方法为多工艺平行作业，工艺复杂，对开采装备要求高，普适性差；且出矿、落矿的同时对采场顶板和边帮支护，工程量大，降低了采矿效率，提高了成本。

3、发明专利(申请号为cn 202110299594.0)公开了一种倾斜薄矿脉的机械化开采与废石充填，先采用独头掘进的方式完成拉底进路的回采，再通过刷扩上部进路的下盘围岩、抛掷爆破进行采空区废石充填，降低了充填成本，提高采场生产能力；但是该专利方法通过扩刷上部进路的下盘围岩对采空区进行充填，使得上方顶板的暴露面积增大，进而使后续回采时顶板的稳定性下降，安全风险增加。

4、上述现有技术针对缓倾斜薄矿脉的采矿方法仍然存在各种问题，并未实现缓倾斜薄矿安全高效的回采。传统的缓倾斜薄矿脉常使用倾斜竖分条采矿方法，该采矿方法主要为在分条采场内沿矿体倾向施工一条凿岩采准巷道(分条上山)，采准巷道规格一般为2.2～2.5m×矿体厚度，而后在该巷道内左右两侧施工倾斜炮孔，进行左右大规模爆破扩刷落矿采矿；该方法具有采矿效率高，工艺简单，普适性高的优点；但是其在原采准巷道基础上进行扩刷爆破落矿采矿，在采矿过程中通过大规模爆破使得采场顶板暴露面积一次性增大，由原来的巷道暴露宽度扩刷至采场暴露宽度，顶板的暴露面积增加了两到三倍，使得采场顶板的安全隐患增加；且采场顶板暴露面积在爆破扩刷采矿增大后将无法进入进行支护，若不支护将造成矿石损失贫化加大且带来安全事故；而现有技术中缺少对于倾斜竖分条采矿方法中的倾斜巷道如何进行有效支护的研究与应用。

5、有鉴于此，有必要设计一种改进的基于倾斜巷道型扩刷采场预控顶支护的采矿方法，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于倾斜巷道型扩刷采场预控顶支护的采矿方法，在缓倾斜薄矿体扩刷爆破前采用预控顶的方法来维护顶板的安全稳定，以避免爆破时岩体瞬间释压造成的移位或冒落，降低矿石的损失率和贫化率。

2、为实现上述发明目的，本发明提供了一种基于倾斜巷道型扩刷采场预控顶支护的采矿方法，包括以下步骤：

3、s1、将缓倾斜薄矿体在矿体倾向上划分为中段采场，中段采场划分为若干个倾斜竖分条采场，任意所述倾斜竖分条采场的中间沿矿体倾向施工采准巷道；所述倾斜竖分条采场按步骤回采，在宽度方向间隔划分一步骤采场与二步骤采场；

4、s2、在一步骤采场的所述采准巷道内布置支护组件进行预控顶，所述支护组件包括间隔布置的锚索和锚杆，所述锚索包括布置于所述采准巷道顶部中间位置的中部锚索、顶部两侧的侧边锚索，所述侧边锚索由所述采准巷道的顶部延伸至同侧的所述一步骤采场的顶部边界；

5、s3、按照步骤s2的所述支护组件的布置方式将所述一步骤采场内的待一次性爆破开采区域完成所述支护组件的安装，并进行一次性爆破与出矿后，进行下一步的待一次性爆破开采区域支护组件的安装、爆破与出矿，逐渐将所述一步骤采场开采并充填完成；

6、s4、按照步骤s2～步骤s3的方式继续进行二步骤采场的预控顶与爆破开采，直至将所述中段采场的所有倾斜竖分条采场以预控顶支护方法全部完成开采。

7、作为本发明的进一步改进，在步骤s2中，所述支护组件与所述采准巷道的向上延伸方向的夹角为45°～80°，以对爆破时瞬间释压的岩体形成支护。

8、作为本发明的进一步改进，在步骤s2中，在所述采准巷道内，沿着采准巷道延伸方向，所述支护组件与支护组件之间的排距为3～5m。

9、作为本发明的进一步改进，所述倾斜竖分条采场的宽度为7～8m，所述采准巷道的宽度为2～2.5m，所述一次性爆破开采区域的开采长度为20～30m。

10、作为本发明的进一步改进，在步骤s3中，在所述一次性爆破开采区域与一次性爆破开采区域之间的衔接处设有稳定锚索，所述稳定锚索由所述采准巷道的顶部延伸至同侧的采场的顶部边界。

11、作为本发明的进一步改进，所述稳定锚索与所述采准巷道的向下延伸方向的夹角为30°～50°，所述稳定锚索的倾斜方向与所述支护组件的倾斜方向交错，以形成岩体的稳定支撑结构。

12、作为本发明的进一步改进，在步骤s3中，一次性爆破的方式为在所述采准巷道内，向所述采准巷道的左右两侧施工倾斜炮孔，所述倾斜炮孔与所述采准巷道的内壁垂直。

13、作为本发明的进一步改进，所述锚索与所述锚杆的钻孔孔底距为1.0～1.5m。

14、作为本发明的进一步改进，在步骤s2中，所述锚杆的长度为锚索长度的0.4～0.6倍。

15、作为本发明的进一步改进，所述锚杆的直径为20～25mm，所述锚索的直径为20～25mm。

16、本发明的有益效果是：

17、1、本发明提供的一种基于倾斜巷道型扩刷采场预控顶支护的采矿方法，将缓倾斜薄矿体在矿体倾向上划分为中段采场，中段采场划分若干倾斜竖分条采场，倾斜竖分条采场在宽度方向间隔划分一步骤采场与二步骤采场，按步骤进行回采；在各步骤采场回采前在其采准巷道内布置支护组件进行预控顶，来维护顶板的安全稳定，避免了爆破时瞬间释压造成的岩体移位或冒落。本发明的采矿方法实现了缓倾斜薄矿体爆破后、出矿和充填前的顶板稳定控制，降低了矿石的损失率和贫化率，为缓倾斜薄矿体安全高效的开采提供了新途径。

18、2、本发明的支护组件包括间隔布置的锚索和锚杆，其中侧边锚索由采准巷道的顶部延伸至同侧的一步骤采场的顶部边界，实现了对整个采场扩刷爆破后暴露顶板的全方位预支护，维护了爆破采矿后顶板的安全稳定。支护组件与采准巷道的向上延伸方向呈一定的夹角，如此布置，使得支护组件为岩体提供了向上的支撑力，避免了爆破时岩体瞬间释压造成的移位或冒落，从而降低了矿石的贫化率。另外，本发明在一次性爆破开采区域之间的衔接处设有稳定锚索，稳定锚索的倾斜方向与支护组件的倾斜方向交错，形成了岩体的稳定支撑结构，因为在一次性爆破开采区域爆破后，矿岩的应力场重新分布，会在开挖范围内形成应力集中区域，稳定锚索的设置避免了空区上盘和下盘处的应力集中，避免了爆破衔接区域岩体变形、移动或破坏的现象发生，提高了缓倾斜薄矿体开采的安全性。

19、3、本发明针对缓倾斜薄矿体，采用基于倾斜巷道型扩刷采场预控顶支护的采矿方法，利用支护组件的协同配合，将缓倾斜薄矿体的一次性开采长度扩展了十几倍，相对于传统的采矿方法大大增加了爆破落矿效率，实现了缓倾斜薄矿体的大规模爆破开采，提高了采场的生产能力。