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专利号: 2021105884136
申请人: 辽宁科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种覆盖岩集中注浆崩落回采的充填采矿法,对于新建地下矿山,先采用空场法将最顶部两个无底柱分段崩落法分段高的矿体采空形成采空区,以下矿体按无底柱分段崩落法布置采场,其特征在于,包括以下步骤:步骤一、构造采空区顶板带悬吊梁拱形结构、构造初始覆盖岩层和充填系统采用爆破方法将采空区的顶板爆破炸成若干用悬吊梁分隔的拱形结构,爆破炸下的岩石作为无底柱分段崩落法覆盖岩层,再在地表掘若干垂直充填井直通各拱形结构的中心,并在地表建立由充填料仓、搅拌站、注浆设备及注浆管组成的充填系统,当爆破炸下的岩石覆盖岩层未充满采空区时,在地表利用充填系统通过垂直充填井往采空区注入由碎石和尾砂组成的干式充填料,补充覆盖岩层厚度,直到充满采空区为止,使待采矿体上部形成厚度为两个无底柱分段崩落法分段高的初始覆盖岩层;

步骤二、初始覆盖岩层注浆

在地表利用注浆设备、注浆管通过垂直充填井往初始覆盖岩层中注浆,形成注浆覆盖岩层;

步骤三、矿体回采

在完成步骤二的初始覆盖岩层注浆工作形成注浆覆盖岩层后,进行第三步骤矿体回采的工作,其矿体回采的工作采用传统无底柱分段崩落法回采各分段矿体;

步骤四、采空区干式充填

随着步骤三的矿石回采工作的进行,注浆覆盖岩不断下移,采空区顶板下会继续出现新的空区,再及时对新的空区进行干式充填工作,即通过充填系统经垂直充填井将干式充填料充满新的空区,保持空区为充满状态。

2.根据权利要求1所述的一种覆盖岩集中注浆崩落回采的充填采矿法,其特征在于,所述采用爆破方法将采空区的顶板爆破炸成若干用悬吊梁分隔的拱形结构,是沿矿体走向将采空区的顶板划分成若干以悬吊梁隔开的拱形结构区域,再在采空区的顶板侧帮围岩中沿矿体走向开掘一条凿岩巷道,凿岩巷道水平距离采空区的顶板侧帮面10m~20 m,凿岩巷道的底部与采空区的顶板底部同高,在凿岩巷道中正对待炸拱形结构中心位置,往待炸顶板打束状炮孔,爆破使顶板形成带悬吊梁的拱形结构,拱形结构的截面形状为圆弧拱、三心拱或三角拱。

3.根据权利要求2所述的一种覆盖岩集中注浆崩落回采的充填采矿法,其特征在于,每个拱形结构区域面积S’=KS,拱形结构的长度L等于矿体的厚度,拱形结构的跨度W=S’/L,拱形结构的顶部到悬吊梁底部的总高度H=Wtanα/2+b, 悬吊梁的宽度为4m~8 m,悬吊梁的长度等于矿体的厚度,悬吊梁的高度为b,所述的b为1m~3 m,式中:S’为拱形结构的区域面积,S为顶板稳定允许的暴露面积, K为面积系数,取值

0.3~0.7,α为干式充填料堆积自然安息角。

4.根据权利要求1所述的一种覆盖岩集中注浆崩落回采的充填采矿法,其特征在于,所述垂直充填井的直径为2~4 m 。

5.根据权利要求1所述的一种覆盖岩集中注浆崩落回采的充填采矿法,其特征在于,所述注浆设备采用水泵或注浆机。

6.根据权利要求1所述的一种覆盖岩集中注浆崩落回采的充填采矿法,其特征在于,所述注浆采用固体硅酸钠作为注浆材料,注浆前将固体硅酸钠用水溶解成注浆溶液,固体硅酸钠与水的配比为1:(5~20),一次注浆量与待注浆覆盖岩体积的比例为1:(5~20)。

7.根据权利要求1所述的一种覆盖岩集中注浆崩落回采的充填采矿法,其特征在于,所述将干式充填料为碎石和尾砂,其碎石块度小于0.5m,碎石和尾砂比为1: (0~3)。