1.本發(fā)明涉及采礦技術領域，具體涉及一種海底下的上下盤破碎圍巖礦體安 全采礦方法。

背景技術：

2.賦存于海下的礦體安全、高效和低成本開采逐漸受到了重點關注。目前， 該類礦體的主要采礦方法是上向水平充填采礦法、下向進路式充填采礦法和上 向進路式充填采礦法。而這些采礦方法的實施均依靠豎井或斜坡道、并于上盤 或下盤施工階段運輸巷道、分段運輸巷道和采場聯(lián)絡道等井巷工程。對于上下 盤圍巖破碎的工況條件，大量的巷道掘進對于圍巖的擾動程度極大，若節(jié)理裂 隙發(fā)育的圍巖則容易發(fā)生冒落，可能誘發(fā)海平面下圍巖移動，安全隱患極大。

3.專利201810064011.4提出了一種基于脈內采準無需切割工程偽傾斜布置的 棋盤式采礦方法，該方法對于薄礦體開采應用效果較好，但該方法開拓工程仍 位于下盤，采準工程布置于礦體內部形成菱形礦塊，對于中厚以上礦體的開采 不具有適用性。

4.專利201110094911.1提出了有一種中厚傾斜破碎礦體脈內采準無間柱連續(xù) 分段充填法，通過將礦塊劃分為多分段、小礦房的盤區(qū)結構進行回采。針對的 開采對象主要為中厚破碎礦體，該法將開拓工程布置于礦體上盤，采用中深孔 進行落礦并對出礦巷道進行及時支護。但該法對上下盤圍巖破碎的中厚以上礦 體開采不具有普適性。

5.針對上述問題，目前亟需研發(fā)一種安全可靠程度高、廢石掘進量少、開采 擾動小的采礦方法。

技術實現(xiàn)要素：

6.基于以上問題，本發(fā)明提供一種海底下的上下盤破碎圍巖礦體安全采礦方 法，利用原有下盤脈外沿脈巷道，采用頂管法進行穿脈施工，減少了聯(lián)巷施工 的大量支護工程，同時頂管法擾動較小，降低了對下盤破碎圍巖的擾動，保障 了施工的安全性；采用脈內采準的布置形式，掘進產出的礦石可作為副產礦進 行利用，較原先下盤脈外施工極大地減少了廢石的掘進量；通過采切層和預留 層間隔設置，自下而上地進行回采一層預留一層，預留層作為水平層狀支撐， 且每層采切層回采后及時充填采場，極大地降低了上覆礦巖變形的風險，能夠 實現(xiàn)近海底下的上下盤圍巖類礦體的安全回采。

7.為實現(xiàn)上述技術效果，本發(fā)明采用了以下技術方案：

8.一種海底下的上下盤破碎圍巖礦體安全采礦方法，包括如下步驟：

9.s1、在未被封閉的原有下盤脈外沿脈巷道內，采用頂管裝置施工頂管穿脈 到達礦體；

10.s2、將礦體按照垂直礦體走向布置，劃分為相互間隔的礦房和礦柱；

11.s3、在脈內采準斜坡道、脈內切割巷，并采用錨桿對脈內巷道及時支護；

12.s4、在空間高度關系上將礦體劃分為間隔設置的采切層和預留層，采切層 采用脈

內沿脈巷與斜坡道連通作為出礦通道，回采順序為自下而上地對采切層 進行回采，每層采切層回采時，先回采礦房，再進行礦柱回采；

13.s5、礦房回采結束后，及時采用混凝土充填體進行膠結填充；礦柱回采結 束采用尾砂充填體進行填充；然后轉層至上一層采切層進行回采，直至所有采 切層回采結束。

14.進一步地，步驟s1中頂管裝置頂進流程包括如下步驟：

15.1)在原有下盤脈外沿脈巷道內壁設置用于為頂進液壓裝置提供反作用力的 巷道后座直壁；

16.2)安裝液壓支架、頂進液壓裝置及基座導軌；

17.3)將頂管安裝在基座導軌上，采用人工或機械在頂管內進行開挖，并配合 頂進液壓裝置進行頂進作業(yè)；開挖過程中采用設置于頂管裝置內的下盤廢石運 輸設備將下盤廢石運出頂管外。

18.進一步地，頂管裝置主要由多節(jié)截面為圓形或矩形的頂管組成。

19.進一步地，步驟s2中礦房規(guī)格為寬3.0～6.0m，高3.0～4.5m，礦柱規(guī)格為 寬2.0～3.0m，高3.0～4.5m；礦房與礦柱的長度為礦體的水平厚度。

20.進一步地，斜坡道及脈內巷道的工程規(guī)格均為寬2.0～5.0m，高3.0～4.5m。

21.進一步地，每層采切層開采過程中，采用鑿巖臺車進行回采作業(yè)，壓頂落 礦期間炮眼眼深2.5～3.3m，眼距1.0～1.5m，排距0.6～0.8m，裝藥密度0.4～ 0.5kg/m，采用反向柱狀連續(xù)裝藥結構，孔口用炮泥填塞0.5～0.8m；控爆眼間距 0.6～0.7m，裝藥密度0.15～0.20kg/m，抵抗線0.5～1.0m，采用不耦合裝藥結構， 起爆采用微差導爆管起爆。

22.進一步地，在斜坡道內采用局扇加強通風，新鮮風流由斜坡道進入分段巷 道，再從分層聯(lián)絡道進入采場，爆破后的污風由斜坡道通過上中段回風系統(tǒng)排 至地表；進路局部采用局扇通風，采取壓入式與抽出式聯(lián)合通風方式。

23.混凝土充填體的標號大于等于c7.5，底部灰砂比為1∶20，上部澆面層灰砂 比為1∶10、厚度為0.5m；充填前在礦房和礦柱的端部施工充填擋墻，充填擋 墻采用木板墻或組合式鐵板墻。

24.與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

25.1.本發(fā)明通過預留水平層狀支撐，自下而上地進行回采一層預留一層，回采 后的采場及時充填，極大地降低了上覆礦巖變形的風險，能夠實現(xiàn)該類條件礦 體的安全回采。

26.2.廢石掘進量少：本發(fā)明通過采用脈內采準的布置形式，不論是施工的斜坡 道還是其他井巷工程均在穩(wěn)固礦體內施工，掘進產出的礦石可作為副產礦進行 利用，較原先下盤脈外施工極大地減少了廢石的掘進量。

27.3.開采擾動?。罕景l(fā)明充分利用原有下盤脈外沿脈巷道，采用頂管法進行穿 脈施工。一方面減少了聯(lián)巷施工的大量支護工程，另一方面頂管法擾動較小， 保障了施工的安全性，有效地規(guī)避了采用普通鉆爆法進行施工時，由于上下盤 圍巖破碎極易發(fā)生大范圍冒落的問題。

附圖說明

28.圖1上下盤圍巖破碎的穩(wěn)固礦體賦存剖面圖；

29.圖2頂管法過下盤破碎圍巖示意圖；

30.圖3預留水平層狀支撐式上向水平進路充填法側視結構示意圖；

31.圖4為圖3中沿斷面a

?

a的結構示意圖；

32.圖5預留水平層狀支撐式上向水平進路充填法俯視圖

33.圖6原有下盤脈外沿脈巷道支護斷面圖；

34.其中，1、原有下盤脈外沿脈巷道；2、頂管穿脈；3、礦體；4、斜坡道；5、 錨桿；6、采切層；7、預留層；8、脈內沿脈巷；9、混凝土充填體；10、尾砂 充填體；11、頂進液壓裝置；12、巷道后座直壁；13、液壓支架；14、基座導軌； 15、頂管；16、下盤廢石運輸設備；17、海水；18、陸地；19、上盤破碎圍巖； 20、下盤破碎圍巖；21、長錨索。

具體實施方式

35.為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結合實施例和附 圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明僅用于 解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。

36.實施例：

37.參見圖1

?

6，一種海底下的上下盤破碎圍巖礦體安全采礦方法，包括如下步 驟：

38.s1、在未被封閉的原有下盤脈外沿脈巷道1內，采用頂管裝置施工頂管穿 脈2到達礦體3；

39.s2、將礦體3按照垂直礦體3走向布置，劃分為相互間隔的礦房和礦柱；

40.s3、在脈內采準斜坡道4、脈內切割巷，并采用錨桿5對脈內巷道及時支護； s4、在空間高度關系上將礦體3劃分為間隔設置的采切層6和預留層7，采切層 6采用脈內沿脈巷8與斜坡道4連通作為出礦通道，回采順序為自下而上地對采 切層6進行回采，每層采切層6回采時，先回采礦房，再進行礦柱回采；

41.s5、礦房回采結束后，及時采用混凝土充填體9進行膠結填充；礦柱回采 結束采用尾砂充填體10進行填充；然后轉層至上一層采切層6進行回采，直至 所有采切層6回采結束。

42.在近海海水17對應的陸地18下方，礦體3位于上盤破碎圍巖19和下盤破 碎圍巖20之間(如圖1所示)，進行采礦是需要控制對上盤破碎圍巖19的擾 動以保證安全作業(yè)。本實施例中，因原有下盤脈外沿脈巷大多是采用了長錨索 21和錨桿5的加強支護，利用原有下盤脈外沿脈巷道1，采用頂管法進行穿脈 施工，減少了聯(lián)巷施工的大量支護工程，同時頂管法擾動較小，降低了對上下 盤破碎圍巖20的擾動，保障了施工的安全性；采用脈內采準的布置形式，掘進 產出的礦石可作為副產礦進行利用，較原先下盤脈外施工極大地減少了廢石的 掘進量；通過采切層6和預留層7間隔設置，自下而上地進行回采一層預留一 層，預留層7作為水平層狀支撐，且每層采切層6回采后及時充填采場，極大 地降低了上覆礦巖變形的風險，能夠實現(xiàn)近海底下的上下盤圍巖類礦體3的安 全回采。

43.本實施例中的頂管15選用截面為圓形或矩形頂管15(如圖2所示)，其頂 進流程包括為：

44.1)在原有下盤脈外沿脈巷道1內壁設置用于為頂進液壓裝置11提供反作用 力的巷道后座直壁12；

45.2)安裝液壓支架13、頂進液壓裝置11及基座導軌14；

46.3)將頂管15安裝在基座導軌14上，采用人工或機械在頂管15內進行開 挖，并配合頂進液壓裝置11進行頂進作業(yè)；開挖過程中采用設置于頂管裝置內 的下盤廢石運輸設備16將下盤廢石運出頂管15外。

47.礦房規(guī)格為寬3.0～6.0m，高3.0～4.5m，礦柱規(guī)格為寬2.0～3.0m，高3.0～ 4.5m；礦房與礦柱的長度為礦體3的水平厚度。斜坡道4及脈內巷道的工程規(guī) 格均為寬2.0～5.0m，高3.0～4.5m。本實施例中的斜坡道4為折返式。

48.本實施例的每層采切層6開采過程中，采用dd2710型鑿巖臺車進行回采作 業(yè)，壓頂落礦期間炮眼眼深2.5～3.3m，眼距1.0～1.5m，排距0.6～0.8m，裝藥 密度0.4～0.5kg/m，采用反向柱狀連續(xù)裝藥結構，孔口用炮泥填塞0.5～0.8m； 控爆眼間距0.6～0.7m，裝藥密度0.15～0.20kg/m，抵抗線0.5～1.0m，采用不耦 合裝藥結構，起爆采用微差導爆管起爆。

49.本實施例的采準過程中還在斜坡道4內設置回風系統(tǒng)，采用jk58

?

1no3.5 型局扇加強通風，新鮮風流由斜坡道4進入分段巷道，再從分層聯(lián)絡道進入采 場，爆破后的污風由斜坡道4通過上中段回風系統(tǒng)排至地表；進路局部采用局 扇通風，采取壓入式與抽出式聯(lián)合通風方式。

50.混凝土充填體9的標號大于等于c7.5，底部灰砂比為1∶20，上部澆面層灰 砂比為1∶10、厚度為0.5m；充填前在礦房和礦柱的端部施工充填擋墻，充填 擋墻采用木板墻或組合式鐵板墻，架設充填板墻時必須要直立、牢固、密實， 不能跑漿、倒塌。

51.如上即為本發(fā)明的實施例。上述實施例以及實施例中的具體參數(shù)僅是為了 清楚表述發(fā)明驗證過程，并非用以限制本發(fā)明的專利保護范圍，本發(fā)明的專利 保護范圍仍然以其權利要求書為準，凡是運用本發(fā)明的說明書及附圖內容所作 的等同結構變化，同理均應包含在本發(fā)明的保護范圍內。技術特征：

1.一種海底下的上下盤破碎圍巖礦體安全采礦方法，其特征在于，包括如下步驟：s1、在未被封閉的原有下盤脈外沿脈巷道(1)內，采用頂管裝置施工頂管穿脈(2)到達礦體(3)；s2、將礦體(3)按照垂直礦體走向布置，劃分為相互間隔的礦房和礦柱；s3、在脈內采準斜坡道(4)、脈內切割巷，并采用錨桿(5)對脈內巷道及時支護；s4、在空間高度關系上將礦體(3)劃分為間隔設置的采切層(6)和預留層(7)，采切層(6)采用脈內沿脈巷(8)與斜坡道(4)連通作為出礦通道；回采順序為自下而上地對采切層(6)進行回采，每層采切層(6)回采時，先回采礦房，再進行礦柱回采；s5、礦房回采結束后，及時采用混凝土充填體(9)進行膠結填充；礦柱回采結束采用尾砂充填體(10)進行填充；然后轉層至上一層采切層(6)進行回采，直至所有采切層(6)回采結束。2.根據(jù)權利要求1所述的安全采礦方法，其特征在于，步驟s1中頂管裝置頂進流程包括如下步驟：1)在原有下盤脈外沿脈巷道(1)內壁設置用于為頂進液壓裝置(11)提供反作用力的巷道后座直壁(12)；2)安裝液壓支架(13)、頂進液壓裝置(11)及基座導軌(14)；3)將頂管(15)安裝在基座導軌(14)上，采用人工或機械在頂管(15)內進行開挖，并配合頂進液壓裝置(11)進行頂進作業(yè)；開挖過程中采用設置于頂管裝置內的下盤廢石運輸設備(16)將下盤廢石運出頂管(15)外。3.根據(jù)權利要求2所述的安全采礦方法，其特征在于：所述頂管裝置主要由多節(jié)截面為圓形或矩形的頂管(15)組成。4.根據(jù)權利要求1所述的安全采礦方法，其特征在于：步驟s2中礦房規(guī)格為寬3.0～6.0m，高3.0～4.5m，礦柱規(guī)格為寬2.0～3.0m，高3.0～4.5m；礦房與礦柱的長度為礦體(3)的水平厚度。5.根據(jù)權利要求1所述的安全采礦方法，其特征在于：斜坡道(4)及脈內巷道的工程規(guī)格均為寬2.0～5.0m，高3.0～4.5m。6.根據(jù)權利要求1所述的安全采礦方法，其特征在于：每層采切層(6)開采過程中，采用鑿巖臺車進行回采作業(yè)，壓頂落礦期間炮眼眼深2.5～3.3m，眼距1.0～1.5m，排距0.6～0.8m，裝藥密度0.4～0.5kg/m，采用反向柱狀連續(xù)裝藥結構，孔口用炮泥填塞0.5～0.8m；控爆眼間距0.6～0.7m，裝藥密度0.15～0.20kg/m，抵抗線0.5～1.0m，采用不耦合裝藥結構，起爆采用微差導爆管起爆。7.根據(jù)權利要求6所述的安全采礦方法，其特征在于：在斜坡道(4)內采用局扇加強通風，新鮮風流由斜坡道(4)進入分段巷道，再從分層聯(lián)絡道進入采場；爆破后的污風由斜坡道(4)通過上中段回風系統(tǒng)排至地表；進路局部采用局扇通風，采取壓入式與抽出式聯(lián)合通風方式。8.根據(jù)權利要求1所述的安全采礦方法，其特征在于：混凝土充填體(9)的標號大于等于c7.5，底部灰砂比為1∶20，上部澆面層灰砂比為1∶10、厚度為0.5m；充填前在礦房和礦柱的端部施工充填擋墻，充填擋墻采用木板墻或組合式鐵板墻。

技術總結

本發(fā)明涉及采礦技術領域，公開了一種海底下的上下盤破碎圍巖礦體安全采礦方法，利用原有下盤脈外沿脈巷道，采用頂管法進行穿脈施工，減少了聯(lián)巷施工的大量支護工程，同時頂管法擾動較小，降低了對下盤破碎圍巖的擾動，保障了施工的安全性；采用脈內采準的布置形式，掘進產出的礦石可作為副產礦進行利用，較原先下盤脈外施工極大地減少了廢石的掘進量；通過采切層和預留層間隔設置，自下而上地進行回采一層預留一層，預留層作為水平層狀支撐，且每層采切層回采后及時充填采場，極大地降低了上覆礦巖變形的風險，能夠實現(xiàn)近海底下的上下盤圍巖類礦體的安全回采。圍巖類礦體的安全回采。圍巖類礦體的安全回采。

技術研發(fā)人員：曹帥 宋衛(wèi)東 李佳建 黃智強 鄭迪

受保護的技術使用者：北京科技大學

技術研發(fā)日：2020.12.23

技術公布日：2021/4/13