本发明涉及采矿，尤其涉及一种下向分段纺锤形空场嗣后胶结充填采矿法。
背景技术：
1、如何实现软破厚大陡立矿体的安全高效开采一直是采矿界的一项技术难题，为了实现这类矿体的高效、低贫损开采，同时维持采场的稳定性，通常采用胶结充填法进行开采，常用的胶结充填法有下向分层进路式胶结充填法和阶段空场嗣后胶结充填法等。采用下向分层进路式胶结充填法开采时，采场空区暴露面积小有利于维持采场的稳定性，但这种方法采用浅孔落矿，回采效率低下，无法实现矿体的大规模高效开采；而阶段空场嗣后充填法虽然采用大直径深孔落矿，回采效率得到显著提高，但由于矩形空场暴露面积大，尤其是一步采场两侧直立边壁为破碎矿体，导致空场难以形成，从而影响到该方法的在破碎矿岩条件下的正常应用。
2、因此，有必要研发出一种新型的胶结充填采矿方法，可以实现软破厚大陡立矿体的安全高效开采，从而提升矿山开采的技术经济效益。
技术实现思路
1、本发明的目的就在于提供一种下向分段纺锤形空场嗣后胶结充填采矿法，以解决上述问题。
2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种下向分段纺锤形空场嗣后胶结充填采矿法，包括下述步骤：
3、（1）先在矿体顶部位置采用下向分层进路式胶结充填法开采至少三个分层，为整个采场形成初始假顶；
4、需要说明的是，本步骤的“下向分层进路式胶结充填法”，是指目前公知的常规（传统）下向分层进路式胶结充填法，比如企业标准q/ysjc-gy04-2010，
5、（2）初始假顶以下采用下向分段纺锤形空场嗣后胶结充填进行采矿，回采时逐分段从上至下回采，上下相邻分段之间的回采进路呈“品”字型交错布置，使得首采所形成的矿房形状为半“纺锤形”，其余各进路回采所形成的矿房形状呈“纺锤形”；
6、本步骤与传统的“阶段空场嗣后充填法”相比，不同点体现在分段回采进路呈“品”字型布置，此外传统阶段空场嗣后充填法所形成的矿房为矩形矿房，而本方法所形成的矿房形状为纺锤形，
7、（3）在各分段的进路中布置上向纺锤形炮排较，首采分段炮排为半纺锤形炮排，利用上向炮排从上盘向下盘逐排进行崩矿退采，形成与炮排形状相同的矿房，矿房分两次采用不同的强度的胶结材料分别对上半部分和下半部分进行充填；
8、（4）待前一矿房胶结充填体稳固后，在回采进路中紧邻充填体上向施工切割天井，以此井为爆破补偿空间完成后续矿房的初始拉槽作业，随后逐炮排退采形成新的纺锤形矿房并充填，如此反复循环，直至一条进路完全退采结束。
9、作为优选的技术方案，步骤（2）中，分段高度和进路间距均为15～20m。将分段高度和进路间距控制在15～20m的作用是，可有效增大单次崩矿量，单次崩矿量可达到进路式胶结充填法的10倍以上，但又不至于使矿房尺寸过大而降低矿房的稳定性。
10、作为优选的技术方案，步骤（2）中，在矿房顶部布置有穿脉充填回风道，用于对采场进行充填和回风，将充填回风道布置在矿房顶部的好处是可以确保矿房污风能够被及时回走，同时充填料从高位下放，有利于矿房实现充填接顶。
11、作为优选的技术方案，步骤（3）中，所述炮排步距为2～4m。
12、作为优选的技术方案，步骤（3）中，矿房下半部分采用抗压强度为3～5mpa的胶结材料进行充填，下半部分充填体凝固后再对上半部分进行充填，上半部分采用抗压强度为1～2mpa胶结材料进行充填。
13、上述的胶结材料的强度，具体而言是指：矿房下半部分采用28d抗压强度可达到3～5mpa的充填材料进行充填，待下半部分充填体达到初凝（3d后），再采用28d抗压强度为1~2mpa的充填材料对矿房上半部分进行充填，这样做的好处是，本分段矿房下半部分充填体为下分段矿房的直接顶板，因此矿房下半部分采用较高强度充填体，可以确保下分段矿房顶板的稳定性，而矿房上半部分充填体的强度要求没那么高，此时采用较低强度充填材料，则可以降低充填成本，有利于提高采矿经济效益。
14、作为优选的技术方案，步骤（3）中，除首采分段矿房长度取10～15m外，其余分段矿房长度可增大至20～30m，这样做的好处是，考虑到首采分段矿房为半纺锤形，矿房顶板为平直形态，更容易受到拉应力破坏，因此为了确保矿房稳定，宜适当减小首采分段的矿房长度，推荐取10~15m，而其余分段矿房为纺锤形，矿房形状有利于地压分布和维持矿房稳定，因此为提高采矿效率，推荐将矿房尺寸增大至20～30m。
15、作为优选的技术方案，步骤（3）中，同一分段内多条进路同时作业，为控制顶板暴露面积，分段内的相邻进路划分为一步采场和二步采场交替进行采矿，一步采场至少超前于二步采场1个矿房，相邻进路不能在横向上同时开采。
16、本发明的方法尤其适用于软破厚大陡立矿体的开采，本方法可以沿矿体走向和垂向实现无间柱连续高效回采。
17、相对于传统的下向分层进路式胶结充填法，在申请采用大直径深孔进行落矿，矿房集中出矿，可实现多进路、多分段同时开采，其回采效率将达到传统下向分层进路式胶结充填法的2倍以上；而相对应传统的阶段空场嗣后充填法，本技术的矿房形状为纺锤形，矿房顶板为胶结充填体，矿房下半部分两侧斜边为达到自然安息角度的稳定矿体，矿房形态更有利于地压分布和实现自稳。
18、与现有技术相比，本发明的优点在于：
19、（1）本方法矿石损失率低，该方法在开采过程中，不会在采场中残留任何矿柱，从而确保了矿石的充分回采；
20、（2）本方法产能大，该方法采用大直径深孔进行落矿，具有较高的生产能力，其开采能力将达到分层进路式胶结充填法的2倍以上；
21、（3）本方法开采效率高，该方法可以在单个分段内实现多条进路同时回采，也可以实现多个分段同时回采，从而实现高效开采，在中深孔高强度落矿后对矿房进行集中充填，也提高了充填效率；
22、（4）本方法机械化程度高，凿岩、装药、出矿、充填等环节均为机械化作业，便于实现井下无人化智能采矿作业；
23、（5）本方法安全性好，本方法采用遥控铲运在矿房中进行出矿，矿房外属于在有支护的进路中进行矿石的转运，此外凿岩、装药、爆破等作业均是在支护进路中进行，充填作业是在暴露空间有限且顶板为充填体假顶的巷道中进行，因此本方法各采矿工序均是在安全有保障的情形开展；
24、（6）本方法具有较好的通风条件和充填接顶条件，该方法在采用分段回采时，采场具有良好的进风和回风条件，此外，充填巷道位于矿房顶部，充填料从上至下对矿房进行充填，再加之纺锤形矿房的上半部分空间呈倒“v”型逐渐缩小，因此本方法可以确保矿房具有较好的充填接顶率,同时各矿房中所残留的充填不接顶空区无论是在横向还是在纵向不会发生累积或叠加情况，因此该方法比常规充填法具有更好的岩移控制作用；
25、（7）本方法矿房稳定易形成，在该方法中矿房为纺锤形结构，该结构更有利于压力分布，可以有效降低矿房的应力集中现象，在整个矿房中，矿房的顶板和腰部均为胶结充填体，具有较好的整体性和稳定性，只有矿房底部两帮为矿体，但这两个边帮为50~60°的斜帮，处于自然安息稳定状态，同时由于底部两个斜帮的存在，使矿房下半部分呈现为“v”字型，能够对矿房内崩落矿石起到聚矿作用，更有利于矿石的充分铲出；
26、总之，本发明的采矿方法可以沿矿体走向和垂向实现无间柱连续高效回采，从而提高了软破厚大陡立矿体的回采效率，同时提高了采矿作业安全性。
1.一种下向分段纺锤形空场嗣后胶结充填采矿法，其特征在于，包括下述步骤：
2.根据权利要求1所述的一种下向分段纺锤形空场嗣后胶结充填采矿法，其特征在于，步骤（2）中，分段高度和进路间距均为15～20m。
3.根据权利要求1所述的一种下向分段纺锤形空场嗣后胶结充填采矿法，其特征在于，步骤（2）中，在矿房顶部布置有穿脉充填回风道。
4.根据权利要求1所述的一种下向分段纺锤形空场嗣后胶结充填采矿法，其特征在于，步骤（3）中，所述炮排步距为2～4m。
5.根据权利要求1所述的一种下向分段纺锤形空场嗣后胶结充填采矿法，其特征在于，步骤（3）中，矿房下半部分采用抗压强度为3～5mpa的胶结材料进行充填，下半部分充填体凝固后再对上半部分进行充填，上半部分采用抗压强度为1～2mpa胶结材料进行充填。
6.根据权利要求1所述的一种下向分段纺锤形空场嗣后胶结充填采矿法，其特征在于，步骤（3）中，每退采10～30m即对矿房进行一次充填。
7.根据权利要求1所述的一种下向分段纺锤形空场嗣后胶结充填采矿法，其特征在于，步骤（3）中，首采分段矿房长度取10～15m，其余分段矿房长度可增大至20～30m。
8.根据权利要求1所述的一种下向分段纺锤形空场嗣后胶结充填采矿法，其特征在于，步骤（3）中，同一分段内多条进路同时作业，为控制顶板暴露面积，分段内的相邻进路划分为一步采场和二步采场交替进行采矿，一步采场至少超前于二步采场1个矿房，相邻进路不能在横向上同时开采。
