水力充填法.doc

毕业论文题目： 水力充填采矿法的研究系 部： 冶金化工系姓 名： 李 伟学 号： 2010218134专 业： 金属矿开采年级班级： 大三指导教师： 胡一多职称： 讲师年 月 日目录1水力充填法概况.11.1水力充填采矿法的特点.11.2水力充填法在我国使用情况.11.3水力充填采矿法分类.11.4我国使用水力充填法的矿山：.22水力充填采矿法典型方案。（上向水平分层水砂充填法）.2.1铜录山铜矿的矿床地条件. 2.2矿块构成要素.2.3采准工作.2.4切割工作.2.5回采工作.2.6充填工作.2.7水力充填的脱水3下向（水平）分层水力充填采矿法典型方案.3.1概况3.2矿块构成要素3.3矿块采准工作.3.4切割工作3.5回采工作3.6充填工作4水力充填系统.5对水力充填采矿法的评价.5.1主要优点5.2主要缺点5.3有待研究的1水力充填法概况近年来，水力充填采矿法在我国地下金属矿山使用的越来越多，是逐渐增加的趋向，这是由于充填工艺的不断改进而促进发展的。1.1水力充填采矿法的特点它是将适当的充填料与水混合成浓度均匀的砂浆，利用自然压头或泵压，通过管边或与管边相接的钻孔，把充填料输送到需要充填的回采工作面。充填料经过脱水之后，即形成充填体，而脱同的水则由池水顺路天井流入巷道水沟和沉淀池，最后进入水仓并排至坑外。水边充填采矿法与干式充填采矿法在结构上基本相同，只是在充填系统上不同，充填材料，及充填工艺没。水力充填采矿法也把矿块分成；两步骤回采（先采房、后采柱）。矿房向下而上或自上而下分层回采，分层水力充填；矿柱也用同类方法回采。1.2水力充填法在我国使用情况我们采用充填法本来比较早，但采用水力充填法却很晚，直到60年才发展起来，而水力充填法用金属矿山开采就更略一些。水力充填法是由干式充填变来的。当时发现选厂的尾矿，对人们造成危害，冶炼出来炉碴，也成了灾害。如何处理？当时人们就用这些东西来为人类服务，就把这些有害之物卷入地下，为了增加充填体的程度，人们对充填料又进行了一定的加工配制。当然，随着科学技术的向前发展，尾砂、炉碴也将会逐渐变。为更有用的东西，如用冶炼炉碴制优质的水质，用于足设置中。1.3水力充填采矿法分类：可分为三类：（1）上向分层水砂充填采矿法；（2）下向分层水砂充填采矿法；（3）毕式水砂充填采矿法；1.4我国使用水力充填法的矿山：（1）铜录铜矿采用点柱上向水平分层尾砂充填法；（2）红透山铜矿采用上向分层尾砂充填法；（3）黄沙、坪铝锌矿采用下向分层尾砂充填法；（4）金川首矿采用下向分层尾砂充填法；2水力充填采矿法典型方案。（上向水平分层水砂充填法）下面的铜录山铜矿使用的上向分层水砂充填法为例说明。2.1铜录山铜矿的矿床地条件：该矿为多金属发生矿床，是以铜铁为主的的卡岩型厚矿体，平均厚度40米，最大厚度100余米，矿体倾角5075。矿石比较稳固，上、下盘围岩均有破碎带，故均不太稳固。矿床位于湖畔，有些矿体的深部延深到湖底下部，地表不允许陷落，矿石品位高，属多金属富矿床。1顶柱 2充填井 3崩下的矿石 4人行脱水井5放矿留井 6主付钢筋 7人行滤水天井通边 8沿脉巷道9穿脉巷道 10充填体 11脉外平巷2.2矿块构成要素（1）矿块布置：由于矿体厚度大，上、下敌国围岩的稳固性比较差，所以矿块呈切走向布置；（2）阶段高度60米；（3）矿块长度矿块长=矿体厚（切走向布置）；（4）矿房宽度810米；（5）矿柱尺寸 间柱宽=68米； 底柱高度=57米； 顶柱宽度=45米。2.3采准工作（1）阶段运输平巷根据该矿具体情况，即将是岩矿床的矿体变化大，设计要求的年产量也较大，为适应充填管路的合理性，因而采用了下盘脉外平巷，上盘脉内平巷的双平巷环形采准系统。（典型方案图中是治脉平巷）。（2）穿脉巷道每隔1520米开一条穿脉。穿脉布置在矿房与间柱高界处，矿房和间柱共用一条穿脉。这种布置形式比矿房间柱各布置一条穿脉节省了采准工程量。（3）流矿井根据矿房长度不同，一个矿房中至少应布置两个留矿井。（4）充填井在矿房中间设一个充填井，断面=22米2，倾角8090，设管边，梯子，它属安全出口之一。（5）人行脱水井一个矿房设一个顺路人行脱水井。它的结构要求是：应适应泄水要求。2.4切割工作切割工作主要是拉底工作。拉底分两步进行。首先在底柱中开掘的短天井内，在穿脉平巷底板以上5米的地方，掘进拉底巷道，然后以拉底巷道为向由石，把矿房内底部全部拉开（扩大至矿体边界）。形成2米的拉底空间，之后再进行挑顶。挑顶高度为2.53.0米。此时把崩下的矿石全部运出（由底柱中已掘进好的放矿流井放出）。最后形成4.55米的拉底空间。当整个拉底空间形成后，再砌筑钢筋混凝土底板，底板厚度为0.81.2米。到此切割工作室完成，可进行正式，回采工作了。2.5回采工作（1）回采分层高度一般为2米，基本在1.83.0米之间，当矿石稳固性，分层高度可以大一些。可以采用“两采一充”的循环办法。（即采两分层充填一次）。当采用“两采一充”时分层高可达46米。（2）凿岩工作用0145型打上向孔。苦用“两采一充”时则第二分层用YT25型打水平孔。这样既增加了落矿高度，又保证了采矿规格和稳定性。（当矿石稳固时，一般打上向孔，反之打水平孔（如凤凰山铜矿所用）。（3）爆破工作每一分层的上向孔，分两次爆破。（4）出矿工作采矿中出矿可用Z/Q14型装运机。（或用/Q12型，或用电耙出矿），（如红速山铜矿用）。（5）清理工作出矿完毕，清理和检查工作面，之后才能进行充填工作。2.6充填工作（1）充填之前的准备工作包括： 浇注放矿留井（或加高留井）； 加高人行泄水井； 架设隔墙模板，并浇注混凝土隔墙体。 充填前的全面检查工作。经检查后天矿，即可将所需之充填管，流槽木板等物，由天井下放到采场，（天井上口0.52.0吨的绞车就可满足要求）。1）浇注流矿井：流井内径一般=1.52.0米。多采用钢筋混凝土束体浇注方式形式。根据阶段高度的不同，井毕厚度取0.51.0米。（多用0.40.5米厚），当阶段高度增加时，毕厚还要协加可达0.81.0米。（因此时流井通过的矿量大）。有的矿山用钢板焊接成留井的早毕。一节一节刈接起来。（如山东集家金矿等）这种形式也很好。2）加高人行脱水天井人行脱水井一般采用方形断面，规格=1.51.5米2的。它是用混凝土预帛件砌成的顺路天井。铜录山铜矿的人行滤水井净断面=1.81.8米2，内毕由3毫米的木模板构成，砌混凝土预制块之间留0.20.3米的间隙，在泄水孔处堵上草袋子。3）浇注隔墙浇注隔墙的模板过去是采用木制的，现用混凝土预制块，预制规格为300200150毫米的，形成的隔墙总厚度为0.8米（预制块厚0.3米，内浇注0.5米厚的混凝土）。在浇注隔墙时，为空心性好好，上、下层对挤，因此在施工时，在每一分层隔墙砌筑完后，间隔1.0米左右插入一根钢筋，上面露出0.5米左右，这样就可以起到上、下层对挤和连接良好的作用。（2）正式充填采场准备工作完毕后，可进行正式的采场充填工作。充填料可用尾砂，冶炼厂炉碴等。（铜录山矿用炉碴，红透山矿用尾砂）。料状炉碴，沿着管经为100毫米的管边进行不力输送。采场充填完成后，在充填料上铺一层厚 0.15米的混凝土作底板。使之便于落矿，减少贫损。由于炉碴的透水性好，当充填料充填完后，即可铺底板。底板浇注后，要养生一天后，才能进行下一个循环的凿岩工作，养生23天后，才能进行崩矿。2.7水力充填的脱水水力充填后的脱水很关键，脱 水的速度和质量好坏，直接影响着采矿的效率和质量。解决脱水的方法有两种：一种是溢流脱水，另一种是渗滤脱水。（1）溢流脱水方法。溢流脱水是将充填料自然沉积下来，上部澄清的水经溢流管或溢底孔排出采矿场。（我国车多钢矿，用虹吸结脱水）。这种方法主要用于采后全尾砂，或分透级尾砂，一次充填的采场，脱水，此只能使澄清水流出，而不能对充填体起疏干作用。同时澄清水流出，往往在充填体上形成一层稀泥不易干固。因此，在随采随充的采场中，一般是与渗滤法配合起来使用的。（2）渗滤脱水方法渗滤脱水法是利用滤水构筑物将水渗滤出采矿的办法。渗滤脱水的构筑物有滤水窗、滤水窗，滤水筒、滤水墙和滤水天井等。滤水用的材半有：稻草帘、麻布、荆条、竹席、夏布、芦苇和手等等。1）滤水窗适用缓倾斜矿体。通常配合密闭墙使用。排水范围很有限，比如粗粒充填料充填时，只能排除滤水窗水平以上口水，用细粒充填料脱水口的范围就更小了。2）滤水墙有两种设备方法，一种是和密闭墙配合用；另一种是单独设置。滤水墙是由木材支撑、隔板和滤水材料构成。（这种方法又叫砂门或挡砂墙）由于下向充填法大部分是用进路回采，回采断面小，因而在进路口处设置砂门子来脱水。进路口上既是充填料的进口，又是充填脱水）。充填管可用软管，导水管可用楠竹筒。导水孔直径=120毫米。3）滤水筒一般用木板制成，上面每隔一定距离钻30毫米的滤水孔，筒外用滤水材料包着，一般按设在充填料中。滤水筒主要用缓倾斜矿体。一般是在底板上沿走向每隔30米安设一个。（我国包括汤矿山采场使用这种方法的）1、木板2、草席3、滤水孔4）滤水天井（即前面讲的人行脱水井）。3下向（水平）分层水力充填采矿法典型方案3.1概况（1）适用于开采矿石很不稳固，或者矿石和围岩都很不稳固，但矿石品位很高或价值很高的有色或稀有金属矿体。（2）此种采矿方法的实质：它是从上往下分层回采和逐层充填，每一分层的顺采作业在钢筋混凝土做顶的保护下进行，钢筋混凝土顶在上一分层回采结束时铺设。回采分层可以是水平的，或者与水平呈1015的倾斜。倾斜分层有利于充填接顶和矿石运搬，但凿岩和支护不如水平分层方便。（3）矿块不再划分矿房和矿柱，而是一个步骤回采。3.2矿块构成要素：（1）阶段高度3050米；（2）矿块长度3050米；（3）矿块宽度=矿体水平厚度；（4）矿柱不流顶、底间柱；3.3矿块采准工作（1）阶段运输平巷布置在下盘接触带或下盘岩石中。（2）天井布置在下盘接触带； （一个矿块有三个天井，在矿块两端各布置一个人行通风井，中间一个流矿井）。 人行通风井是随着回采分层的下降，逐渐被建筑在充填料中的混凝土十大井所代替。 流矿井从上往下逐渐消失。）3.4切割工作每一分层回采前，必须沿下盘接触带掘进一条切割平巷。如果矿体较轮廓很不规则，或者厚度较大，也可以将切割平巷布置在矿体水平面的中央。3.5回采工作（1）回采方式回采方式有两种，一种是进路式回采，二是分区毕式回采。进路回采就是按分层全高进行巷道采矿，这些采矿巷道叫回采进路。（2）回采分层回采分层高度一般为22.53.0米，进路的宽度为22.43.0 米。用0130或YT25型凿岩机凿岩，孔深为1.62.0米。用电耙运搬矿石，国外通采用装运机和运输机运搬矿石。进路多用木棚的支护。3.6充填工作。（1）充填前的准备工作-清理底板，铺设钢筋混凝土板，钉隔离层，构筑脱水砂门等。（2）充填准备工作完成后可进行正式充填工作。（3）注意： 为了接顶好，充填时应使充填管向顶板上仰5左右。 充填管的出口距离待充填地点不应大于5米。脱水砂门设在切割平巷与人行天井交界处。当分层切割平巷的充填工作结束后，就可以开始下一分层的回采。4水力充填系统水力充填中，由于采用的材料不同，因而使得系统中一些环节也有差异，但基本的工艺过程是一致的。水力充填系统大致如下面的方图所示。5对水力充填采矿法的评价5.1主要优点：（1）这种采矿方法对于矿体，赋存条件要求不严格，一般矿体均可使用。（从缓倾斜到急倾斜矿体；从荣矿脉到厚矿体都可以。矿岩从稳固到很不稳固，矿体较廓从整齐到很复杂；地表从允许崩落到不允许崩落）。（2）充填体比较致密，抗压能力强，能比较有效地防止围岩移动和控制矿山压力。（3）矿石回收率高，贫化率低。（4）能开采用自燃性的矿底，可防止内因火灾。（5）可以有效的利用尾砂、废石，用的充填采空区。5.2主要缺点：（1）回采工艺复杂； （2）采场生产能力和劳动生产率低；（3）采矿成本高（水泥及钢材等） （4）回采强度底；（5）需要用大量的充填用水，而这些水从充填体中脱出后，又带着大量污泥和细砂，漏入巷道和水，增加了排水设施和排水费用。加速了水泵的磨损，增加了水和水沟的清理工作量。（6）恶化了井下坑道环境卫生。由于存在这些所，因而水力