第十七章充填采矿法.ppt

第十七章充填采矿法 随着回采工作面的推进 逐步用充填料充填采空区的采矿方法称为充填采矿法 充填采空区的目的 利用充填体进行地压管理 以控制围岩崩落和地表下沉 并为回采工作创造安全和方便条件 还可预防有自然性矿石的内因火灾 充填采矿法的分类 按矿块结构和回采工作面推进方向分为 单层充填法上向分层充填法下向分层充填法分采充填法 削壁充填法 按充填料和输送方式分为 干式充填法水力充填法胶结充填法 充填采矿法在我国的使用 50年代 干式充填法64年凡口铅锌矿开始使用胶结充填法70年代后水砂充填和胶结充填技术引进和发展 充填机械化程度增高 能力增大 成本降低 使用范围 78年有色金属矿山9 8 84年全国13 7 其中 有色18 黄金40 低浓度胶结充填 高浓度胶结充填技术发展很快 2单层充填采矿法 用于缓倾斜薄矿体 4 5m 矿块斜长30 40m沿走向长60 80m控顶距2 4m充填距2 4m悬顶距4 8m不留矿柱一步骤回采 2单层充填采矿法 采准 切割运输巷道掘在底板岩石中距底板8 10m切割巷布置在矿体中 矿块边界处布置上山 矿石溜井 15 20m一条 联络切巷与运输巷 不用时可通风行人回采 浅孔 电耙悬顶距4 8m 控顶距2 4m长工作面沿走向推进 25 30t 台班 2单层充填采矿法 地压管理 边出矿边架木棚 木棚上铺背板和竹帘 采宽4 8m时 则要充填2 4m 充填 清理现场 架设充填管道 钉砂门 挂砂帘 滤随作用半截门子 对滤出的水进一步过滤 充填顺序 由下向上 一段一段地充 充填时拆除立柱 一次充填长度视顶板稳固程度而定 单层充填采矿法评价 是水平或缓倾斜薄矿体 在顶板不允许崩落的复杂条件下的唯一可用的采矿法 回采率高94 贫化率低7 采矿工效低 4t 工班坑木消耗大 19 2立米 kt 3上向水平分层充填采矿法 概述 将矿块划分成矿房矿柱 分两步骤回采 第一步骤采矿房 第二步骤回采矿柱 回采矿房时 自下向上水平分层进行 采一层充一层 充填方法可用 干式水力胶结充填体的作用 维护两帮围岩 采矿工作台 3上向水平分层充填采矿法 水利充填方案 矿块结构参数 矿厚10 15m时 垂直走向布置 长 50m阶段高 30 60m间柱 6 8m顶底柱 顶柱4 5m 底柱5m 可用混凝土代替 水利充填方案 采准 薄和中厚矿体 脉内运输巷厚矿体 沿脉加穿脉每个矿房至少布置 2个溜井 混凝土浇灌 钢板焊制1个顺路人行天井 滤水井 混凝土构件1个充填天井 2 2 4 充填管 梯子 水利充填方案 水利充填方案 拉底巷 拉底高4 5 5m 混凝土配双层钢筋间距700 回采 1 浅孔落矿 电耙或自行设备出矿2 加高顺路天井 溜井 人行天井砌隔离墙 在矿柱一侧砌隔离墙 防止回收矿柱时充填料混入矿石 隔离墙 外层混凝土砖砌好 内浇0 5m厚混凝土 隔墙总厚0 8m 3 充填 尾矿砂 河沙 炉渣4 砼底板 防崩落矿石渗入充填料 0 15 0 2m 1天后可在其上凿岩 2 3天后可落矿运搬 回采 接顶充填 人工接顶 最上层 分成1 5m宽的条带 逐条浇注 砂浆加压接顶 用液压泵将砂浆压入接顶空间 胶结充填 评价 优点 矿石损贫小缺点 1 成本高 水砂15 25 胶结35 50 2 充填系统复杂 3 阶段间矿柱回采困难 上向倾斜分层充填采矿法 1 分矿块倾斜分层回采分三段 回采三角底部正常倾斜工作面回采采出三角顶部矿石 上向倾斜分层充填采矿法 2 连续回采倾斜分层充填法 此法与上向水平分层充填法的区别是 用倾斜分层回采 在采场内矿石和充填料的运搬 主要靠重力 只能用干式充填 1 分矿块倾斜分层 如图17 6 充填料自充填井溜至倾斜工作面 自重铺撒 铺设垫板后进行落矿 蹦落矿石靠自重溜入溜井 经漏斗闸门装车 回采分三段 1 回采三角底部 以形成倾斜工作面 2 正常倾斜工作面的回采 3 采出三角顶部矿石 由于水砂充填的发展 干式充填优越性不大 用的少 2 连续回采倾斜分层充填法 不分矿块 应用自行设备出矿 自行设备运充填料 切割只需在一端掘一个切割天井 以形成倾斜工作面 只后则可连续掘进 崩下的矿石沿倾斜面自重溜下 用自行装运设备运出 充填料从回风水平用自行设备运至溜倾斜的靠自重溜下 矿石安息角小于充填料安息角 或充填料堆铺木板钢轨 第五节下向分层充填采矿法实质 从上往下分层回采和逐层充填 每一分层的回采工作是在上一分层人工充填层假顶的保护下进行 回采分层为水平的或水平成4 10 胶结充填 或10 15 水力充填 倾斜 倾斜分层主要为了充填接顶 每分层充填都需接顶 也有利于矿石运搬 对凿岩和支护稍有影响 一 下向分层采矿法 1 布置参数 阶段高30 50米 矿块长30 50米 宽等于矿体的水平厚度 不留顶底柱 间柱 2 采准切割 运输巷布置在下盘接触线处或下盘岩石中 天井布置在矿块两侧的下盘接触带 矿块中间布置一个溜矿井 随回采分层的下降 行人天井逐渐被混凝土天井代替 而溜矿井从上往下逐渐消失 切割 每一分层回采前 在下盘接触带的天井处沿下盘掘切割巷 当矿体形状不规则或厚度大时 也可布置矿体在中间 3 回采 1 进路式 当 6米时 沿走向布置两条采矿巷 先采下盘后采上盘 当 6米时 采矿巷道与切割巷道垂直或斜交 且采取间隔回采 即采一条 再间隔采另一条 把采完的充填之后 再采留下的一条 2 分区壁式回采 将每一分层按回采顺序划分为区断 以壁式工作面沿区段全长推进 回采工作面的溜井为中心 按扇形布置 每个分区100m2以内 回采分层高度 一般为2 2 5 3米 回采巷道宽为2 2 4 3米 用浅孔落矿 孔深 米 多用 7 14KW的电耙 或用自行设备 输送机等 国外 巷道多用木棚支护 间距为0 8 1 2米 壁式工作面用带长梁的成排立柱支护 排距2米 间距0 8米 充填前要作好下列工作 清理底板 铺设钢筋混凝土底板 钉隔离层及构筑脱水砂门等 钢筋混凝土底板 一般采用直径10 12mm的主筋和直径6mm的副筋 网度为200 200 250 250mm2 巷道回采时 主筋应垂直巷道布置 其端部做成弯钩 以便和相邻巷道的主筋连成整体 采用水泥 砂 石等于1 17 29的混凝土体积配比 要求达到100 150号 钉隔离层就是将准备充填的巷道或分区与未采部分隔开 预防充填体的坍塌 每隔0 7米架一根立柱 柱上钉一层网度为20 20 25mm2的铁丝网 在底板处留出200mm长的余量并弯向充填区 如图17 10 脱水砂门设在切割巷道中靠待充填巷道或分区边界上 用混凝土砖或红砖砌筑的墙 墙中埋设若干短竹筒或钢管 每隔0 5米设一排 每排2 3根 开始只砌1 2 1 5米高 随充填料的加高逐步加砌直到接顶 若回采巷道长读大于50米 应设两道脱水砂门 如图7 11 充填 充填管紧贴顶梁 于巷道中央并向上仰斜5 架设 以利充填接顶 其出口距充填地点不宜大于5米 若巷道很长 应分段充填 若下砂方向与泄水方向相反 可采用由远而近的后退式充填 整个分层巷道或分区充填结束后 再在切割巷道底板上 铺设钢筋混凝土地板和构筑脱水沙门 然后充填 切割巷道填充完毕 再做好闭层工作 即可开始下一分层的切割和回采工作 二 下乡分层交接充填采矿法他与下向分层水力充填采矿法的区别 仅在于充填料不同 从而取消了钢筋混凝土底板的钉隔离层 只需在回采巷道两端构筑混凝模板 一般用巷道回采 高3 4米 宽3 5 4米 甚至7米 主要取决于充填体的强度 巷道倾角4 10 大于充填料的漫流角 如图17 13 回采巷道间隔回采 逆倾斜掘进 顺倾斜充填 利于接顶 上下层交错布置 防止上部胶结体脱落 用潜孔落矿 充填体侧部 经5 7昼夜便可回采 其下部 至少要经过两周才能 回采 对于深部矿体 500 1000米或更大 或地压较大的矿体 充填前在底板浦钢轨或圆木 底梁上铺金属网 使钢绳与上层的底梁连接 使充填体呈钢筋混凝土结构 三 下乡分层充填采矿法的评价适用于 复杂的矿山开采条件 如围岩很不稳固 或围岩或矿石很不稳固 以及地表和上覆岩层需保护等 代替分层崩落法 效果好 下向分层胶结充填法优点多些 矿石损失很小 3 5 依步骤回采 缺点 能力低 第六节分采充填采矿法当矿脉厚度小于0 3 0 4米时 只采矿石 工人无法在其中作业 必须分别回采矿石和围岩 是采空区达到允许工作的最小厚度 0 8 0 9米 采下的矿石运出采场 而采掘出的围岩充填采空区 也称为削壁充填法 适用于 开采极倾斜极薄矿脉 1 结构参数 矿块尺寸 段高30 50米 长 天井间距 50 60米 运输巷道 一般切下盘岩石掘进 为缩短矿石的耙运距离 常在矿块中间架设顺路天井 自下向上回采 先采矿石 矿石易采 先采围岩 围岩易采 下盘围岩 落矿前为了减少矿石损失 铺设垫板 木板 铁板 废运输带等 落矿 采用小直径炮孔 间隔装药 进行松动爆破 特殊问题 开掘围岩的宽度 最好正够采场充填 MyKy Mq My k式中My 采掘围岩的厚度 m Mq 矿脉厚度 m Ky 围岩崩落后的松散系数 1 4 1 5 k 采空区需要填充的系数 0 75 0 8 一般情况下 由于矿脉很薄 掘出的岩石往往用不了 要设废石溜井运出部分岩石 70年代后 为了创造机械化条件 采幅有增大的趋势 在采幅较宽时 可用0 15m3耙斗的电耙运矿 1 2 1 3米 开采缓倾斜极薄矿脉 也可用此法 但充填空区的岩石需辅助大量体力劳动 评价 是开采极薄的贵重金属矿的好方法 由于混采溜矿法 问题 1 一般铺设垫板质量达不到要求 矿石损失较大 7 15 2 矿脉很薄 崩矿时带下废石 贫化率高 15 20 改进 1 研制适合窄工作面条件下做业的小型机械设备 2 研究有效的铺垫材料和工艺 第七节方框支架充填采矿法在矿体厚度较大 中厚以上 矿石和围岩极不稳固 矿体形态及其复杂 厚度 倾角和形状变化很大 矿石贵重等条件下 方框支架充填采矿法 还是一种有效的采矿方法 特点 系统的用方框支架配合充填支护采空区 每次回采的矿石等于方框支架大小的分间 每分间矿石采出后立即架设方框并把它楔紧 然后进行充填 一般为干式充填 如图17 15 回采 回采工作从阶段水平底板开始 或者从顶板开始 留底柱情况很少见 第一分层回采时 方框要架设在地梁上 在其上部铺木板作为方框支架的基础 为下阶段回采创造有利条件 溜矿井和人行天井 均设置在方框支架中 间隔4 6个方框 用木板充填料隔开 最上一层方框进行落矿作业 第二层进行矿石运搬 在每一作业层方框上铺设木板 作为作业台 当矿体厚度大于12米时 垂直走向布置矿块 用垂直分条或矿块进行回采 评价 劳动效率低 坑木消耗大 不便实行机械化回采 回采成本高 第八节矿柱回采用两步骤回采的充填法 矿房回采后 空场为充填材料为矿柱回采创造力良好的条件 因此 在采准设计中 必须统一考虑矿房和矿主的回采方法及回采顺序 一 胶结充填矿房的间接回采 包括矿房两侧砌混凝土墙的 间柱的回采方法有 上向水平分层充填法 下向分层充填法 留矿法 房柱法 当矿岩较稳固时 用上向水平分层充填法或溜矿法 图17 16 17 17 底部间柱高5 6米 需用胶结充填 上部用水砂充填 当必须保护地表时 建筑回采用胶结充填 否则 可用水力充填 在顶板稳固的缓倾斜或倾斜矿体中 当矿房胶结充填体形成后 可用房柱法回采矿柱 图17 18 当矿石和围岩不稳固或胶结充填体强度不高 应采用下向分层充填法回采间柱 17 19 二 松散充填矿房建筑回采用干式充填法或水砂充填法回采或空场法随后充填的条件下 用充填法采 间柱两侧留1 2米矿石 以防充填料贫化 用崩落法采 图17 20 有底柱分段崩落法 第一分段 要能控制两侧矿房上部顶底柱的一半 这样顶底柱间柱可同时回采 在控制范围之内的充填料可事先放出 之后崩矿回采 三 顶底柱回采1 构筑了人工假底的 用上向水平分层充填法 2 上覆岩允许崩矿 用无底柱分段崩落法采 第九节小结 适用条件 围岩含水 江河 海附近 露天地下同时开采 火灾危害的矿山 形态非常复杂的高品位 深部开采 600米 矿山围岩不稳固 特点 能比较致密的充填采空区 效果较好 有效的维护围岩 顺利地采出矿石 问题 工艺复杂 有的效率很低 成本增高 有的劳动强度大 有的水泥耗量很高 发展前途 很有前途 由于管道输送等新技术的发展 由于好采的资源越来越少 采矿向深处发展 充填法将是有效的采矿方法 研制新的充填材料及充填工艺是发展充填法的有效途径 第十八章采矿方法选择第一节择选采矿方法的基本要求一正确合理的采矿方法必须满足 1安全 所选择的采矿方法必须保证工人在采矿工程中能够安全生产 有良好的作业条件 2矿石贫化小 选择的采矿方法要贫化小 矿石质量高 3矿石回采率高 一般要求矿石回采率应在80 85 以上 4生产效率高 要尽可能的选择生产能力大和劳动生产率高的采矿方法 5经济效益高 经济效益高低主要是只矿山产品成本的高低和盈利的大小 6遵守有关法规要求 采矿方法选择必须遵守矿山安全 环境保护和矿产资源保护等有关要求 第二节影响采矿方法选择的主要因素影响采矿方法选择的主要因素有两个方面 矿床地质条件和开采技术经济条件 一矿床地质条件 1矿石和围岩的物理力学性质决定采场地压管理方法和采场的结构参数 2矿体产状 矿体产状主要指倾角 厚度和形状等 矿体的倾角重要影响矿石在采场内的运搬方式而且倾角对运搬的影响还与厚度有关 3矿石品位及价值 开采品位叫高的富矿 价值高的贵金属和国家稀有金属矿石 则应采用回采率较高的采矿方法 例如充填法 反之 宜用成本低效