充填采矿法[001]

30.04.2020,.,1,充填采矿法,30.04.2020,.,2,1定义,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,称充填采矿法。有时用支架与充填料配合，为支架充填采矿法。其目的是利用所形成的充填体，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。有时还用来预防有自然性矿石的内因火灾。按矿块结构和回采工作面推进方向，其可分为：单层充填采矿法、上向分层、下向分层、分采充填采矿法。根据所采用的充填料和输出方式不同，可分为（1）干式充填（2）水力充填采矿法（3）胶结充填采矿法，用水泥或水泥代用品与脱泥尾砂或沙石配制成的胶结性物料充填采空区。,30.04.2020,.,3,2单层充填采矿法,1、适用条件用于缓倾斜薄矿体中，用矿块倾斜全长的壁式回采面沿走向方向，一次按矿体全厚回采，随工作面的推进，有计划地用水力或胶结充填采空区，以控制顶板崩落。由于采用壁式工作面回采，也有叫壁式充填法的。2实例湘潭锰矿，矿床为缓倾斜为主的似层状薄矿体。走向长2500m，倾斜延深200-600m，厚度0.8-3m；矿石稳固，有少量的夹石层；顶板为黑色页岩，厚3-70m，不透水，含黄铁矿，易氧化自燃，且不稳固；其上部为富含水的砂岩层，厚70-200m，不允许崩落；底板为砂岩，坚硬稳固。3、结构参数矿块斜长30-40m，沿走向长度60-80m。控顶距2.4m，充填距2.4m，悬顶距4.8m。矿块间不留矿柱，一个步骤回采。4、采准和切割由于底板起伏较大，顶板岩石有自燃性，阶段运输巷道掘在底板岩石汇总，距底板8-10m。在矿体内布置切割平巷，作为崩矿的自由面，同时可以做行人、通风和排水等用。上山多布置在矿块边界处。沿走向每隔15-20m掘矿石溜井，连通切割平巷与脉外运输巷道。不放矿时，矿石溜井可做通风和行人的通道。,30.04.2020,.,4,5、回采长壁工作面沿走向一次推进2.4m，沿倾向每次的崩矿量根据顶板允许的暴露面积决定，一般为2m左右。用浅孔凿岩，孔深1m左右。崩下的矿石，用2JP-13型电耙运搬；先将矿石运搬到切割平巷，再到矿石溜井。由于顶板易于冒落，要求边出矿，边架木棚，上铺背板和竹帘。当工作面沿走向推进4.8m时，应充填2.4m。充填前应作好准备工作，包括清理场地，架设充填管道，等。水力充填是逆倾斜由下而上间断进行，即由下向上分段拆除支柱和充填。每一分段的长度和拆除支柱的数量，根据顶板稳固的情况而定。采用胶结充填时，一般用采矿巷道回采矿石，其矿壁起模板的作用。6评价当开采水平或缓倾斜薄矿体时，在顶板岩层不允许崩落的复杂条件下，单层充填法是唯一可用的采矿方法。这种采矿方法回采率高，贫化率较低，但采矿工效低，坑木消耗量大。,30.04.2020,.,5,1、采矿方法特点一般将矿块划分为矿房和矿柱，第一步骤回采矿房，第二步骤回采矿柱。回采矿房时，自下而上水平分层进行，随工作面向上推进，逐层充填采空区，并留出继续上采的工作空间。充填体维护两帮的围岩，并作为上采的工作平台。崩落的矿石落在充填体表面上，用机械方法将矿石运至溜井中。矿房回采到最上面分层时，进行接顶充填。矿柱则在采完若干矿房或全阶段采完后，再进行回采。回采矿房的充填方法，可用干式充填、水力充填或胶结充填。干式充填运用较少。,3上向水平分层充填采矿法,30.04.2020,.,6,2、水力充填方案（1）：矿块结构和参数矿体厚度不超过10-15m时，矿房的长轴沿走向布置；超过10-15m时，矿房垂直走向布置。矿房沿走向布置的长度一般控制在50m以内；此时，矿房宽度为8-10m。阶段高度一般为30-60m。如果矿体倾角大。倾角和厚度变化较小，矿体形态规整，则可采用较大的阶段高度。间柱的宽度取决于矿石和围岩的稳固性以及间柱的回采方法，用充填法回采间柱时，其宽度为6-8m，矿岩稳固性较差取大值。阶段运输巷道布置在脉内时，一般需留底柱和顶柱。顶柱厚4-5m，底柱高5m。为减少矿石损失和贫化，也有用混凝土假巷以代替矿石矿柱。（2）：采准和切割在薄和中厚矿体中，掘进脉内运输巷道；在厚矿体中，掘进脉外沿脉巷道和穿脉巷道，或上、下盘沿脉巷道和穿脉巷道。在每个矿房中至少布置两个溜井，一个顺路人行天井（兼做滤水井）和一个充填天井。溜井用混凝土浇灌，后300mm，圆形内径为1.5m。人行滤水井用预制钢精混凝土构件砌筑，或用浇灌混凝土。充填天井断面为2*2.4m2，内设充填管路和人行梯子等，是矿房的安全出口，其倾角为80度-90度。在底柱上部掘进拉底巷道，并以此为自由面扩大至矿房边界，形成拉底空间，再向上挑顶2.5-3m，并将崩下的矿石经溜井放出。形成4.5m-5m的拉底空间后，即可浇灌钢精混凝土底板。底板厚0.8-1.2m，配置双层钢筋，间距700mm。,30.04.2020,.,7,（3）：回采工作用浅孔崩矿，回采分层高为2-3m。当矿石和围岩很稳固时，可以增加分层高度，用上向孔和水平孔两次崩矿，或则打上向中深孔一次崩矿，形成的采空区可高达7-8m。崩落的矿石，一般用电耙出矿。今年来广泛使用铲运机。矿石出完后，清理底板上的矿粉，然后进行充填。充填前要浇灌溜井，砌筑人行滤水井，浇灌混凝土隔墙等工作。目前广泛使用选矿厂脱泥尾砂或冶炼厂的炉渣，沿直径为100mm的管道水力输送到工作面，充填采空区。充填料中的水，渗透后经滤水井流出采场，充填料沉积在采场内，形成比较密实的充填体。为防止崩落的矿粉渗入充填料以及为出矿创造良好的条件，在每层充填体的表面铺设0.15-0.2m厚的混凝土底板，1d之后即可在其上部凿岩，2-3d后即可进行落矿或行走自行设备。,30.04.2020,.,8,(4)、胶结充填方案的特点由于水力充填方案回采工艺较为复杂（需砌筑溜井和人行滤水井、构筑混凝土隔离墙、铺设混凝土底板等），从采场排出的泥水污染巷道，水沟和水仓清理工作量大，以及回采矿柱的安全问题和充填体的压缩沉降问题等，均未很好解决，因而不能根本防止岩石移动。在这种情况下推广胶结充填采矿法一：长工作面上向分层充填法1、适用条件适用于矿石品位高，价值高的贵金属和稀有金属矿体的开采；矿体上、下盘岩石中等稳固或稳固性稍差；矿石中等稳固或中等稳固以上的急倾斜中厚至极厚矿体及多层矿体。2、结构参数矿块高度一般为30-60m。对厚度大，倾角大、形态规则的矿体，可采用较大的矿块高度。而对下盘倾角变化大的薄矿脉，只宜于小的矿块高度。矿块长度一般为30-100m。矿体厚度小于10-15m，矿块沿走向布置。厚度大于10-15m，矿块垂直走向布置，矿房宽为8-10m，个别达20m；间柱宽5-10m。如果矿体很薄，品位很高，可以不留矿石间柱，在回采过程中用混凝土浇灌隔离墙，以隔离矿体和充填体。顶柱高度一般为3-5m；底柱高度一般为5-6m。有的矿山不留底柱，直接在阶段运输平巷顶上浇灌0.5-1.2m的钢筋混凝土人工底柱，可减少矿石损失。3、采准工作主要有阶段运输巷道、人行天井、联络道、充填天井、溜井及顺路天井等。切割工程主要是拉底巷道。,30.04.2020,.,9,一个采场至少要有两个人行和通风的安全出口。有间柱的采场，天井多数布置在间柱中央，并靠下盘岩石边界，这样有利于探采结合与间柱回采。没有间柱的采场。没有间柱的采场，在采场中央掘一条双格先行天井，一格作为人行，另一下放充填料，在采场两端假设顺路天井和溜井。没有专用溜井的采场，可将顺路天井隔成两格或三格，一格人行，一格出矿。联络道的布置与留矿法基本相同。4、切割工作主要是拉底，即以拉底平巷为自由面扩大到矿房底部全面积，并形成2.5-3m高的拉底空间。拉底空间形成以后，在矿房底板上浇灌0.5-1.2m厚的钢筋混凝土做底，作为下阶段回采底柱的保护层。5、回采工作在矿房中，自下而上按1.8-3m的分层高度进行各分层的回采作业。崩矿分层回采多采用浅孔崩矿。矿石稳固性好，哟内上向浅孔崩矿；稳固性不好，用水平浅孔崩矿。上向浅孔崩矿时，使用多台凿岩机打孔，炮孔直径38-45mm，孔深2-3m，孔距0.8-1.2m，排距小于孔距。采用水平浅孔崩矿，若矿岩稳固性允许，也采用两采一充的回采作业。出矿多用电耙和装运机、铲运机出矿。地压控制包括顶板支护和充填处理采空区。,30.04.2020,.,10,6、充填准备包括接长人行天井、溜井，在矿房与矿柱交界处构筑0.5-2m的混凝土隔墙等。水力充填时，还要准备滤水井包及滤水材料。有的矿山在采场尾砂充填前，在矿柱壁上焊接吊挂钢筋网，在钢筋网上挂滤水层。7、采场充填干式充填时，一般用矿车将充填料装运到充填天井卸载，让充填料自重溜放到采场，然后用电耙耙平。水力充填，先放清水冲洗疏通管路10-15分钟，再由远到近向滤水井方向放砂，以利充填水从滤水井排出。充填结束后，充填水渗透出采场后，先平整充填场地，然后铺0.15-0.3m的混凝土地板，防止矿粉渗入充填料中造成损失与贫化。相比之下，铺混凝土地板对电耙与无轨设备出矿更为有利。矿房全部回采结束后，对其进行接顶充填。接顶充填质量影响对围岩的支护作用，也影响顶底柱回采的安全与可靠程度。接顶充填一般采用分区、分次加压输送充填料，即在接顶层分区段构筑隔墙，先充1-2次，让充填料沉缩后，再用沙浆泵泵送充填料强行灌如接顶的缝隙中，提高接顶的密实性。,30.04.2020,.,11,二、上向分层充填法采区回采方案为了发挥无轨回采设备的效率，采用采区回采。采区由35个矿层和间柱组成，间柱留连续的或间断。采区内各矿房之间用分层联络道连通。（）结构参数矿块高度为50150m；矿块长度为30200m；矿房宽度720m；间柱宽度615m；顶柱厚度35m；底柱厚度47m，用平底结构时，不留底柱，直接在阶段运输水平层上浇灌钢筋混凝土假底，分层高度m；分段平巷垂直距离812m。(2)采切工作为了提高采场回采机械化程度，实现无轨化开采，方便无轨自行设备从阶段运输平巷进入采场，一般都采用下盘阶段运输平巷和下盘斜坡道采准布置系统，如图106所示采准斜坡道参数：运矿石的坡度为15左右；通行设备可以达到1520%，个别地段可达25%。转变半径620m。断面按设备外形尺寸确定。分段平巷一般服务于2个分层，垂距为8。分段平巷距矿体下盘的距离，与分段高度、自行设备的爬坡能力有关。采场矿量大，一般采用下盘脉外溜井。矿房垂直走向布置时，可以几个采场共用一条下盘脉外溜井。溜井间距取决于设备的有效运距。采用小型装运机出矿，需在采场充填料中取决于设备的有效运距.采用小型装运机出矿,需在采场充填料中构筑溜井时,每个采场应有两个溜井,30.04.2020,.,12,每个采场布置一条充填天井或充填钻孔，盘区开采时，一个盘区至少一个充填天井。切割工作和上向分层充填法相同。（3）回采工作一般采用单臂或双臂液压自行凿岩台车配浅孔或风动凿岩机打孔，浅孔孔径40mm，中孔孔径5051mm，孔深25m，孔距1.21.7m,排距1.11.5m，排距小于孔距。清风从阶段运输平巷经采准斜坡道、分段平巷及分层联络道进入采场，污风经回风天井或充填天井上到上一分段平巷和阶段回风平巷。在采场中设有人行滤水井时，新鲜清风也可以从此并进到工作面。采用装运机、铲运机、以及前装机配汽车出矿。地压控制与上向分层充填法基本相同，为了发挥无轨设备回采的优点，增大矿房尺寸，减少连续矿柱数量及尺寸，提高采场生产能力，在采场中，除采用杆柱数量及尺寸，提高采场生产能力，在采场中，除采用杆柱、锚索等支护方式护顶外，还留下规则排列的不连续点柱（矿柱）支护采场顶板及上盘岩石，如图10-7所示。点柱直径46m，间距718m。,30.04.2020,.,13,三、进路上向分层充填法,在矿石稳固性较差，不允许有较大的顶板暴露面积时，从矿石顶板暴露面积小的进路工作面，自下而上回采每一分层。（）结构参数当矿体厚度小于m时，矿块沿走向布置，否则垂直走向布置矿块高m，长m，宽小于m；分层高m，进路m。（）采切工作采准工程包括阶段运输平巷、采准斜坡道、分段联络道、分段平巷、溜井、充填天井、滤水井、分层联络道等。有的矿山采用设备斜井与各分段联系，在设备井中安装kgm型钢轨，用慢速绞车升降铲运机及其他设备，在斜井一侧设置人行踏步和各种管线。切割工作主要是掘进分层联络道和拉底平巷等。（）回采工作沿矿体走向布置进路时，一般由下盘向上盘方向回采。若上盘岩石不稳固，用胶结充填时，有可以自上盘向下盘方向回采。这时，最后条进路回采时，可以继续使用胶结充填，也可以使用非胶结料充填，以节约充填成本。用浅孔崩矿，孔深m，用装运机或铲运机出矿。对不稳固的顶板进行锚杆护顶或金属网锚杆联合护顶。,30.04.2020,.,14,采用胶结充填时，在进路口架设挡墙；采用尾砂和水砂充填时，还应在未采矿体一侧挂滤水隔墙。有的矿山采用柔性金属网滤水隔墙。该隔墙由钢丝绳、金属网、滤水材料组成，挂在上、下盘岩石的锚杆上。为了提高滤水隔墙承受受侧压的能力，保证回采工作顺利进行，还架设木立柱挡住金属网滤水墙，并用钢绳将金属网反拉在相邻的金属滤水墙上，如图10-9所示。充填管架设在进路的顶板上。短进路一次充填完毕，长进路分23段充填，每段充填作业又分两次进行，第一次充填料沉缩压实后，隔12班再进行接顶充填。水砂和尾砂充填采场在全分层所有进路都充填后，还应该接高滤水井，最后充填分层平巷、分层联络平