第二篇-采矿方法——充填法

第二篇：采矿方法第五章空场采矿法第六章充填采矿法第七章崩落采矿法第八章地下矿无轨采矿设备第九章采矿方法选择与单体设计基本内容第六章充填采矿法6.1概述6.2单层充填采矿法6.4下向分层充填采矿法6.5嗣后充填采矿法6.6充填技术6.3上向分层充填采矿法第六章充填采矿法6.1概述1）基本特征：在回采过程中，按照回采工艺的要求，用充填料回填采空区的采矿方法叫充填采矿法；充填体起控制采场地压，支撑围岩，减少、延缓和阻止采后空区围岩的破坏和移动的作用；可以有效回收矿柱，且处理废料，保护环境。2）使用条件：不允许围岩崩落以及矿石品位高、矿床价值大。3）应用情况：30年代有色金属矿约占50%，60年代约占4.3%；黄金矿山占31%；80年代，加拿大占35-40%，日本占43%。第六章充填采矿法6.1概述4）优点：支护岩层，控制采场地压活动；防止地表沉陷，保护地表地物；提供继续向上回采的工作平台（类似于留矿法功能）；改善矿柱受力状态（由单轴受压变为三轴受压），保证最大限度的回收矿产资源；第六章充填采矿法6.1概述保证安全回采有内因火灾危险的高硫矿床；控制深井开采岩爆，将低深部地温；保证露天、地下联合开采时生产的安全；处理固体废料，保护环境。第六章充填采矿法6.1概述5）典型方案：第六章充填采矿法6.1概述单层充填采矿法下向分层充填采矿法嗣后充填采矿法上向分层充填采矿法1）基本特征：矿块的回采按矿体全厚向前推进，在岩石顶板下的回采空间作业；当回采工作面推进一定距离后，除保留继续回采所需的工作空间外，其余空区用隔墙进行密闭，用充填处理空区并控制地压。第六章充填采矿法6.2单层充填采矿法2）适用条件：矿石和围岩（顶板）稳固性较差；矿体倾角＜30°；矿体厚度＜2m。3）结构（图6-1）：顶底柱：无工程；间柱：无间柱；矿房内：上山作为最初回采的工作面；切割巷道用于行人、通风、卸水、出矿。第六章充填采矿法6.2单层充填采矿法图6-1单层充填采矿法1-注砂管；2-充填管；3-上阶段脉内平巷；4-半截门子；5-溜矿井；6-切割巷道；7-帮门子；8-堵头门子；9-半截门子；10-木梁；11-木条；12-立柱；13-砂门子；14-横梁；15-半圆木；14-脉外巷道4）采准切割：阶段运输巷：下盘脉外单一沿脉布置；行人溜矿井：双格溜井一格溜矿一格行人通风；切割巷道：脉内沿脉布置；上山：从切割巷道掘进；上部脉内平巷：回风行人下放充填料。第六章充填采矿法6.2单层充填采矿法第六章充填采矿法6.2单层充填采矿法5）回采充填工作：钻孔：沿走向全面推进一次全厚回采，以切割平巷为自由面，以上山为工作面，打水浅孔；爆破：逆倾向以宽1.2m的小断面推进；出矿：采用人力或电耙，将矿石运搬进溜井，两步耙矿；■支柱：支柱须紧跟工作面，落矿后立即支护；最大悬顶距4.8m，充填步距2.4m，控顶距2.4m，支柱间距0.7-0.9m，排距1.2m；■撬毛：通风后进入采场注意顶板撬毛安全工作,■充填准备：清理待充场地，建滤水密闭结构，架设充填管道具体是架设帮门子，堵头门子，半截门子；■充填：逆倾斜分段采用水砂充填，先自下而上分段拆除立柱，再分段进行充填。第六章充填采矿法6.2单层充填采矿法第六章充填采矿法6.2单层充填采矿法6）评价：该法适用于顶板岩石不稳固而又不允许陷落的微倾斜和缓倾斜薄矿脉；矿石回收率高，贫化率低；回采工艺复杂，矿块生产能力低，回采工效低，采矿成本高。1）基本特征（图6-2）：通常将矿块划分为矿房和矿柱，先采矿房，后采矿柱；矿房自下而上分层回采，依次充填以维护上下盘围岩，并创造不断上采的作业条件，矿房回采到最后一个分层时，进行接顶充填；矿柱在采完若干矿房或全阶段后，再进行回采；目前该方法占我国充填法的60%。第六章充填采矿法6.3上向分层充填采矿法图6-2分层充填采矿法2）主要工艺：该法为工作面循环作业，凿岩爆破、出矿、充填和护顶完成一个循环后，进行下一分层的循环；回采空间和范围可以控制，人员设备在暴露的顶板下作业，需有效地控制顶板；可以使用任何充填料进行充填。第六章充填采矿法6.3上向分层充填采矿法3）适用条件：一般适用于矿石稳固、围岩不稳固的倾斜和急倾斜矿体；能适应形态不规则、分支复合变化大的矿体；且矿体的损失、贫化率低，是一种适用范围广的充填采矿法。第六章充填采矿法6.3上向分层充填采矿法4）基本方案：第六章充填采矿法6.3上向分层充填采矿法沿走向布置采场垂直走向布置采场点柱式上向分层（1）沿走向布置采场上向分充填法：当矿体厚度小于10-15m时，沿走向布置矿块，矿房长度30-60m(图6-3)，大者可达100-300m，如红透山铜矿沿矿体走向长180m(图6-4)；长采场可以实现回采工作的平行作业，充分发挥设备效率，提高矿石回收率。第六章充填采矿法6.3上向分层充填采矿法图6-3沿走向布置采场上向分层干式充填法1-阶段运输平巷；2-回风巷道；3-充填天井；4-放矿溜井；5-人行通风天井；6-联络道；7-隔墙；8-垫板；9-电耙绞车；10-顶柱；11-底柱；12-充填料；13-崩下矿石；14-炮孔图6-4红透山铜矿机械化水砂上向分层充填法1-采区斜坡道；2-采场联络道；3-充填天井；4-放矿溜井；5-滤水井；6-尾砂；7-隔墙；8-砼垫层；9-充填管；10-废石堆垫斜坡道（2）垂直走向布置采场上向分充填法：当矿体厚度大于10-15m时，沿矿体走向划分矿房和矿柱,采场垂直矿体走向布置(图6-5a、b)；第一步回采矿房，用胶结充填料充填，第二步回采间柱；该方案适合于厚及特厚的高品位矿床，矿石损失贫化小，可以使用无轨铲运机出矿(图6-6、7)。第六章充填采矿法6.3上向分层充填采矿法图6-5a垂直走向布置矿块上向分层水力充填法1-顶柱；2-充填天井；3-矿石堆；4-人行滤水井；5-放矿溜井；6-主副钢筋；7-人行天井联络道；8-沿脉巷道；9-穿脉巷道；10-充填体；11-脉外巷道图6-5b垂直走向布置矿块上向分层胶结充填法1-下盘肪外平巷；2-装矿横巷；3-胶结充填体；4-溜井；5-行人天井；6-充填回风井图6-6凡口铅锌矿机械化上向分层充填法IIIIIII-III-II井溜矿出图6天井6ma硐室底柱底柱充填体矿体充填体川脉川脉井天a炮孔溜井盘区分层充填采矿法示意图矿界a脱水井采场界线矿石线界8m8m40m川脉川脉D3tbD3tb川脉脱水井一分段二分段三分段四分段2617313111210845797图6-7新桥硫铁矿机械化上向分层充填法（3）点柱式上向分层充填法：用于回采矿岩比较稳固，品位不很高的连续厚大倾斜倾矿体(图6-8、9）；可垂直或沿走向布置采场，矿块间留4-6m临时带状矿柱，矿房内留规则或不规则的点永久性柱，直径为5-8m；全部作业采用无轨自行设备，回采效率高。第六章充填采矿法6.3上向分层充填采矿法图6-8脉外溜井斜坡道布置点柱式上向分层回采1-分段巷道；2-斜坡道；3-溜矿井；4-采场联络道；5-通风排水平巷；6-点柱；7-阶段运输平巷；8-顶柱图6-9点柱式上向分层回采立体图5）结构参数：布置方式：垂直走向、沿走向；矿房水平面积：300-500m2；第六章充填采矿法6.3上向分层充填采矿法矿岩稳固性阶段生产能力，及可布矿块数使用的设备阶段高度：一般30-60m；第六章充填采矿法6.3上向分层充填采矿法勘探类型天井的掘进和维护溜井的矿石通过量矿柱尺寸：第六章充填采矿法6.3上向分层充填采矿法间柱尺寸取决于矿岩稳固性，当间柱用充填法回采时，取7-10m；薄矿脉可以不留间柱，矿房之间浇注砼隔墙；为降低损失贫化，可构筑人工底柱和假巷，在运输平巷顶板只留2-3m厚的底柱；上部巷道需保护时，留顶柱3-5m。6）采准工作：（1）采准布置：脉内采准系统：开采急倾斜和缓倾斜薄矿体；联合采准：开采厚大矿体，采用脉外平巷与独头横巷相结合或环形采准方式；斜坡道：采用无轨设备时，采用下盘斜坡道和溜井或服务性提升井和溜矿井为主的采准方式。第六章充填采矿法6.3上向分层充填采矿法（2）采准巷道：含沿脉平巷、天井、充填井、溜矿井、分段平巷等。第六章充填采矿法6.3上向分层充填采矿法运输平巷：为便于探矿和出矿，单一采准的沿脉平巷可靠矿体上下盘沿脉掘进，断面2.1×2.5m2；人行通风井：一个矿块至少要两个人行通风井；人行滤水井：顺路架设，内设人行梯，外设滤水材料，担负滤水面积为200m2（图6-10）；200200木板条间隙50mm图6-10人行滤水井第六章充填采矿法6.3上向分层充填采矿法充填井：用于回风、下放充填料或人行；溜矿井：脉内溜井顺路架设，可考虑与人行井、滤水井共用，每矿房要布置两个溜矿井；电耙出矿时，断面φ2m，铲运机出矿时，断面φ2-2.5m；溜井可采用钢筋砼预制件或钢溜井形式(图6-11)；采用大型出矿设备时，考虑采用脉外布置溜矿井；分段平巷：用于机械化斜坡道采准的方式，沿走向布置，同时服务于上中下三个分层。(a)图6-11溜矿井结构图a-预制砼溜井图；b-钢溜井图（b）7）切割工作：从联络道掘进拉底巷道与溜矿井相通，然后沿矿体全厚切开，铺设钢筋砼层；从运输平巷或穿脉全面拉开，后挑顶至6m高;浇注砼巷道，构成底柱：钢筋网度300×300mm，主筋φ12mm，副筋φ8mm，设间距0.3-0.7m的双层钢筋(图6-12)。第六章充填采矿法6.3上向分层充填采矿法图6-12钢筋砼底板结构图1—主钢筋；2—副钢筋8）回采作业：分层崩矿回采，分层空间保持2-2.2m；每层作业循环相同：崩矿、通风、护顶、出矿、充填准备、充填、浇砼底板等；最后进行充填接顶。第六章充填采矿法6.3上向分层充填采矿法第六章充填采矿法6.3上向分层充填采矿法崩矿：可采用上向孔或水平孔；国内常用01-43、01-45、YSP-45型钻机打孔，φ43-45mm，孔深1.6-2m，孔距0.8-1.2m；国外多用凿岩台车打孔，深3-5m；每个分层以充填井为自由面分2-3次爆破；国内常用先打上向孔挑采，再打水平孔压采。通风：新鲜风流从阶段运输平巷→顺路天井→分层工作面清洗采场；污风从充填回风天井→充填回风平巷→回风井。第六章充填采矿法6.3上向分层充填采矿法护顶：可用锚杆、金属网、锚索加喷浆支护。出矿：多采用电耙、装运机和铲运机出矿。充填准备：包括架设顺路天井、溜矿井等，接长采场充填管道，砌筑砼充填隔墙等。第六章充填采矿法6.3上向分层充填采矿法充填：干式充填时，用矿车将充填料运至充填天井卸载，充填料自溜入采场，用电耙或铲运机整平；水力充填时，先放清水冲洗疏通管路10-15min，再由远而近向滤水井，充填料要低于人行滤水井和溜井口50-100mm，避免充填料从井口溢流和跑砂。第六章充填采矿法6.3上向分层充填采矿法浇砼底板：待充填水渗透出采场后，先平整充填场地，然后铺0.15-0.3m厚的砼地板。减少无轨设备轮胎磨损，提高出矿效率；减少粉矿的损失和矿石贫化。第六章充填采矿法6.3上向分层充填采矿法充填接顶：矿房全部回采结束后，进行接顶充填；多采用分区、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，再用砂浆泵泵送充填料强行灌入接顶的缝隙中，以利于提高接顶的密实性。新桥硫铁矿充填实践证明，充填接顶率达50%时，即可对顶板岩层地压起到良好的控制作用，从而突破了过于强调100%充填接顶的传统观念。9）发展方向：第六章充填采矿法6.3上向分层充填采矿法（1）简化工序，缩短分层回采周期，提高能力提高分层回采高度；采用尾砂胶结充填工艺。（2）简化矿块回采步骤，强化无轨机械化开采构筑高强度人工底柱或人工钢筋砼隔板，研制完善的砼施工机械；应用长采区机械化上向分层充填法，结合锚固技术，保证采场安全。第六章充填采矿法6.3上向分层充填采矿法（3）大力采用先进技术应用合理的回采方案：采用盘区机械化上向分层充填法开采厚大富矿体，脉外斜坡道采准，实现凿岩出矿充填