充填采矿方法与充填技术2

充填采矿方法与充填技术王新民中南大学资源与安全工程学院二00九年十二月提纲充填法应用现状充填法开采方案充填采矿技术讨论充填法应用现状应用背景浅地表矿产资源逐渐开采枯竭采深剧增使开采环境更加严峻众多矿床的开采条件复杂多变“三下”和城镇附近的矿床众多大量开采废料地表堆积污染严重政府对环境保护要求越来越高充填法应用现状应用背景空场采矿法留设大量永久矿柱,资源损失量大崩落采矿法地表塌陷、灾害和环境破坏严重充填采矿法将地表堆积废料回填到井下，处理空区，大大提高回采作业安全程度，提高深部资源回收率30%，且解决地表堆积废料造成的环境污染，实现绿色开采。充填法应用现状充填优点支护岩层，控制地压活动，保护地表地物改善矿柱受力状态，最大限度回收资源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，降低深部地温保证露天和地下联合开采的安全生产处理固体废料，保护地表环境充填法应用现状发展历程1985年，有色矿山充填法比重达19%1990年，有色矿山充填法比重达19.6%1997年至今，有色矿山充填法比重超过22.37%近年来，充填采矿法在非金属矿山，如开阳磷矿、孙村煤矿、淮南煤矿等得到了广泛应用充填采矿法在国外，如加拿大、澳大利亚、印度、波兰、法国、德国、瑞典、意大利、芬兰、爱尔兰、墨西哥、南非等国都等到了广泛应用充填法应用现状应用现状充填采矿法分类情况应用实例上向水平分层充填法普通方式凡口铅锌矿、新桥硫铁矿、康家湾铅锌矿、红透山铜矿、澳大利亚芒特—艾萨矿和布罗肯—希尔铅锌矿、加拿大汤普森镍矿、瑞典乌登铅锌矿点柱方式三山岛金矿、凤凰山铜矿、铜录山硐矿、加拿大斯特拉思科纳镍矿、澳大利亚王岛多尔芬白钨矿进路方式焦家金矿、小铁山多金属矿、金川二矿区、铜录山铜矿、新城金矿、瑞典克里斯汀贝格矿和伦斯吐姆多金属矿下向水平分层充填法普通方式应用极少进路方式金川龙首矿、二矿、武山铜矿、焦家金矿、招远金矿、黄沙坪铅锌矿、柏坊铜矿、磐石镍矿、德国格伦德铅锌矿、拉梅尔斯贝格铅锌矿两步骤回采空场嗣后充填法分段充填方式小铁山多金属矿、鸡冠咀金矿、丰山铜矿、德国巴德—格德铅锌矿、爱尔兰纳范铅锌矿、俄罗斯诺德斯贝格矿阶段充填方式安庆铜矿、铜录山铜矿、凡口铅锌矿、开阳磷矿、锡矿山南矿、红透山铜矿、澳大利亚芒特—艾萨矿充填法应用现状发展趋势大型化、机械化、盘区化、连续化开采无废害化两步骤回采嗣后充填法广泛应用充填理论及技术不断发展充填设施、机械、监测仪表更新充填法开采方案典型方案凡口铅锌矿机械化上向水平分层充填法机械化下向水平分层充填法金川镍矿VCR两步骤回采嗣后充填法安庆铜矿两步骤分段回采嗣后充填法新桥硫铁矿开阳磷矿充填法开采方案典型方案1机械化上向水平分层充填法工作面溜井运输平巷斜坡道充填体充填法开采方案典型方案1机械化上向水平分层充填法划分矿房和矿柱，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，进行回采机械化程度高，生产能力大该法占我国充填法60%以上基本特征充填法开采方案典型方案1机械化上向水平分层充填法IIIIIII-III-II井溜矿出天井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凡口盘区机械化上向水平分层充填采矿法充填法开采方案典型方案1机械化上向水平分层充填法凿岩：HS150X型上向接杆台车装药：NT30/NBB150型井下装药车起爆：导爆索毫秒雷管非电复式网络出矿：ST-311/2型3m3铲运机充填：灰砂比1:4的-3mm棒磨砂开采工艺充填法开采方案典型方案1机械化上向水平分层充填法技术参数采场能力(t/d)凿岩效率(m/台班)出矿效率(t/台班)采切比(m/kt)损失率/%贫化率/%炸药单耗(kg/t)采矿直接成本(元/t)充填成本(元/m3)资料年限327.39638823.50.397.260.225.7390.661994充填法开采方案典型方案1机械化上向水平分层充填法适用于矿岩稳固或围岩稳固性较差、矿体轮廓复杂、品位高或稀贵矿体“三下”、有内因火灾危险的矿体及深部矿体使用的回采方案多，机动灵活，适应多种开采技术条件的需要损失贫化率低方法评价充填法开采方案典型方案1机械化上向水平分层充填法提高分层高度，节省辅助工时构筑高强度人工砼底柱，取消留设矿柱应用机械化盘区上向分层充填法回采矿岩中等稳固以上的厚大富矿体寻求来源丰富且符合技术要求的充填材料研究制备简单、输送方便、易于自动控制的充填工艺发展趋势充填法开采方案典型方案2机械化下向水平分层充填法金川六角形进路充填法开采方案典型方案2机械化下向水平分层充填法从上往下分层回采、逐层充填一般将分层划分为进路出矿回采每分层的回采、充填工作在上一分层人工假顶的保护下进行开采矿石很不稳固或矿石和围岩均很不稳固高品位或价值矿石基本特征充填法开采方案典型方案2机械化下向水平分层充填法11121391014154910254637811211124141515536107ⅠⅠⅠⅠⅡⅡⅡⅡ13100～150m100m金川二矿区机械化下向水平分层进路充填法充填法开采方案典型方案2机械化下向水平分层充填法凿岩：COP1032HD液压凿岩台车装药：PT45A装药车型井下装药车起爆：非电导爆管一次点火起爆出矿：928LHD型6.1m3铲运机充填：-3mm棒磨砂灰砂比1:4打底充填，1:6~1:8普通充填开采工艺充填法开采方案典型方案2机械化下向水平分层充填法技术参数采场能力(t/d)凿岩效率(m/台班)出矿效率(t/台班)采切比(m/kt)损失率/%贫化率/%炸药单耗(kg/t)采矿直接成本(元/t)充填成本(元/m3)资料年限6404004003.252.064.710.355.0616.431996充填法开采方案典型方案2机械化下向水平分层充填法适用于矿岩均不稳固，矿石破碎的品位、价值高的矿体和地压活动大，致使开裂的矿柱在完整的假顶（砼或高配比的充填体）下进行作业，工作安全损失与贫化率低，一般矿石损失率为4%～5%，贫化率8%～10%方法评价充填法开采方案典型方案2机械化下向水平分层充填法增大进路断面规格，变低进路为高进路采用新型人工假顶，改善构筑工艺大力推广应用无轨自行设备，大幅度提高劳动生产率和生产能力研制、研发新型充填材料及技术,降低充填成本发展趋势充填法开采方案典型方案3两步骤分段回采嗣后充填法工作采场充填体柱充填法开采方案典型方案3划分矿房和矿柱，分两步骤回采，先用分段空场法中深孔回采矿房，采后一次胶结充填，再回采矿柱非胶充填或不划分矿房和矿柱连续回采，即回采工作空间暴露面积达到一定极限值时，充填空区控制地压活动基本特征两步骤分段回采嗣后充填法充填法开采方案典型方案3两步骤分段回采嗣后充填法ⅡⅢⅡ新桥硫铁矿两步骤分段回采嗣后充填法充填法开采方案典型方案3凿岩：YGZ90液压凿岩机装药：BQF-50装药器起爆：导爆管毫秒雷管起爆出矿：30kW电耙充填：块石嗣后充填(灰砂比1:15)开采工艺两步骤分段回采嗣后充填法充填法开采方案典型方案3技术参数采场能力(t/d)凿岩效率(m/台班)出矿效率(t/台班)采切比(m/kt)损失率/%贫化率/%炸药单耗(kg/t)采矿直接成本(元/t)充填成本(元/m3)资料年限400501629.165150.274.2621.121996两步骤分段回采嗣后充填法充填法开采方案典型方案3两步骤分段回采嗣后充填法分矿房矿柱中深孔落矿嗣后胶结充填采矿法分矿房矿柱中深孔落矿嗣后胶结充填采矿法567142BBCCB----BC----C图例：1、沿脉凿岩巷3、脉外分段出矿巷2、脉外出矿横巷4、出矿溜井5、矿石6、永久矿柱7、胶结充填体AAA----A方案二、分矿房矿柱中深孔落矿嗣后胶结充填采矿法12m8m4m16m4m88、切割上山主要技术经济指标：1、采场生产能力：200吨/天6、采切比：15.06m/Kt3、损失率：16.7%4、贫化率：3%5、凿岩工效：40m/台班2、盘区生产能力：800~1000吨/天5299、中段运输平巷32(矿体内：7.42m/Kt，围岩内：7.64m/Kt)48m8m30°60°开阳磷矿两步骤分段回采嗣后充填法充填法开采方案典型方案3凿岩：YGZ90液压凿岩机装药：BQF-50装药器起爆：非电毫秒导爆管同排同段出矿：TORO400E、ST-6C铲运机出矿充填：磷石膏、黄磷渣嗣后充填开采工艺两步骤分段回采嗣后充填法充填法开采方案典型方案3技术参数盘区能力(t/d)凿岩效率(m/台班)出矿效率(t/台班)采切比(m/kt)损失率/%贫化率/%炸药单耗(kg/t)采矿直接成本(元/t)充填成本(元/m3)资料年限10005078012.188100.4511.1895.092005两步骤分段回采嗣后充填法充填法开采方案典型方案3适用于矿体轮廓比较规则的任何倾角、厚度的矿体，一般应用于矿岩相对稳固或矿岩不稳固，人员不宜进入空场作业的情况同时具有充填法和空场法优点，矿石损失贫化较小，采场生产能力和工人劳动生产率高，充填成本低方法评价两步骤分段回采嗣后充填法充填法开采方案典型方案3大力推广无轨自行设备研制新型高效率深孔凿岩机，尽量采用分段凿岩，减少采切工作量大体积充填，利用胶结充填体的后期强度，配比设计时可节约水泥，且可利用多种充填骨料发展趋势两步骤分段回采嗣后充填法充填法开采方案典型方案4VCR两步骤回采嗣后充填法基本特征划分矿房和矿柱，两步骤回采，先一步采矿房，再二步采矿柱采用大直径深孔崩落落矿大阶段高度回采，阶段高度达120m以上，设辅助中段，高度60m一步采尾砂嗣后胶结充填，二步采尾砂非胶结充填充填法开采方案典型方案4VCR两步骤回采嗣后充填法安庆铜矿高阶段大直径深孔崩矿嗣后充填法充填法开采方案典型方案4凿岩：Sinba-261型潜孔钻装药：矿渣堵孔、乳化炸药不耦合装药崩矿：大直径炮孔分层微差爆破崩矿出矿：SCT-5C型铲运机充填：尾砂胶结（325号水泥1:4~12,质量浓度72%）与尾砂非胶结交替开采工艺VCR两步骤回采嗣后充填法充填法开采方案典型方案4VCR两步骤回采嗣后充填法技术参数采场能力(t/d)凿岩效率(m/台班)出矿效率(t/台班)采切比(m/kt)损失率/%贫化率/%炸药单耗(kg/t)充填成本(m3/h)资料年限900303009.1615150.30120~1302008充填法开采方案适用于矿体轮廓比较规则的倾至极倾中厚至厚大矿体凿岩、装药在硐室内进行，安全性程度高高阶段大直径深孔爆破集中出矿，效率高采矿成本低凿岩技术要求高、爆破成本高、矿石损失贫化相对较大方法评价典型方案4VCR两步骤回采嗣后充填法发展历程充填采矿技术上世纪50年代以前，废石干式充填60年代开始采用水砂充填70年代开始发展细砂胶结充填技术80~90年代发展高浓度全尾矿充填、膏体充填和废石胶结充填等新技术发展历程充填采矿技术砼充填水砂充填胶结充填以水泥作为胶结材料的胶结充填新型的胶凝材料的胶结充填细砂胶结充填块石胶结充填全尾砂胶结充填膏体泵送充填高水胶结充填全砂土胶结充填赤泥胶结充填废石干式充填研究成果充填采矿技术水泥替代品研究取得重大突破充填骨料应用范围日益扩大混凝土外加剂得到广泛应用充填体承载机理研究成果丰硕两相流理论得到重大发展深井充填材料与技术研究广泛管道磨损对策研究成果丰硕应用现状充填采矿技术分级尾矿充填高浓度全尾矿胶结充填废石胶结充填膏体泵送胶结充填其它：磨砂胶结充填、赤泥胶结充填、高水固化胶结充填、天然砂胶结充填和干式充填应用现状充填采矿技术分级尾矿充填分级尾矿充填是中国矿山应用最为广泛的充填工艺，约在60余座矿山得到应用，其输送浓度为65%~70％左右应用现状充填采矿技术全尾矿胶结充填自上世纪90年代初在凡口矿建成第一个全尾矿胶结充填系统后，先后在张马屯铁矿、铜绿山铜矿、武山铜矿、湘西金矿和南京铅锌矿等矿山应用尾