充填采礦法簡介

1、第十二章 充填采礦法§1 充填采礦法概述一、充填采礦法特點：凡是隨著回采工作面的推進，逐步用充填料充填采空區(qū)的方法叫做充填采礦法。充填采礦法也將礦塊劃分為礦房和礦柱兩步驟回采，先采礦房，后采礦柱。礦柱回采可用填法，也可以考慮用其他方法。礦房的回采是采一分層，把礦石運出，隨后充填這一層，然后再采一層，再充填一層。依此循環(huán)，直到到全礦房采完為上。一采一充或兩采一充。二、充填采礦法的發(fā)展情況充填采礦法在國內(nèi)外金屬礦山應用的歷史悠久，古代就用采掘的廢石留在采空區(qū)的辦法來采礦，發(fā)展到現(xiàn)在的機械化作業(yè)的充填采礦法。（1）國內(nèi)情況充填采礦法在金屬的礦山應用情況也是變化的，有起有落，開始應用的比較多

2、，后來減少了，現(xiàn)在又興盛起來。目前仍然有日益增加的趨勢。全國約有20多個冶金山采用了充填法，不是今年的統(tǒng)計數(shù)字。參考資料 我國的紅透山銅礦、鳳凰山銅礦、銅錄山銅礦、焦家金礦、凡口鉛鋅礦、湘潭錳礦、黃沙坪鉛鋅礦等都使用充填采礦法。 黑色金屬礦有色金屬礦1955年統(tǒng)計54.8%38.0%1963年0.7%0.7%1970年6%7% 國內(nèi)使用充填法的歷史情況1）解放時期我國僅有少數(shù)幾個冶金礦山采用干式充填采礦法、水砂，膠結充填法還沒有用過 。2）大躍進期間各種高效率的采礦方法在冶金礦山中大力推廣，有些原來采用干式充填采礦法的礦山，改用了其他方法，故充填法比重急劇下降。3）1964年我國凡口

3、鋁鋅礦開始使用膠結充填法。4）1965年我國某礦山南礦由于采空區(qū)的面積過大，發(fā)生地壓活動，故開始了尾砂充填空區(qū)的試驗。后來其他礦又進行了膠結充填法試驗。5）1966年湘潭錳礦第一期擴建設計，采用3水砂充填壁式采礦法。1969年投產(chǎn)，用到現(xiàn)在，對防止內(nèi)因火災取得了較好效果。6）1967年黃沙坪鋁鋅礦采用了干式充填采礦法，同年銅礦也曾試驗采用充填法。7）從1967年以后，相繼有：托里絡礦、柏坊銅礦、紅透山硐礦，鳳凰山銅礦，銅錄山銅礦等礦山采用了充填法。到目前為止，全國約有20多個冶金礦山全部或部分地采用了充填采礦法。（2）國外充填采礦法發(fā)展情況目前，充填采礦法在國外金屬礦山已獲得日益廣泛的應用，其

4、所占比重正在持續(xù)上升。例如，加拿大、美國、日本、瑞典、蘇聯(lián)、西德等。     1970年分層充填法比重為22.2%;1973年分層充填法比重為29.1%1974年用充填法采出的礦石為2500萬噸。深入充填料中的水泥約價值1000萬元； 又如美國。1971年使用充填法的金屬礦山數(shù)為38個。其中用充填料回填空區(qū)的礦山有：25個。1971年美國脈狀礦日產(chǎn)礦石量為1200萬噸以上的有色礦山，只有6個，而除一個用留礦法開采外，其余均用充填法開采。 日本充填法使用比例。1956年占24.5%，1967年占35.2 %,1970年占39.0%。 瑞典情況在45個礦山中，有13個

5、礦山采用分層充填法開采。 蘇聯(lián)1965年使用充填法開采的礦石量為14.9%。 1975年使用充填法開采的礦石量為38.0%。 其他國家如澳大利亞、西德、印度、英國、奧地利等國家也都廣泛地應用充填采礦法開采有色、稀有金屬礦體。三、充填的目的（一）進行地壓管理利用形成的充填體進行地壓管理，用的控制圍巖崩落和地表下沉，并為回采工作面而創(chuàng)造方便條件和安全條件，保護地表建筑物，緩和大面積地壓活動，恢復安全生產(chǎn)。（二）杜絕內(nèi)因火災有些礦山用這種方法來預防有自燃性的礦床（內(nèi)因火災或其他災害）。參考如我國湘潭錳礦，礦體的直接頂板為葉片狀黑色頁巖，崩落后在有水和空氣的條件下，經(jīng)3050天后發(fā)生自燃。采用充填法后

6、，杜絕了內(nèi)因火災。（三）為回采礦柱創(chuàng)造了條件礦房采完以后空場能否及時進行充填，將直接導致礦柱能否進行回采，由此將直接影響礦山三級礦量的平衡和均衡生產(chǎn)。如我國凡口鉛鋅礦，用水平分層充填法回采了兩側均為水泥尾砂、膠結充填體的礦柱。）（四）為深部、水下開采創(chuàng)造條件。用于深部開采，水下采礦以及預防沖擊性地壓。四、充填材料及其充填料的輸送方法。（一）充填材料來源地表堆積的廢石；掘進坑邊的廢石；選礦廠的尾砂；冶煉廠的爐渣；戈畢集料；從地表屬門采石等。（二）充填材料的輸送方法可以通過礦車或其他機械運輸，也可用風力、水力輸送。目前水力輸送應用比較廣泛。五、充填采礦法分類（一）按充填料的性能和充填工藝特點分類：

7、 膠結充填可分為： 非膠結充填 干式充填 水砂充填（二）按礦塊回采工作面的推進方向和回采工藝特點分類： 上向分層充填采礦法； 下向分層充填采礦法；壁式充填采礦法； 削壁充填法； 支架充填法。六、充填采礦法的適用條件（一）開采品位較高的富礦，并且要求有比較高的回采率和比較低的貧化率；或開采稀貴金屬。（二）賦有條件件和開采技術條件比較復雜的礦床，如： 水文地質(zhì)條件、礦體形狀比較復雜； 礦體埋藏較深而且地壓較大； 礦石或圍巖有自燃發(fā)火的危險； 地表或圍巖不允許有大面積沉陷或劇烈移動而需要特殊保護； 露天和地下同時進行開采。（三）適用于礦石穩(wěn)固，圍巖不穩(wěn)固的礦床如果能采用特殊的支護方法或下向分層充填法

8、，也可以用來開采礦石不穩(wěn)固的礦體。（四）適用于開采急傾斜礦體因為急傾斜礦體便于向采場輸送充填料，并且可以減少充填不到的空間及充填料接頂?shù)拿娣e。但是，如果能采用水力或風力充填的話，也可以用于緩傾斜薄礦脈的開采中。七、充填采礦法與其他采礦方法比較的優(yōu)缺點：（一）充填采礦法的優(yōu)點：（1）采、切工程量小，靈活性大；（2）礦石損失、貧化??；（3）能夠比較有效的維護圍巖，減少圍巖的移動和防止大量冒落；（4）對于薄礦脈或多品種礦石可以進行選別回采；（5）可以防止礦床開采的內(nèi)因火災；（二）缺點：（1）回采工藝和充填工藝復雜。（2）充填和采礦互相影響，如果回采作業(yè)機械化所不能妥善解決，則生產(chǎn)效率和生產(chǎn)能力都比較

9、低；（3）充填料的開采，加工、輸送及其他一系列消耗使礦石成本較高。開采運輸與堆積充填料這些工作所需要的費用占采礦成本的4050%。（4）勞動強度大；§2 干式充填采礦法一、干式充填采礦法的特點和適用條件（一）特點：（1）將礦塊劃分為礦房和礦柱，先采房，后采柱，兩步驟回采。礦房是自下而上分層回采，隨著回采工作面的向上推進，逐層充填采空區(qū)的維護上、下盤圍巖，同時為繼續(xù)上采創(chuàng)造作業(yè)條件。（2）干式充填采礦法多用廢石作為充填料，充填料利用主充填井下放到井下，再用其他運輸送到工作面進行采場充填工作。（3）礦房回采到最后一個分層后，要進行接頂充填。（4）礦柱回采工作是在采完一批礦房以后或采完一個

10、階段后進行。（二）適用條件（1）適用開采品位高，價值高的礦石；（采礦體厚度小于4米的）；（2）適用于開采礦石穩(wěn)固，而圍巖不穩(wěn)固的急傾斜薄到中厚的礦體；礦體太厚時，充填工作量大，輸送充填料和在礦房中鋪平充填料的工作太繁重。（3）缺乏水力充填的廉價材料；（4）礦山開采中自然涌水量大，不宜采用水力充填法開采；（5）缺乏水源地區(qū)的礦山，用水力充填法供應不上水。 （三）干式充填法分類：按工作面形式不同，可分為三類，即：（一）上向水平分層干式充填法；（黃沙坪鋁礦用及紅化溝金礦用）（二）傾斜分層干式充填法；（三）削畢充填采礦法。（紅花溝金礦用）二、干式充填采礦法典型方案（上向水平分層干式充填采礦法）（一）上

11、向水平分層干式充填采礦法特點：屬于干式充填法的一種，與干式充填法總的特點基本相同。它也是兩步驟回采，向下而上分層回采。隨著工作面以向上推進，逐層充填采空區(qū)，用以支撐上、下盤圍巖并造成不斷上采的作業(yè)條件。當?shù)V房采到最后一個分層后，要進行接頂充填。礦房采完后，再有計劃地回采礦柱。（二）礦塊構成要素（1）礦塊布置方式礦塊布置方式分為沿走向和切走向兩種。 沿走向布置當?shù)V石與圍巖比較穩(wěn)固的條件下，礦體厚度又不超過1015米時，采用沿走向布置。 礦塊切走向布置-礦體厚度1015米時，用切走向布置。（由所給尺寸可看出，此數(shù)值比空場法要小。因為圍巖不穩(wěn)固，允許暴露的面積小，因而以1015米為界）。（2）礦房長

12、度礦房的長一般宜控制在50米以內(nèi)。如果礦體厚度超過50米，則在礦體的垂直走向方向上布置兩排礦房，在兩排礦房之間留沿走向的縱向礦柱。<干式充填采礦法典型方案>                1-沿脈平巷 2-人行天井 3-聯(lián)絡道4-充填天井 5-溜礦井               

13、;     1-階段運輸平巷； 8-底板； 2-回風巷道； 9-電耙膠車；3-充填天井； 10-頂柱；4-放礦溜井 11-底柱5-人行通風天井 12-充填料6-聯(lián)絡道（間距46m） 13-崩下礦石7-隔墻； 14-炮孔（3）階段高度 階段高度一般為3060米（常用的是3545米） 階段高度過大，在生產(chǎn)中會產(chǎn)生一些困難，如：當?shù)V體厚度不大，而礦體傾角變化大時，會引起架設流礦井的困難；當?shù)V體很厚，出礦量很多時，溜井下部磨損大，維護困難。（鋼溜井可通過1015萬噸礦石，予制混凝土溜井一般達不到10萬噸礦石）。參數(shù)階段高度大，則回采速度慢，當回采上部分

14、層時，礦石的穩(wěn)固性降低。對于階段高度的取值方法： 當?shù)V體傾角比較大，傾角和厚度變化不大，礦體、輪廓規(guī)則時，采用較大的階段高度； 當?shù)V床勘探類型越高時，階段高度可以取的越小。（4）礦房的水平暴露面積礦房的水平暴露面積，主要取決于礦石的穩(wěn)固性。當?shù)V石穩(wěn)固時，水平暴露面積多在300500M2之間；當?shù)V石很穩(wěn)固時，可達到8001200 M2或更大， （個別礦山達到2000 M2）。（5）礦柱尺寸1）間柱寬度：間距寬度取決于間柱的回采方法和礦巖的穩(wěn)固性以及礦體厚度。用充填法回采間柱時，可留710米。當?shù)V石和圍巖不太穩(wěn)固且地壓較大時，則應取較大的尺寸。間柱留的過小，受的壓力大，不易回采礦柱；間柱留的過大，

15、則又形成較大的采空區(qū)。當?shù)V體很薄時（34米的薄礦脈），也可以不留間柱，此時采用在礦房之間澆灌混凝土隔墻的辦法；2）頂柱厚度當上部運輸巷道需要保護時，則應當根據(jù)礦石的穩(wěn)固性和礦房的大小，保留35米厚的頂柱。不留頂柱可以簡化回采步驟，因而可以減小礦石的損失和貧化，但需要建造人工假巷。3）底柱高度對于充填采礦法，由于采準巷道布置簡單，在底柱中的巷道很少，并且不在其中進行二次破碎。故礦石底柱的穩(wěn)固性破壞較小，因而底柱高度可以小一些。當?shù)V房位于主要運輸平巷之上時，必須要留底柱。一般在運輸平巷上部只留2-3米高的底柱。（即從運輸水平底板算起總計高4-5米）。（三）采準工作采準工作包括有：沿脈和穿脈平巷，天

16、井、聯(lián)絡道，放礦溜井以及充填井。（1）沿脈平巷和穿脈平巷為了便于探礦和采礦，一般靠近礦體下盤或上盤邊界掘進。沿脈運輸平巷多用于中厚以下礦體的回采中。當?shù)V體很厚，礦房垂直走向布置時，為了布置溜井方便，相鄰礦塊采礦互不產(chǎn)影響等，通常采用穿脈運輸平巷）。當?shù)V房和間柱沿走向的長度比較大時，則礦房和間柱分別開鑿獨立的運輸穿脈巷道。相反，則運輸穿脈巷道可開在礦房和間柱的交界外，共用一條巷道。運輸巷道的斷面一般為2.1×2.5米，（依運輸設備定斷面）。（2）在一個礦房中至少應當有兩個天井（一個是人行天井，另一個是定填天井）。1）人行天井-人行天井一般布置在間柱寬度的中央靠下盤處。 通過聯(lián)

17、絡道 與礦房聯(lián)通。如此布置，對天井的維護、探清礦體邊界和以后回采間柱都很有利。人行天井斷面為(1.5m2.0m) ×2.5米2或2×2米2，其傾角應大于60°，以便回采礦柱時可以改作充填井。礦體兩邊的人行通風天井，一般可以采用順路天井。優(yōu)點是可以減少掘進工作量。同時能適應礦體形態(tài)的變化。順路天井的斷面一般為1.5×1.5米2。2）充填井-充填井一般布置在礦房中央靠上盤的地方，以減少充填料的運搬距離。另外在定位時，應考慮到充填井與溜礦井、人行井之間的相互位置，做到既便于工作，而又確保礦房中工作的安全。充填井的上部出口與上部平巷或短橫巷相通，以便傾倒充填料。

18、充填井的傾角應當保持在60°以上，以便充填料和混凝土能靠自重順利地溜下充填井斷面-應當滿足運送充填料，運送材料以及設備等的需要，因而井的斷面應當大一些。（3）放礦溜井1）在一個礦房中應設兩個放礦溜井，以便于當一個溜井發(fā)生堵塞或破壞時，另一個溜井還能繼續(xù)生產(chǎn)。（當?shù)V房很小時，有時只留一個溜礦井）。2）溜井的位置-溜井應設在礦石運搬距離最短的地方，同時使用的運搬機械不同，應有所區(qū)別。3）流礦井斷面-通常為園形斷面，內(nèi)徑為1.5×1.8米2，它是由礦石的塊度及出礦量大小確定的。4）溜井砌筑-溜井可用混凝土澆灌或予制混凝土磚砌筑成，或者用鋼板焊接成園筒（如焦家金礦、紅花溝金礦都用鋼

19、板）5）溜礦井的傾角應當大于60° 溜井的下口與平巷或橫巷相通，并設有放礦閘門。（4）聯(lián)絡道：自拉底水平的底板起，在天井中每隔46米，垂高布置一條聯(lián)絡道，使之與礦房相通。兩個天井的聯(lián)絡道，在垂直位置錯開布置較好，以免充填時兩個天井中的聯(lián)絡邊同時被堵死。聯(lián)絡道要和天井掘進同時完成。聯(lián)絡道斷面為1.5×21.8×2米2。（四）切割工作1）對于干式充填采礦法，切割工作只有一個拉底工作。在拉底之前，先在拉底水平掘進一條拉底巷道，它是先由人行天井第一條聯(lián)絡道掘進一條短巷，與溜礦進一相通，然后利用溜礦井出礦，同時把拉底巷道（在礦房中）掘進完畢。拉底水平位于運輸巷道上部2-3米

20、處，拉底巷道斷面為1.8×2.02×2m2。在拉底巷邊的基礎上，向礦房兩邊擴大至礦房邊界。在拉底區(qū)的底板上要澆灌一層厚0.30.5米鋼筋混凝土作為下階段回采的保護層。（即第二種拉底方法-留底柱拉底方法）  （2）拉底的方法可分為無底柱拉底方法和有底柱拉底方法兩種：1）無底柱拉底方法：（人工底柱） 無底柱拉底方法適用于開采貴重金屬的薄礦脈。 拉底方法是-從運輸平巷開始，在礦房范圍內(nèi)，將平巷開幫，擴大到礦房邊界，再往上挑頂，使總高度達到56米。將礦石運出后，在底層鋪0.3米厚的鋼筋混凝土底板，在此底板上人工澆注運輸平巷，其他空間用充填料充填滿，再澆0.2米厚

21、的底板即可。 2）留底柱的拉底方法在運輸巷道頂上留有2-3米左右的礦石底柱，在底柱上拉底，媽先從井中的聯(lián)絡邊掘進一條切割巷道（短巷）和放礦溜井連通，以利于用溜井出礦。利用切割巷道拉底，在拉底巷道的基礎上，擴幫形成高為22.5米的拉底空間。然后在上面澆注一層0.30.5米厚的鋼筋混凝土底板。上述兩種拉底方法，各有自己的優(yōu)缺點。無底柱拉底方法的優(yōu)點是：可以免除回采底柱的困難，可以提高礦石回收率。缺點是：工作繁重，勞動量大，效率低。留底柱拉底方法的優(yōu)點是：效率高，拉底時對巷道的運輸工作影響較小。缺點是：回采底柱的損失比較大。 （五）回采工作回采工作一般是按分層進行的，每采完一層，

22、就充填一層，使工作空間始終2.02.2米左右的高度。這樣每采充一次便形成一個工作循環(huán)。每一分層的回采作業(yè)是相同的。每一個工作循環(huán)包括：薄礦、撬毛、運搬礦石、充填、澆注混凝土隔墻和底板，加高溜礦開和順路天井等。由此可見，縮短一個回采循環(huán)時間，即可提高充填法技術經(jīng)濟效果。（1）薄礦的分層高度-目前國內(nèi)主要用淺孔崩礦，分層高度少為1.52.0米。如果用中深孔崩礦。則分層可達4-5米，或可采用兩次以致多次淺孔崩礦，逐步形成。加大分層高度有優(yōu)點，也有不足。1）優(yōu)點： 可減少輔助作業(yè)量，（如清場、澆注工作，吊遷設備等） 可提高勞動生產(chǎn)率和采礦程度，降低采礦成本。2）缺點： 撬毛工作困難：因采空區(qū)的空間高達

23、6-7米，工人觀察，檢查頂板困難。處理浮石也難，故安全性差。 巖用中深孔薄礦，則必然增加大塊，增加了破大塊工作量，影響電耙出礦效率。且污染空氣。 若用人工澆注隔墻時，則由于隔墻高度增大，造成澆注工作勞動強度大，困難顯著增加。在條件許可情況下，可以采用高分層回采。采用高分層的必要條件和應采取的措施是：a）礦石和上盤圍巖很穩(wěn)固；b）有自行式升降臺，可隨時檢查頂板和處理浮石；c）有輸送混凝土澆注隔墻的機械設備；d）使用高效率的鑿巖設備，加大炮孔密度，減少大塊率。（2）鑿巖爆破工作鑿巖方式有兩種： 利用上向式鑿巖機打上向孔；打水平孔。一般多用上向孔，孔深1.62.0米，孔間距0.81.2米。前后排炮孔

24、錯開布置，以充填井為自由面崩礦，每分層分為2-3次爆破。打上向孔，可以集中把眼打定，然后一次爆破，也可分次爆破。放炮后，集中出礦，適合用電耙出礦。打水平孔時，只能隨打隨崩礦，適用于裝礦機出礦。打水平孔崩礦、頂板比較平整，撬碴工作量小，有利于頂板管理，安全性比較好。對于充填法，采場內(nèi)一般不分梯度鑿巖，因那樣充填工作不利。但可以先爆破一半，之后充填這一半，而另一半，可進行鑿巖，打完眼爆破，出礦后再充填。也即兩半部分交替進行作業(yè)。3）礦石運搬目前國內(nèi)充填法礦石運搬主要用電耙和裝運機兩種設備，它們各有優(yōu)缺點。電耙子的優(yōu)點是：堅固耐用，操作簡單，維修費低，運搬能力大， （一臺28KW電耙，平均生產(chǎn)能力可

25、達120150噸/臺）用電耙在采場內(nèi)既可出礦，又可用來耙平混凝土料，也可用來鋪平充填料，效率高。缺點是：靠邊處礦石耙不干凈，要人工輔助清理，要經(jīng)常移動滑輪。需要有高強度的混凝土底板，否則會增加礦石的損失貧化。裝運機的優(yōu)點是：運輸靈活，能比較干凈的把礦房內(nèi)的礦石裝運出石。缺點是：不能耙平充填料，也不能用來鋪設混凝土。（4）混凝土澆灌工作干式填法的混凝土澆注工作有三項澆注底板。隔墻及放礦流井。有時也要澆注人工假底和順路天井。1）澆注底板為了提高礦石回收率和改進作業(yè)條件，要在充填料上（每一分層回采完以后）面鋪一層厚為810cm的混凝土，人工澆注混凝土時，效率低，勞動強度大。另一種方法是把攪拌好的混凝

26、土從充填井下放，倒入采場中，然后用電耙子耙（耙斗翻過來放著）再輔助少量人力勞動即可完成。一個300500米2的礦房，且一個班時間可以鋪完混凝土底板。對混凝土底板強度要求一般要求在落礦之前軸向抗壓，強度不小 20kg/cm2，且應在鋪設后23個班內(nèi)達到此強度。參考內(nèi)容：鋪設混凝土底板的三種方法：（實際是混凝土制備輸送采場的辦法）。 用噴漿機噴射混凝土方法實質(zhì)是將干的膠結構料通過直徑為50mm的膠結管導入噴咀，在噴咀處加水向外噴射的方法。 管道自流輸送澆注法這種方法實質(zhì)上是在上水平將混凝土料通過直徑100150mm的管道自流到礦房，導入軟膠管進行澆注軟膠管進行澆注。 混凝土攪拌機法它是把攪拌好的混

27、凝土，經(jīng)壓氣罐沿管道輸送到礦房進行澆注。2）澆注混凝土隔墻。（有的礦山叫護壁） 隔墻的作用是將間柱和充填料分開，為以后回采間柱創(chuàng)造條件，以降低礦石損失和貧化。 隔墻的厚度各個礦山不一，一般為0.52.0米之間。參考：隔墻的厚度到底多厚為合適？目前尚無可靠的計算方法和充分的實踐經(jīng)驗。礦山用的隔墻薄者為0.50.6米，厚者達1.52.0米。經(jīng)過幾個礦山局部揭示的情況來判斷，只要分層的隔墻澆注在同一垂直面上，且混凝土的質(zhì)量比較好，且用充填法回采間柱，則隔墻的厚度有1.0米已夠，可保證質(zhì)量要求。目前多數(shù)礦山是先充填礦房，而后砌筑隔墻的辦法。即首先用混凝土予制件做好隔墻的模板，之后進行充填工作，當進行到

28、一個分層還差0.2米時停止充填，改為進行澆注混凝土底板工作，在此同時把混凝土入隔墻內(nèi)，使底板和隔墻同時完成。這樣工作效率比較高。（5）充填工作。1）充填的主要目的是利用充填料支撐兩盤圍巖和作為工人作業(yè)的工作臺。每采完一層后要進行充填，否則采完下的空區(qū)高度加高一層，對采礦作業(yè)不方便，且不安全。2）充填工藝礦房情況后，完成一部準備工作后，（如澆注隔墻，加高溜礦井及順路天井等），之后從充填井向礦房下放充填料，待充填量達到設計要求 的高度時停止，扒平表面，然后鋪一層混凝土底板。至此，充填工作結束，又可開始下一次新的循環(huán)。3）干式充填所用的材料多用廢石，即井下掘進的廢石，或開辟專用的采石場掘進廢石對充填

29、料塊度要求：塊度不要太大，一般不超過300350mm，以及運送上的困難。要求充填料中含硫不應太高，以及含黃沙量應少，其他含粘結性的物質(zhì)應少。三、干式充填系統(tǒng) 金屬礦山在使用干式充填時，多數(shù)是礦井上部就近設備采石場，采下的巖石用留井下進行充填，在可能的條件下，盡量利用自重運輸。干式充填系統(tǒng)如下方圖所示。 實際生產(chǎn)中，當開采深度不大，且地表采石條件方便時，可采用多充填井下料。這種可以減少，坑內(nèi)水平運輸工作。當采用主充填井下料方式時，為了不與運礦系統(tǒng)互相干擾，充填井多布置在礦體上盤，力求形成單獨充填運輸系統(tǒng)。當充填工作量較大時，還應放設專門的水平巷道來運送充填料。四、干式充填采礦法實例（黃

30、砂、坪鋁鋅礦實例）（一）礦床自然條件：該礦屬于高溫到中溫的熱崩礦床。礦體多產(chǎn)生在火成巖與石灰?guī)r接觸帶附近的斷裂帶或破碎帶中，形狀極不規(guī)則，厚度變化在0.530米之間，平均810米。傾角由緩傾斜到是傾斜，一般為50°80°，分枝復合現(xiàn)象較普遍。絕大多數(shù)礦體，礦石和圍巖都比較穩(wěn)定。礦石品位很高，但變化較大，含硫量達20%，崩下的礦石有粘結性。（二）該礦使用的采礦方法一直用干式充填法開采。礦塊結構子典型方案相似。階可高36米，頂柱厚34米，府柱高5米（由于品位高，有時不留底柱，間柱寬78米，礦房沿走向布置時，礦塊長3060米。切走向布置時，礦房寬1012米。礦房的水平暴露面積一般

31、控制在500m2 內(nèi)。采準、切割工作，回采工藝與典型方案相同。據(jù)1972年統(tǒng)計的平均技術經(jīng)濟指標為：平均采礦強度：3.62噸/日米2， 采切比：7m/千噸；礦房平均生產(chǎn)能力：44.2噸/日； 損失率：3%；電耙平均出礦能力：50噸/臺班； 貧化率：20%；工作面工人工效：6.5噸/I班； 平礦直接成本：8.5元/噸。五、傾斜分層充填法一般工藝與典型方案同，只是工作面不是水平，而是傾斜的呈 或 傾斜工作面，這樣有利于耙礦。（角度一般傾斜45°12°，角度過大不安全）。       六、削畢充填采礦法（一）削

32、畢充填法是干式充填法的一種。當開采厚度很小的極落礦脈時，由于礦脈厚度很小，采下礦脈之后的采空區(qū)也很小，工人不能在其中工作。如果將圍巖一塊采下來，則貧化過大，增加運輸和加工費用，在經(jīng)濟上不合理。其實質(zhì)是在工作面中，將礦石和圍巖分別開采，礦石運搬出來，而廢石則留在礦房中作為充填料。在這種情況下，可以運用分采充填法或叫削畢充填采礦法。）削畢充填采礦法的特點：這種方法是在階段中工作面連續(xù)推進。礦塊天井多為川之路天井。由于礦體很薄，故不留間柱，有時留很小的底柱，但也有時不留底柱，而是架設人工底柱（木梁的或是混凝土的）。回采時先采礦石，后采巖石。在落礦之前，要在充填料上鋪好墊層，（膠皮帶或草袋子，鋪鋼板等

33、鋪1520合分厚的混凝土），將礦石用1.0米深的炮眼崩下來后，用人工或用電耙出礦，然后再崩落圍巖充填采空區(qū)，形成人員可以工作的最小空間，如此循環(huán)作業(yè)，將一個礦塊采完為止。（二）礦塊構成要素：（1）階段高度：一般小于3045米；（2）天井間距：一般為50米，采用尺寸不大的采區(qū)其主要原因是：在極落礦脈中有用成份一般分布不均勻，礦體沿走向和沿傾斜常常有膨大縮小的情況，采區(qū)尺寸不大，則有利于在采準時更好的探清礦脈情況。           （3）一般不留頂柱、底柱和間柱，底柱多用人工底柱（木結

34、構的或混凝土的）（4）采礦中礦石留于間距約10米左右（用人工運搬時間距小，若用電耙運搬間距可增大）。(三)采準工作（1）掘進運輸平巷（2）掘進人行通風天井（3）這種采礦方法一般采容區(qū)寬度不大，如果是開采貴重金屬，則一般不留平巷頂部的礦柱，而是加強運輸平巷的支護。（四）切割工作：對于削畢充填法、切割工作主要是拉底工作，通常在掘進運輸平巷時，即同時進行拉底工作。（五）回采工作這種方法的回采工作是向上而上水平分層進行回采。先采礦石，還是先采圍巖，應當根據(jù)具體情況而定。如果圍巖比礦石較固，礦石易于采掘，礦體有足夠的厚度，礦石易于脫邦，以后有用成份易于震落，此時可先開采礦石后開采圍巖，反之先采用圍巖，后

35、采礦石。（總之，若礦石圍巖軟，則在分層上超前崩礦，反之情況時，則先崩圍巖）。當先采礦石時，則將礦石崩落在產(chǎn)生鋪好的熱層上，按照這種工作循環(huán)，重復工作。如果是先采圍巖，則應將充填所用的崩落下來的圍巖加以平整，鋪好墊層，然后再崩落礦石。（1）鑿巖工作：用上向式鑿巖機打淺眼，炮眼間距一般為0.30.6米，炮眼深度一般為1.2米。炮眼多布置在礦脈中間。一個炮眼所擔負的面積為0.10.25米2。回采分層高度一般為1.0米。當?shù)V脈厚度很小時，最好用小直徑炮眼（30毫米左右），這樣可以將炮眼之間的距離縮短一些，這樣有利于減少，礦石損失和節(jié)省人工。（雖然炮眼數(shù)目增加了，可是鑿巖速度隨著炮眼直徑的減小而加大了）

36、。（2）裝藥爆破工作：炮眼打完之后，即可進行裝藥爆破工作。一般用人工裝藥包的辦法裝藥。在崩礦之前，先要在采場內(nèi)的充填料上鋪設好墊層。墊層的種類很多，可用下面鋪一層草袋、麻袋或油布之后再鋪一層木板；有的鋪鋼板。前面的方法墊層易損壞，復用次數(shù)少，且易出礦，同時也不利于采礦內(nèi)礦石運搬，不便于電耙耙礦。選擇的墊層應當是材料可就地取材、廉價，堅固耐用，復用次數(shù)多，便于運搬。鋪鋼板就具有這些優(yōu)點。目前有的礦山采用運輸皮帶作為墊層材料，經(jīng)實踐證明，效果良好，這種皮帶經(jīng)久耐用，復用次數(shù)多，使用方便。如果開采貴重金屬且品位高，為了提高回收率，比較有效的方法是在充填料上的鋪設一層1015公分厚的混凝土。（3）采場

37、通風工作：這種方法晃利用全礦的總負壓，新鮮空氣自運輸平巷，經(jīng)采區(qū)天井進入工作面，清洗工作面，由另一天井進入通風平巷中。（4）平場運搬工作崩落下來的礦石，可以人工運搬，也可以用機械運搬，如型電耙子為了減輕工人體力勞動盡量采用小型機械運搬。這樣也可以提高采場運搬效率。（5）崩落圍巖工作：當采礦中的礦石運搬完畢之后，拆除墊層（混凝土底板除斜）在圍巖中打眼裝藥并起爆，爆破后崩下的巖石填入采空區(qū)。如果崩下的巖石過多，則可通過高先在下部砌筑的廢石放礦漏口放出多余的礦石，用的調(diào)節(jié)充填層高度。然后加充填工作面進行平整。當鋪設墊層后，即可進行下一個工作循環(huán)。（6）注意安全不論是崩落礦石還是巖石，都應當注意生產(chǎn)安

38、全所。要隨時注意檢查頂板穩(wěn)固性，及時撬除浮石。（六）削畢充填法的適用條件及評價<一>適用條件（1）礦脈埋定要素穩(wěn)定；（2）礦巖接觸面明顯，礦脈易與圍巖分離，礦脈規(guī)則；（3）礦脈厚度小于0.30.4米；（4）礦石的運輸和加工費用很高；（5）圍巖不含有用成份；（6）選廠能力??；（7）采用小直徑錯頭和小直徑藥包；（8）采空區(qū)需要支護。；（9）礦石可能是穩(wěn)固和較固性較低的；（10）對于極貴重的礦石，采用消畢充填法是合適的；<二>主要優(yōu)點：（1）采出礦石貧化率低；（2）當墊板材料選擇的適當，且鋪設的嚴密時，礦石損失率小。（3）能利用分采所得到的廢石的運輸和加工費用，提高了有用組份

39、的回收率。（4）由于礦石品位高，故一噸精礦所需的礦砂，所以選礦的基建投資也少。<三>主要缺點： （1）工作組織復雜；（2）勞動生產(chǎn)率低；（3）鑿巖工作量大，爆藥消耗量多；（4）要鋪設嚴密的墊層；（5）單位礦石成本高。對于削畢充填采礦法，過去有些礦山進行過試驗，成為削畢充填法效果不好，不如用留礦法。實際上這不是削畢填法的下，而是由于回采工藝的事。比如所用的鉆頭直徑太大，墊層鋪設的不嚴密，墊層材料選擇的不當，礦石留子的構造不合理等，同時某些礦山所選擇的采區(qū)的地質(zhì)條件也不合乎要求。<四>關于最小工作厚度：應用削畢充填法時，采區(qū)的寬度有很大意義，由于礦脈的寬度不夠，必須崩落一部

40、分圍巖來滿足最低限度的工作寬度。而崩落圍巖又屬于非生產(chǎn)性的工作，因而應當想盡一切辦法來縮小這部分工作。實踐證明，對于急傾斜礦脈，工作而寬度有0.80.9米工人即可順利的進行工作，所以工作面寬度超過0.80.9米是不合適的。對于緩傾斜礦脈最小工作寬度可取1.01.2米。（七）應用削畢充填法實例：內(nèi)蒙紅花溝金礦使用削畢充填法，取得了良好效果。<一>紅花溝金礦400礦塊地質(zhì)條件：圍巖為混合花崗巖和角內(nèi)斜長片底巖，礦體為黃金礦，平均品位為14.46克/噸，平均脈幅厚為0.52米，窄處為0.30.5米，局部有大于0.8米以上的。<二>采礦方法選擇該礦采用水平分層干式充填采礦法，而

41、在脈寬0.30.5米處則采用削畢充填法開采。<三>采場構成要素：礦塊長45米，階段高34.5，底柱高4.0米，回采分層高度為0.60.8米。采準切割工作（1）由于有的地方需要下充填料，故在采場中設計有一個充填井（斷面（1.8×1.8米）。（2）利用沿脈坑道做運輸坑道。（2.0×1.5） （3）在礦塊的一端設一個人行通風天井（斷面 ），在另一端設順路天井作人行通風井。（4）采場中布置有四個漏斗（規(guī)格1.5×1.5米）（5）開有沿脈切割巷道（規(guī)格1.8×2.0米）<五>回采工作采場工作完畢后，在采場拉底空間中，向下而上按水平分層進行回

42、采，回采過程中充填料駐外填采空區(qū)，窄脈幅的地方用削下的圍巖作充填料。脈幅略寬的地方從充填井下充填料充填。充填完畢后加以平整。并嚴密地鋪好墊層（膠帶和草袋配合用）。隨著采礦工作面的推進，隨時加高金屬礦留的（可用鋼板焊接成園筒）。鑿巖用7655型鑿巖機，打上向傾斜炮孔。當?shù)V石穩(wěn)固，落礦的炮孔角度稍大些，（60°左右），當?shù)V石不穩(wěn)固時，落礦的炮孔角度可稍小些（30°左右）。炮孔間距0.40.8米，炮眼深度應與回采分層高度相適應。崩落圍巖時，炮孔間距略大一些為0.51.0米。參政：（1）使用消畢充填法的國家有：東德、羅馬尼亞、克斯洛伐克，使用較廣泛，而蘇聯(lián)采用的少。七、對干式充填采

43、礦法的評價干式填法對于支撐圍巖、控制地壓是一種比較有效的辦法之一。它適用于中小型礦山進行采礦。但干式充填不是十分理想的方法。（一）干式充填法的優(yōu)點：（1）適用范圍比較廣泛，不僅開采木及落礦脈可用，且也可用來開采落礦脈，中厚礦脈。（2）工藝比較簡單，容易掌握，也不需要很多配套設備，投次少。（3）對充填料種類組成要求不嚴，故充填料來源較廣。（4）當開采相落礦時，采掘圍巖量已夠充填空區(qū)，（削些充填）無需建專門的充填系統(tǒng)。（5）巷道不受泥水污染，不支付其他額外費用（與水力、膠結充填法比）（6）可直接利用井下掘進的廢石充填空區(qū)。（二）主要缺點：（1）充填作業(yè)不足連續(xù)、故效率低，延續(xù)時間長，不便于形成自動

44、化作業(yè)線。（2）充填體不夠致密，沉降系數(shù)較大（1025%）接頂差。（3）井下廢石消耗量大，一般都要掘進專門巷道輸運充填料。否則常與運礦互相干擾。運轉這些充填料，又耗費不少，人工。（4）在采礦中粉塵大，污染井下空氣，衛(wèi)生條件差。（5）勞動條件差，勞動強度大，效率低。（6）充填面不易平整，鋪設墊板也比較困難。（7）充填成本高，每1米3的充填費用約為1215元。（三）改進方向：（1）干式充填體的收縮率較大，接頂較差。應綜合研究減少，收縮率的措施。以及接頂新工藝。（2）在電耙出礦以后，清場工作量仍然和完成，延續(xù)時間長。應研究有關的機械設備（小型的靈活）。（3）對于干式充填法的礦山壓力缺乏深入研究，采礦

45、方法的參數(shù)多憑經(jīng)驗決定，有必要進一步研究。（4）應研究適合于緩傾斜，極落礦脈分層充填法特點的小型充填機械設備。參政內(nèi)容：八、關于充填體的作用所分析：（一）對此所有兩種看法，一種認為充填萬能，不論任何復雜條件下，只要進行充填，全部均可解決，另一種認為充填工藝復雜，且無法解決接頂事，因而控制不了固冉塌落，充填作用不大。（二）根據(jù)國內(nèi)外長期生產(chǎn)實踐證明，充填可以有效地控制圍巖大面積、塌落，且對提高間柱的穩(wěn)定性起到了很好作用。充填可以適當增大礦房尺寸或可適用于開采深度較大的礦體。（三）綜合分析：認為充填的作用在于減少，圍巖和礦柱中的應力值，增加穩(wěn)固性。但是不能改變，其受力性質(zhì)。充填可以減緩和控制巖層移

46、動，從而減少對生產(chǎn)的人力安全的危害作用。但不能制止巖層移動。§3 水力充填采礦法一、水力充填法概況近年來，水力充填采礦法在我國地下金屬礦山使用的越來越多，是逐漸增加的趨向，這是由于充填工藝的不斷改進而促進發(fā)展的。（一）水力充填采礦法的特點它是將適當?shù)某涮盍吓c水混合成濃度均勻的砂漿，利用自然壓頭或泵壓，通過管邊或與管邊相接的鉆孔，把充填料輸送到需要充填的回采工作面。充填料經(jīng)過脫水之后，即形成充填體，而脫同的水則由池水順路天井流入巷道水溝和沉淀池，最后進入水倉并排至坑外。水邊充填采礦法與干式充填采礦法在結構上基本相同，只是在充填系統(tǒng)上不同，充填材料，及充填工藝沒。水力充填采礦法也把礦塊分

47、成；兩步驟回采（先采房、后采柱）。礦房向下而上或自上而下分層回采，分層水力充填；礦柱也用同類方法回采。（二）水力充填法在我國使用情況我們采用充填法本來比較早，但采用水力充填法卻很晚，直到60年才發(fā)展起來，而水力充填法用金屬礦山開采就更略一些。水力充填法是由干式充填變來的。當時發(fā)現(xiàn)選廠的尾礦，對人們造成危害，冶煉出來爐碴，也成了災害。如何處理？當時人們就用這些東西來為人類服務，就把這些有害之物卷入地下，為了增加充填體的程度，人們對充填料又進行了一定的加工配制。當然，隨著科學技術的向前發(fā)展，尾砂、爐碴也將會逐漸變。為更有用的東西，如用冶煉爐碴制優(yōu)質(zhì)的水質(zhì)，用于足設置中。（三）水力充填采礦法分類：可

48、分為三類：（1）上向分層水砂充填采礦法；（2）下向分層水砂充填采礦法；（3）畢式水砂充填采礦法；（四）我國使用水力充填法的礦山： （1）銅錄銅礦采用點柱上向水平分層尾砂充填法；（2）紅透山銅礦采用上向分層尾砂充填法；（3）黃沙、坪鋁鋅礦采用下向分層尾砂充填法；（4）金川首礦采用下向分層尾砂充填法；二、水力充填采礦法典型方案。（指上向水平分層水砂充填法）下面的銅錄山銅礦使用的上向分層水砂充填法為例說明。（一）銅錄山銅礦的礦床地條件：該礦為多金屬發(fā)生礦床，是以銅鐵為主的的卡巖型厚礦體，平均厚度40米，最大厚度100余米，礦體傾角50°75°。礦石比較穩(wěn)固，上、下盤圍巖均有破碎帶

49、，故均不太穩(wěn)固。礦床位于湖畔，有些礦體的深部延深到湖底下部，地表不允許陷落，礦石品位高，屬多金屬富礦床。 1頂柱 2充填井 3崩下的礦石 4人行脫水井5放礦留井 6主付鋼筋 7人行濾水天井通邊 8沿脈巷道9穿脈巷道 10充填體 11脈外平巷 （二）礦塊構成要素（1）礦塊布置：由于礦體厚度大，上、下敵國圍巖的穩(wěn)固性比較差，所以礦塊呈切走向布置；（2）階段高度60米；（3）礦塊長度礦塊長=礦體厚（切走向布置）；（4）礦房寬度810米；（5）礦柱尺寸 間柱寬=68米； 底柱高度=57米； 頂柱寬度=45米。（三）采準工作（1）階段運輸平巷根據(jù)該礦具體情況，即將是巖礦床的礦體變化大

50、，設計要求的年產(chǎn)量也較大，為適應充填管路的合理性，因而采用了下盤脈外平巷，上盤脈內(nèi)平巷的雙平巷環(huán)形采準系統(tǒng)。（典型方案圖中是治脈平巷）。（2）穿脈巷道每隔1520米開一條穿脈。穿脈布置在礦房與間柱高界處，礦房和間柱共用一條穿脈。這種布置形式比礦房間柱各布置一條穿脈節(jié)省了采準工程量。（3）流礦井根據(jù)礦房長度不同，一個礦房中至少應布置兩個留礦井。（4）充填井在礦房中間設一個充填井，斷面=2×2米2，傾角80°90°，設管邊，梯子，它屬安全出口之一。（5）人行脫水井一個礦房設一個順路人行脫水井。它的結構要求是：應適應泄水要求。（四）切割工作切割工作主要是拉底工作。拉底分

51、兩步進行。首先在底柱中開掘的短天井內(nèi)，在穿脈平巷底板以上5米的地方，掘進拉底巷道，然后以拉底巷道為向由石，把礦房內(nèi)底部全部拉開（擴大至礦體邊界）。形成2米的拉底空間，之后再進行挑頂。挑頂高度為2.53.0米。此時把崩下的礦石全部運出（由底柱中已掘進好的放礦流井放出）。最后形成4.55米的拉底空間。當整個拉底空間形成后，再砌筑鋼筋混凝土底板，底板厚度為0.81.2米。到此切割工作室完成，可進行正式，回采工作了。（五）回采工作（1）回采分層高度一般為2米，基本在1.83.0米之間，當?shù)V石穩(wěn)固性，分層高度可以大一些?？梢圆捎谩皟刹梢怀洹钡难h(huán)辦法。（即采兩分層充填一次）。當采用“兩采一充”時分層高可

52、達46米。（2）鑿巖工作用0145型打上向孔?？嘤谩皟刹梢怀洹睍r則第二分層用YT25型打水平孔。這樣既增加了落礦高度，又保證了采礦規(guī)格和穩(wěn)定性。（當?shù)V石穩(wěn)固時，一般打上向孔，反之打水平孔（如鳳凰山銅礦所用）。（3）爆破工作每一分層的上向孔，分兩次爆破。（4）出礦工作采礦中出礦可用Z/Q14型裝運機。（或用/Q12型，或用電耙出礦），（如紅速山銅礦用）。（5）清理工作出礦完畢，清理和檢查工作面，之后才能進行充填工作。（六）充填工作（1）充填之前的準備工作包括： 澆注放礦留井（或加高留井）； 加高人行泄水井； 架設隔墻模板，并澆注混凝土隔墻體。 充填前的全面檢查工作。經(jīng)檢查后天礦，即可將所需之充填

53、管，流槽木板等物，由天井下放到采場，（天井上口0.52.0噸的絞車就可滿足要求）。1）澆注流礦井：流井內(nèi)徑一般=1.52.0米。多采用鋼筋混凝土束體澆注方式形式。根據(jù)階段高度的不同，井畢厚度取0.51.0米。（多用0.40.5米厚），當階段高度增加時，畢厚還要協(xié)加可達0.81.0米。（因此時流井通過的礦量大）。有的礦山用鋼板焊接成留井的早畢。一節(jié)一節(jié)刈接起來。（如山東集家金礦等）這種形式也很好。2）加高人行脫水天井人行脫水井一般采用方形斷面，規(guī)格=1.5×1.5米2的。它是用混凝土預帛件砌成的順路天井。銅錄山銅礦的人行濾水井凈斷面=1.8×1.8米2，內(nèi)畢由3毫米的木模板構

54、成，砌混凝土預制塊之間留0.20.3米的間隙，在泄水孔處堵上草袋子。 3）澆注隔墻澆注隔墻的模板過去是采用木制的，現(xiàn)用混凝土預制塊，預制規(guī)格為300×200×150毫米的，形成的隔墻總厚度為0.8米（預制塊厚0.3米，內(nèi)澆注0.5米厚的混凝土）。在澆注隔墻時，為空心性好好，上、下層對擠，因此在施工時，在每一分層隔墻砌筑完后，間隔1.0米左右插入一根鋼筋，上面露出0.5米左右，這樣就可以起到上、下層對擠和連接良好的作用。（2）正式充填采場準備工作完畢后，可進行正式的采場充填工作。充填料可用尾砂，冶煉廠爐碴等。（銅錄山礦用爐碴，紅透山礦用尾砂）。料狀爐碴，沿著管經(jīng)為1

55、00毫米的管邊進行不力輸送。采場充填完成后，在充填料上鋪一層厚 0.15米的混凝土作底板。使之便于落礦，減少貧損。由于爐碴的透水性好，當充填料充填完后，即可鋪底板。底板澆注后，要養(yǎng)生一天后，才能進行下一個循環(huán)的鑿巖工作，養(yǎng)生23天后，才能進行崩礦。（七）水力充填的脫水水力充填后的脫水很關鍵，脫 水的速度和質(zhì)量好壞，直接影響著采礦的效率和質(zhì)量。解決脫水的方法有兩種：一種是溢流脫水，另一種是滲濾脫水。（1）溢流脫水方法。溢流脫水是將充填料自然沉積下來，上部澄清的水經(jīng)溢流管或溢底孔排出采礦場。（我國車多鋼礦，用虹吸結脫水）。這種方法主要用于采后全尾砂，或分透級尾砂，一次充填的采場，脫水，此只能使澄清水流出，而不能對充填體起疏干作用。同時澄清水流出，往往在充填體上形成一層稀泥不易干固。因此，在隨采隨充的采場中，一般是與滲濾法配合起來使用的。（2）滲濾脫水方法滲濾脫水法是利用濾水構筑物將水滲濾出采礦的辦法。滲濾脫水的構筑物有濾水窗、濾水窗，濾水筒、濾水墻和濾水天井等。濾水用的材半有：稻草簾、麻布、荊條、竹席、夏布、蘆葦和手等等。1）濾水窗適用緩傾斜礦體。通常配合密閉墻使用。排水范圍很有限，比如粗粒充填料充填時，只能排除濾水窗水平以上口水，用細粒充填料脫水口的范圍就更小了。2）濾水墻有兩種設備方法，一種是和密閉墻配合用；另一種是單獨設置。濾水墻是由木材支撐、隔板和濾水材