第十七章充填采礦法

第十七章充填采礦法第一頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五充填采礦法的分類按礦塊結(jié)構(gòu)和回采工作面推進方向分為：

單層充填法上向分層充填法下向分層充填法分采充填法（削壁充填法）按充填料和輸送方式分為：干式充填法水力充填法膠結(jié)充填法第二頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五充填采礦法在我國的使用50年代：干式充填法64年凡口鉛鋅礦開始使用膠結(jié)充填法70年代后水砂充填和膠結(jié)充填技術(shù)引進和發(fā)展。充填機械化程度增高，能力增大，成本降低。使用范圍：78年有色金屬礦山9.8％

84年全國13.7％其中：有色18％黃金40％低濃度膠結(jié)充填、高濃度膠結(jié)充填技術(shù)發(fā)展很快第三頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五§2單層充填采礦法用于緩傾斜薄礦體（<4-5m）礦塊斜長30-40m沿走向長60-80m控頂距2.4m充填距2.4m懸頂距4.8m不留礦柱一步驟回采第四頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五§2單層充填采礦法采準(zhǔn)、切割運輸巷道掘在底板巖石中距底板8-10m切割巷布置在礦體中，礦塊邊界處布置上山。礦石溜井：15-20m一條，聯(lián)絡(luò)切巷與運輸巷。不用時可通風(fēng)行人回采：淺孔、電耙懸頂距4.8m，控頂距2.4m長工作面沿走向推進，25-30t/臺班。第五頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五§2單層充填采礦法地壓管理：邊出礦邊架木棚，木棚上鋪背板和竹簾，采寬4.8m時，則要充填2.4m。充填：清理現(xiàn)場、架設(shè)充填管道、釘砂門、掛砂簾：濾隨作用半截門子：對濾出的水進一步過濾。充填順序：由下向上，一段一段地充，充填時拆除立柱，一次充填長度視頂板穩(wěn)固程度而定。第六頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五單層充填采礦法評價是水平或緩傾斜薄礦體，在頂板不允許崩落的復(fù)雜條件下的唯一可用的采礦法。回采率高94％，貧化率低7％，采礦工效低：4t/工班坑木消耗大：19.2立米／kt第七頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五§3上向水平分層充填采礦法概述：將礦塊劃分成礦房礦柱，分兩步驟回采，第一步驟采礦房、第二步驟回采礦柱?；夭傻V房時，自下向上水平分層進行，采一層充一層，充填方法可用：干式水力膠結(jié)充填體的作用：維護兩幫圍巖，采礦工作臺第八頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五§3上向水平分層充填采礦法第九頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五水利充填方案礦塊結(jié)構(gòu)參數(shù)：礦厚<10-15m時，沿走向布置、長30-60m礦厚>10-15m時，垂直走向布置、長<50m階段高：30-60m間柱：6-8m頂?shù)字喉斨?-5m、底柱5m(可用混凝土代替)第十頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五水利充填方案采準(zhǔn)：薄和中厚礦體，脈內(nèi)運輸巷厚礦體，沿脈加穿脈每個礦房至少布置：2個溜井：混凝土澆灌，鋼板焊制1個順路人行天井，（濾水井）混凝土構(gòu)件1個充填天井：2×2.4㎡，充填管，梯子第十一頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五水利充填方案第十二頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五水利充填方案拉底巷：拉底高4.5-5m，混凝土配雙層鋼筋間距700㎜第十三頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五回采1、淺孔落礦，電耙或自行設(shè)備出礦2、加高順路天井：溜井、人行天井砌隔離墻：在礦柱一側(cè)砌隔離墻，防止回收礦柱時充填料混入礦石。隔離墻：外層混凝土磚砌好，內(nèi)澆0.5m厚混凝土，隔墻總厚0.8m。3、充填：尾礦砂、河沙、爐渣4、砼底板：防崩落礦石滲入充填料，0.15-0.2m，1天后可在其上鑿巖，2-3天后可落礦運搬。第十四頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五回采接頂充填：人工接頂：最上層，分成1.5m寬的條帶，逐條澆注。砂漿加壓接頂：用液壓泵將砂漿壓入接頂空間。第十五頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五膠結(jié)充填第十六頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五評價優(yōu)點：礦石損貧小缺點：1、成本高：水砂15-25％膠結(jié)35-50％2、充填系統(tǒng)復(fù)雜：3、階段間礦柱回采困難第十七頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五上向傾斜分層充填采礦法1、分礦塊傾斜分層回采分三段：回采三角底部正常傾斜工作面回采采出三角頂部礦石第十八頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五上向傾斜分層充填采礦法2、連續(xù)回采傾斜分層充填法第十九頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五此法與上向水平分層充填法的區(qū)別是：用傾斜分層回采，在采場內(nèi)礦石和充填料的運搬，主要靠重力。只能用干式充填。1、分礦塊傾斜分層：如圖17-6，充填料自充填井溜至傾斜工作面，自重鋪撒，鋪設(shè)墊板后進行落礦，蹦落礦石靠自重溜入溜井，經(jīng)漏斗閘門裝車。回采分三段：1.回采三角底部，以形成傾斜工作面；2.正常傾斜工作面的回采；3.采出三角頂部礦石。由于水砂充填的發(fā)展，干式充填優(yōu)越性不大，用的少。2.連續(xù)回采傾斜分層充填法：（不分礦塊）應(yīng)用自行設(shè)備出礦，自行設(shè)備運充填料。切割只需在一端掘一個切割天井，以形成傾斜工作面，只后則可連續(xù)掘進。

第二十頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五崩下的礦石沿傾斜面自重溜下，用自行裝運設(shè)備運出。充填料從回風(fēng)水平用自行設(shè)備運至溜傾斜的靠自重溜下。礦石安息角小于充填料安息角，或充填料堆鋪木板鋼軌。第五節(jié)下向分層充填采礦法實質(zhì)：從上往下分層回采和逐層充填，每一分層的回采工作是在上一分層人工充填層假頂?shù)谋Ｗo下進行。回采分層為水平的或水平成4°-10°（膠結(jié)充填）或10°-15°（水力充填）傾斜，傾斜分層主要為了充填接頂（每分層充填都需接頂）也有利于礦石運搬。對鑿巖和支護稍有影響。一、下向分層采礦法：1.布置參數(shù)：階段高30-50米；礦塊長30-50米；寬等于礦體的水平厚度。不留頂?shù)字g柱。第二十一頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第二十二頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五2.采準(zhǔn)切割：運輸巷布置在下盤接觸線處或下盤巖石中。天井布置在礦塊兩側(cè)的下盤接觸帶。礦塊中間布置一個溜礦井。隨回采分層的下降，行人天井逐漸被混凝土天井代替，而溜礦井從上往下逐漸消失。切割：每一分層回采前，在下盤接觸帶的天井處沿下盤掘切割巷，當(dāng)?shù)V體形狀不規(guī)則或厚度大時，也可布置礦體在中間。3.回采：（1）進路式：當(dāng)δ〈6米時，沿走向布置兩條采礦巷，先采下盤后采上盤；當(dāng)δ〉6米時，采礦巷道與切割巷道垂直或斜交，且采取間隔回采，即采一條，再間隔采另一條。把采完的充填之后，再采留下的一條。（2）分區(qū)壁式回采：將每一分層按回采順序劃分為區(qū)斷，以壁式工作面沿區(qū)段全長推進。回采工作面的溜井為中心，按扇形布置，每個分區(qū)100m2以內(nèi)?；夭煞謱痈叨龋阂话銥?~2.5~3米，回采巷道寬為2~2.4~3米，用淺孔落礦，孔深１.６～２米．多用第二十三頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五7~14KW的電耙，或用自行設(shè)備，輸送機等（國外）。巷道多用木棚支護，間距為0.8~1.2米。壁式工作面用帶長梁的成排立柱支護，排距2米，間距0.8米。充填前要作好下列工作：清理底板，鋪設(shè)鋼筋混凝土底板，釘隔離層及構(gòu)筑脫水砂門等。鋼筋混凝土底板，一般采用直徑10~12mm的主筋和直徑6mm的副筋，網(wǎng)度為200×200-250×250mm2。巷道回采時，主筋應(yīng)垂直巷道布置，其端部做成彎鉤，以便和相鄰巷道的主筋連成整體。采用水泥：砂：石等于1：17：29的混凝土體積配比，要求達到100-150號。釘隔離層就是將準(zhǔn)備充填的巷道或分區(qū)與未采部分隔開，預(yù)防充填體的坍塌。每隔0.7米架一根立柱，柱上釘一層網(wǎng)度為20×20×25mm2的鐵絲網(wǎng)，在底板處留出200mm長的余量并彎向充填區(qū)，如圖17-10。第二十四頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五脫水砂門設(shè)在切割巷道中靠待充填巷道或分區(qū)邊界上，用混凝土磚或紅磚砌筑的墻，墻中埋設(shè)若干短竹筒或鋼管，每隔0.5米設(shè)一排，每排2-3根。開始只砌1.2-1.5米高，隨充填料的加高逐步加砌直到接頂。若回采巷道長讀大于50米，應(yīng)設(shè)兩道脫水砂門。如圖7-11。第二十五頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五充填：充填管緊貼頂梁，于巷道中央并向上仰斜5°架設(shè)，以利充填接頂，其出口距充填地點不宜大于5米。若巷道很長，應(yīng)分段充填。若下砂方向與泄水方向相反，可采用由遠而近的后退式充填。整個分層巷道或分區(qū)充填結(jié)束后，再在切割巷道底板上，鋪設(shè)鋼筋混凝土地板和構(gòu)筑脫水沙門，然后充填。切割巷道填充完畢，再做好閉層工作，即可開始下一分層的切割和回采工作。二．下鄉(xiāng)分層交接充填采礦法他與下向分層水力充填采礦法的區(qū)別，僅在于充填料不同，從而取消了鋼筋混凝土底板的釘隔離層，只需在回采巷道兩端構(gòu)筑混凝模板。一般用巷道回采，高3-4米，寬3.5-4米，甚至7米，主要取決于充填體的強度，巷道傾角4-10°，大于充填料的漫流角。如圖17-13，回采巷道間隔回采，逆傾斜掘進，順傾斜充填，利于接頂。上下層交錯布置，防止上部膠結(jié)體脫落。用潛孔落礦。充填體側(cè)部，經(jīng)5-7晝夜便可回采，其下部，至少要經(jīng)過兩周才能第二十六頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五回采。對于深部礦體（500-1000米或更大）或地壓較大的礦體，充填前在底板浦鋼軌或圓木，底梁上鋪金屬網(wǎng)，使鋼繩與上層的底梁連接，使充填體呈鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。第二十七頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五三．下鄉(xiāng)分層充填采礦法的評價適用于：復(fù)雜的礦山開采條件，如圍巖很不穩(wěn)固，或圍巖或礦石很不穩(wěn)固，以及地表和上覆巖層需保護等。代替分層崩落法，效果好。下向分層膠結(jié)充填法優(yōu)點多些：礦石損失很小，3-5%，依步驟回采。缺點：能力低。

第六節(jié)分采充填采礦法當(dāng)?shù)V脈厚度小于0.3-0.4米時，只采礦石，工人無法在其中作業(yè)。必須分別回采礦石和圍巖，是采空區(qū)達到允許工作的最小厚度（0.8-0.9米），采下的礦石運出采場，而采掘出的圍巖充填采空區(qū)。也稱為削壁充填法。適用于：開采極傾斜極薄礦脈。1.結(jié)構(gòu)參數(shù)：礦塊尺寸：段高30-50米，長（天井間距）50-60米。運輸巷道，一般切下盤巖石掘進。為縮短礦石的耙運距離，常在礦塊中間架設(shè)順路天井。第二十八頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第二十九頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五自下向上回采：先采礦石：礦石易采；先采圍巖：圍巖易采（下盤圍巖）落礦前為了減少礦石損失，鋪設(shè)墊板，木板，鐵板，廢運輸帶等。落礦：采用小直徑炮孔，間隔裝藥，進行松動爆破。特殊問題：開掘圍巖的寬度，最好正夠采場充填。MyKy=(Mq+My)k式中My——采掘圍巖的厚度，m;Mq——礦脈厚度，m;Ky——圍巖崩落后的松散系數(shù)（1.4-1.5）；k——采空區(qū)需要填充的系數(shù)（0.75-0.8）。一般情況下，由于礦脈很薄，掘出的巖石往往用不了，要設(shè)廢石溜井運出部分巖石。70年代后，為了創(chuàng)造機械化條件，采幅有增大的趨勢，在采幅較寬時，可用0.15m3耙斗的電耙運礦（1.2-1.3米）。第三十頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五開采緩傾斜極薄礦脈，也可用此法。但充填空區(qū)的巖石需輔助大量體力勞動。評價：是開采極薄的貴重金屬礦的好方法，由于混采溜礦法。問題：1.一般鋪設(shè)墊板質(zhì)量達不到要求，礦石損失較大（7-15%）；2.礦脈很薄，崩礦時帶下廢石，貧化率高（15-20%）。改進：1.研制適合窄工作面條件下做業(yè)的小型機械設(shè)備；2.研究有效的鋪墊材料和工藝。

第七節(jié)

方框支架充填采礦法在礦體厚度較大（中厚以上），礦石和圍巖極不穩(wěn)固，礦體形態(tài)及其復(fù)雜（厚度，傾角和形狀變化很大），礦石貴重等條件下，方框支架充填采礦法，還是一種有效的采礦方法。特點：系統(tǒng)的用方框支架配合充填支護采空區(qū)。每次回采的礦石等于方框支架大小的分間，每分間礦石采出后立即架設(shè)方框并把它楔緊，然后進行充填（一般為干式充填），如圖17-15。第三十一頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第三十二頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五回采：回采工作從階段水平底板開始，或者從頂板開始，留底柱情況很少見。第一分層回采時，方框要架設(shè)在地梁上，在其上部鋪木板作為方框支架的基礎(chǔ)，為下階段回采創(chuàng)造有利條件。溜礦井和人行天井，均設(shè)置在方框支架中（間隔4~6個方框），用木板充填料隔開。最上一層方框進行落礦作業(yè)，第二層進行礦石運搬；在每一作業(yè)層方框上鋪設(shè)木板，作為作業(yè)臺。當(dāng)?shù)V體厚度大于12米時，垂直走向布置礦塊，用垂直分條或礦塊進行回采。評價：勞動效率低，坑木消耗大，不便實行機械化回采，回采成本高。第八節(jié)礦柱回采用兩步驟回采的充填法，礦房回采后，空場為充填材料為礦柱回采創(chuàng)造力良好的條件。因此，在采準(zhǔn)設(shè)計中，必須統(tǒng)一考慮礦房和礦主的回采方法及回采順序。一、膠結(jié)充填礦房的間接回采（包括礦房兩側(cè)砌混凝土墻的）間柱的回采方法有：上向水平分層充填法、下向分層充填法、留礦法、房柱法。第三十三頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五當(dāng)?shù)V巖較穩(wěn)固時，用上向水平分層充填法或溜礦法（圖17-16，17-17），底部間柱高5~6米，需用膠結(jié)充填，上部用水砂充填。當(dāng)必須保護地表時，建筑回采用膠結(jié)充填，否則，可用水力充填。在頂板穩(wěn)固的緩傾斜或傾斜礦體中，當(dāng)?shù)V房膠結(jié)充填體形成后，可用房柱法回采礦柱（圖17-18）。當(dāng)?shù)V石和圍巖不穩(wěn)固或膠結(jié)充填體強度不高，應(yīng)采用下向分層充填法回采間柱（17-19）。第三十四頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第三十五頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第三十六頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第三十七頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五二、松散充填礦房建筑回采

用干式充填法或水砂充填法回采或空場法隨后充填的條件下：用充填法采：間柱兩側(cè)留1~2米礦石，以防充填料貧化。用崩落法采：圖17-20，有底柱分段崩落法。第一分段，要能控制兩側(cè)礦房上部頂?shù)字囊话耄@樣頂?shù)字g柱可同時回采。在控制范圍之內(nèi)的充填料可事先放出，之后崩礦回采。三、頂?shù)字夭?/p>

1.構(gòu)筑了人工假底的：用上向水平分層充填法；2.上覆巖允許崩礦：用無底柱分段崩落法采。第三十八頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第三十九頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五第九節(jié)小結(jié)１.適用條件：（１）圍巖含水；（２）江河，海附近；（３）露天地下同時開采；（４）火災(zāi)危害的礦山；（５）形態(tài)非常復(fù)雜的高品位（６）深部開采〉600米；（７）礦山圍巖不穩(wěn)固。２.特點：能比較致密的充填采空區(qū)，效果較好。有效的維護圍巖，順利地采出礦石。３.問題：工藝復(fù)雜。有的效率很低，成本增高；有的勞動強度大；有的水泥耗量很高。第四十頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五發(fā)展前途：很有前途。由于管道輸送等新技術(shù)的發(fā)展，由于好采的資源越來越少，采礦向深處發(fā)展。充填法將是有效的采礦方法。研制新的充填材料及充填工藝是發(fā)展充填法的有效途徑。第十八章采礦方法選擇第一節(jié)擇選采礦方法的基本要求一正確合理的采礦方法必須滿足:1安全:所選擇的采礦方法必須保證工人在采礦工程中能夠安全生產(chǎn),有良好的作業(yè)條件.2礦石貧化小:選擇的采礦方法要貧化小,礦石質(zhì)量高.3礦石回采率高:一般要求礦石回采率應(yīng)在80-85%以上.4生產(chǎn)效率高:要盡可能的選擇生產(chǎn)能力大和勞動生產(chǎn)率高的采礦方法.5經(jīng)濟效益高:經(jīng)濟效益高低主要是只礦山產(chǎn)品成本的高低和盈利的大小.第四十一頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期五6遵守有關(guān)法規(guī)要求:采礦方法選擇必須遵守礦山安全,環(huán)境保護和礦產(chǎn)資源保護等有關(guān)要求.第二節(jié)影響采礦方法選擇的主要因素影響采礦方法選擇的主要因素有兩個方面:礦床地質(zhì)條件和開采技術(shù)經(jīng)濟條件.一礦床地質(zhì)條件:1礦石和圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)決定采場地壓管理方法和采場的結(jié)構(gòu)參數(shù).2礦體產(chǎn)狀:礦體產(chǎn)狀主要指傾角,厚度和形狀等.礦體的傾角重要影響礦石在采場內(nèi)的運搬方式而且傾角對運搬的影