IV-Chapter-17-充填采礦法課件

第十七章充填采礦法117-1概述充填采礦法：隨回采工作面的推進(jìn),逐步用充填料充填采空區(qū)的采礦方法。基本特征：一般將礦塊劃分為礦房和礦柱，兩步驟回采，礦房回采過(guò)程中，隨著礦石的采出，用充填材料逐步充填采空區(qū)。充填是這類采礦方法必不可少的工序之一。充填能有效地控制圍巖變形、破壞和地表移動(dòng)，為礦柱回采創(chuàng)造有利條件。充填采礦法礦石回收率高，貧化率低，但采礦成本高。多用于開(kāi)采稀有、貴重礦石或高品位富礦，以及覆巖或地表不允許崩落的條件。

217-1概述充填采礦法單層充填采礦法上向分層充填法下向分層充填法分采充填采礦法317-1概述充填采礦法干式充填采礦法水力充填采礦法膠結(jié)充填采礦法4§17-2單層充填采礦法適用條件：緩傾斜薄礦體特點(diǎn)：用礦塊傾斜全長(zhǎng)的壁式回采面，沿走向方向、依次按照礦體全厚度回采；隨著工作面的推進(jìn)，有計(jì)劃地充填采空區(qū)；也稱為壁式充填法。具體實(shí)例湖南湘潭錳礦：緩傾斜薄礦體、礦石穩(wěn)固、易自燃；頂板巖石不穩(wěn)固，上部為含水層，不允許崩落，底板穩(wěn)固。5一、礦塊結(jié)構(gòu)參數(shù)斜長(zhǎng)：30~40m；沿走向長(zhǎng)：60~80m；控頂距：2.4m；充填距：2.4m；懸頂距：4.8m。礦塊間不留礦柱，一步回采。617-17二、采準(zhǔn)與切割階段運(yùn)輸巷道：在底板巖石中；切割平巷：在礦體內(nèi)，作為崩礦自由面；行人、通風(fēng)和排水；切割上山：布置在礦體邊界上；溜井：每隔15~20m，聯(lián)通切割平巷和脈外運(yùn)輸巷道；行人、通風(fēng)。8淺孔落礦（1m左右），用ZJP-13型電耙運(yùn)搬；邊出礦邊架木棚，當(dāng)工作面沿走向推進(jìn)2.4米，充填2.4m；充填前的準(zhǔn)備工作：清理場(chǎng)地，架設(shè)充填管道，打砂門(mén)子（包括幫門(mén)子、堵頭門(mén)子、半截門(mén)子）和掛砂簾子等。沿走向一次推進(jìn)2.4m。水力充填是逆傾斜由下而上間斷進(jìn)行，分段拆除支柱和充填體。采用膠結(jié)充填時(shí)，一般用采礦巷道回采礦石，其礦壁起模板的作用。三、回采9緩傾斜薄礦體，在頂板巖層不允許崩落的條件下，這是唯一可用的采礦方法?；夭陕矢撸?4%左右），貧化率低（7%左右）；采礦效率低，坑木消耗大。四、評(píng)價(jià)10§17-3上向水平分層充填采礦法基本描述將礦塊劃分成礦房和礦柱，第一步回采礦房，第二步回采礦柱；回采礦房時(shí)，自下而上分層進(jìn)行，隨著工作面的推進(jìn)逐漸充填采空區(qū)；充填體維護(hù)兩幫，作為上采的平臺(tái)。崩落的礦石在充填體上，用機(jī)械方法將其搬運(yùn)到溜井；礦房回采到最上面分層時(shí)，進(jìn)行接頂充填；礦柱在采完若干個(gè)礦房或全部階段后，再回采；采用的充填類型：水力充填、膠結(jié)充填。11§17-3上向水平分層充填采礦法一、水力充填方案1、結(jié)構(gòu)與參數(shù)階段高：30~60m，礦體賦存穩(wěn)定，厚度和傾角變化小，或礦體傾角大時(shí)則可采用較大的階段高度。

沿走向，礦體厚度≯10~15m，礦房長(zhǎng)度30-60m礦塊布置垂直走向，礦體厚超過(guò)10~15m，礦房長(zhǎng)度50m以內(nèi)，寬度8-10m間柱的寬度取決于礦石和圍巖的穩(wěn)固性以及間柱的回采方法,一般為6~8m(充填法時(shí))12§17-3上向水平分層充填采礦法階段運(yùn)輸巷如在脈內(nèi),礦房應(yīng)留頂、底柱，頂柱厚4~5m，底柱高5m。2、采準(zhǔn)與切割采準(zhǔn)：運(yùn)輸巷道、溜井、充填井、人行天井；如圖17-2所示，每個(gè)礦房至少布置兩個(gè)礦石溜井、一個(gè)順路行人濾水井和一個(gè)充填天井。礦石溜井用混凝土澆灌、混凝土預(yù)制件或用其他方法構(gòu)筑；行人濾水井國(guó)內(nèi)主要采用木垛或用混凝土澆灌；充填天井?dāng)嗝嬉话銥?.0m2.4m的矩形，傾角80-90?，內(nèi)設(shè)充填管路和人行梯子等。13圖17-2上向水平分層水力充填采礦法（礦塊垂直礦體走向）1—頂柱；2—充填天井；3—礦石堆；4—行人濾水井；5—礦石溜井；6—鋼筋混凝土底板；7—行人濾水井通道；8—上盤(pán)運(yùn)輸巷；9—穿脈巷道；10—充填體；11—下盤(pán)運(yùn)輸巷；12—混凝土隔墻14§17-3上向水平分層充填采礦法2、采準(zhǔn)與切割切割工作是在底柱上部標(biāo)高掘拉底巷道，并以此巷為自由面擴(kuò)大到礦房邊界形成拉底空間后，再向上挑頂2.5~3m。將崩下的礦石經(jīng)礦石溜井放出后，即可澆注鋼筋混凝土底板作為充填體的基礎(chǔ)，并為頂、底柱回采創(chuàng)造有利條件。

15圖7-216圖17-3鋼筋混凝土預(yù)制件結(jié)構(gòu)的人行濾水井1-草袋；2-固定木條；3-箍緊鐵絲；4-混凝土預(yù)制件17圖7-31817-3上向水平分層充填采礦法3、回采工作自拉底水平向上逐層進(jìn)行，回采工作過(guò)程有落礦、出礦、充填準(zhǔn)備、充填和鋪設(shè)分層底板等工序。落礦淺孔落礦，分層高度一般為2~3m。當(dāng)?shù)V石和圍巖都很穩(wěn)固時(shí)，分層高度可加大到4~6m。崩礦從充填天井開(kāi)始。出礦崩落的礦石用電耙、裝運(yùn)機(jī)或鏟運(yùn)機(jī)出礦。礦石出完后，清理底板上的粉礦。1917-3上向水平分層充填采礦法圖7-42017-3上向水平分層充填采礦法3、回采工作充填準(zhǔn)備清理底板；澆灌溜礦井；砌筑人行濾水井；澆灌混凝土隔墻。充填脫泥尾砂或爐渣，水力輸送到工作面，充填采空區(qū)。鋪設(shè)分層底板

為防止崩落的礦粉滲入充填料以及為出礦創(chuàng)造良好的條件，在每層充填體的表面鋪設(shè)0.15~0.2m厚的混凝土底板，1天后可在其上鑿巖，2~3天后即可進(jìn)行落礦或行走自行。2117-3上向水平分層充填采礦目前國(guó)外采用充填采礦法的非煤礦山，廣泛采用無(wú)軌自行設(shè)備進(jìn)行機(jī)械化開(kāi)采。為了通行無(wú)軌自行設(shè)備，應(yīng)在礦體下盤(pán)開(kāi)掘斜坡道，通過(guò)聯(lián)絡(luò)巷通往各分層。

22§17-3上向水平分層充填采礦法二、膠結(jié)充填方案水力充填工藝復(fù)雜（需砌筑溜礦井和人行濾水井，澆筑混凝土隔墻及鋪設(shè)混凝土底板等），水溝和水倉(cāng)清理工作量大，充填體的壓縮沉降問(wèn)題等均未很好解決，因而不能根本防止巖石移動(dòng)。膠結(jié)充填其礦塊結(jié)構(gòu)、采準(zhǔn)、切割及回采工作等與水力充填相似，但由于材料及工藝不同，具有下列特點(diǎn)：1、膠結(jié)充填成本高，礦房應(yīng)取較小尺寸，使形成的充填體能保證回采的安全即可。而礦柱取較大尺寸，并用水力充填開(kāi)采。2、上、下階段間礦塊對(duì)正布置，使礦柱和充填體受力比較均勻。23§17-3上向水平分層充填采礦法3、行人天井可不考慮濾水問(wèn)題。4、礦房回采前無(wú)需澆筑混凝土底板，回采過(guò)程中也不必構(gòu)筑混凝土隔墻、鋼筋混凝土底柱和鋪設(shè)分層底板，從而使得回采工藝大為簡(jiǎn)化。5、接頂

人工接頂砂漿加壓接頂24圖17-6上向水平分層膠結(jié)充填采礦法（礦塊沿礦體走向布置）1—脈外階段運(yùn)輸巷；2—穿脈運(yùn)輸巷；3—礦石溜井；4—行人天井；5—充填天井；6—充填料層(灰砂比1:10)；7—充填料層(灰砂比1:4)255、接頂1)人工接頂方法——即把最后一個(gè)充填分層，分為若干個(gè)1.5米寬的分條，然后一個(gè)分條，一個(gè)分條的澆注。澆注之前，先立好模板(1.0米高)，之后隨著澆注體的加高而逐漸加高模板。膠結(jié)充填料是靠用鐵鏟物送到模板里的。當(dāng)充填到距頂板只剩下0.5米左右時(shí)，再用石塊或混凝土磚抹砂漿砌筑接頂，使殘余的空間完全填滿。這種接頂方法可靠。但勞動(dòng)很繁重，效率低，消耗木材量很大。2)砂漿加壓接頂方法——即用液壓泵將砂漿沿管道壓入接頂空間，使接頂空間填滿的辦法。接頂前要嚴(yán)格的做好接頂空間的密封工作（堵塞頂板和幫上的裂縫等）。這種方法只要壓力夠用，效果比較好.265、接頂3)其它接頂方法：①采用混凝土泵和混凝土澆注機(jī)風(fēng)力充填接頂方法。結(jié)果表明，效果良好，實(shí)側(cè)頂板留下的空隙很小，僅有幾厘米，而這幾厘米還是由于混凝土體硬化收縮的結(jié)果。②噴射式接頂法——日本用這種方法接頂，它是把充填管道鋪設(shè)在接頂充填空間的頂板上，適當(dāng)加大管道中的砂漿流的剩余壓力，使排出的砂漿具有一定的壓力和速度，使之形成向上的砂漿流，促使充填料充滿接頂空間。27§17-3上向水平分層充填采礦法三、評(píng)價(jià)與適用條件優(yōu)點(diǎn)：分層水平布置，不僅有利于工人作業(yè)和進(jìn)行選別回采，還有利于采用高效率的無(wú)軌自行設(shè)備，使鑿巖、裝藥、出礦和充填等實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，從而提高礦塊生產(chǎn)能力。缺點(diǎn)：工藝復(fù)雜，特別是水力充填的工序多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、礦塊生產(chǎn)能力較小而且成本較高，工人在裸露的頂板下作業(yè)不夠安全等。適用條件：礦石中等穩(wěn)固以上、礦石價(jià)值高或地表需要保護(hù)的傾斜和急斜礦體。28§17-4上向傾斜分層充填采礦法用傾斜分層（傾角近40°）回采，礦石和充填料靠自重運(yùn)輸；只能用于干式充填；以礦塊回采，充填料從充填溜井溜至傾斜的工作面，自重鋪撒；鋪設(shè)墊板后進(jìn)行落礦，礦石也靠自重溜入溜井；回采的三個(gè)階段：回采三角形底部，以形成傾斜工作面；進(jìn)行正常傾斜工作面的回采；采出三角形的頂部礦石。2917-730連續(xù)回采傾斜分層充填采礦法回采過(guò)程：先掘進(jìn)一個(gè)切割天井，形成傾斜的工作面，沿走向推進(jìn)；崩落的礦石靠自重溜下，用自行設(shè)備運(yùn)出；充填料從回風(fēng)水平用自行設(shè)備運(yùn)到傾斜面，靠自重溜放；評(píng)價(jià)：隨著上向水平分層充填法的機(jī)械化程度的提高，利用重力運(yùn)搬礦石和充填料的優(yōu)越性越來(lái)不突出；使用條件要求嚴(yán)格（礦體形態(tài)規(guī)整，中厚以上，傾角大于60o~70o）不能用于水力和膠結(jié)充填；17-831

17-5下向分層充填采礦法采用上向水平分層充填采礦法，人員在暴露的頂板下作業(yè)，安全難以保障。基本特征自上而下分層回采并逐層充填，每個(gè)分層的回采作業(yè)都是在上一分層人工假頂?shù)谋Ｗo(hù)下進(jìn)行；回采分層為水平或與水平成4~10°(膠結(jié)充填)或10~15°(水力充填)傾斜；不劃分礦房和礦柱，整個(gè)礦塊一步回采。按照充填材料可以劃分為水力充填和膠結(jié)充填兩類。適用條件：礦石很不穩(wěn)固或礦石和圍巖均很不穩(wěn)固、礦石品位很高或價(jià)值很高的有色或稀有金屬礦體。不能用于干式充填。3217-9一、水力充填1、礦塊結(jié)構(gòu)和參數(shù)礦塊沿礦體走向布置，礦塊內(nèi)不留礦柱階段高度：30~50m

礦塊長(zhǎng)度：30~50m

礦塊厚度：礦體水平厚度天井3317-5下向分層充填采礦法4563417-5下向分層充填采礦法2、采準(zhǔn)與切割采準(zhǔn)

在礦體下盤(pán)圍巖接觸面處或在下盤(pán)圍巖中開(kāi)掘階段運(yùn)輸巷6，礦塊兩側(cè)布置行人通風(fēng)天井3，礦塊中央布置礦石溜井5。隨分層回采，行人天井逐漸為混凝土天井代替，礦石溜井逐段縮短。切割

在每個(gè)分層掘進(jìn)分層切割平巷4。礦體厚度不大且埋藏穩(wěn)定時(shí)，可沿礦體下盤(pán)布置，礦體厚度較大或形狀不規(guī)則時(shí)，可布置在礦體中間。35一、水力充填回采工作：

如果上下分層礦體長(zhǎng)度和厚度相同，用壁式工作面回采比較合理；反之用巷道回采。分層高度：2~2.5-3m；回采巷道寬：2~2.4-3m淺孔落礦，孔深1.6~2m電耙、裝運(yùn)機(jī)或輸送機(jī)出礦巷道支護(hù)：木棚壁式工作面：立柱+長(zhǎng)梁3617-5下向分層充填采礦法3、回采工作1）巷道回采（進(jìn)路回采）

礦體厚度小于6m，分層內(nèi)布置兩條采礦巷道，先在下盤(pán)一側(cè)的巷道回采，后在上盤(pán)一側(cè)的巷道回采。礦體厚度大于6m，采礦巷道可垂直或斜交切割平巷布置，間隔回采。每采完一條巷道隨即進(jìn)行充填（圖17-10a）。37水力充填回采工作圖17-103817-5下向分層充填采礦法2）壁式回采如圖17-10b所示，以礦石溜井為中心，將分層劃分成若干分區(qū)。每個(gè)分區(qū)內(nèi)自切割平巷一側(cè)開(kāi)始，沿分區(qū)全長(zhǎng)布置壁式工作面回采，每采完一個(gè)分區(qū)隨即進(jìn)行充填?；夭晒に囘^(guò)程與上向水平分層水力充填采礦法相似。充填準(zhǔn)備包括清理采場(chǎng)、鋪設(shè)鋼筋混凝土底板、釘隔離層和構(gòu)筑脫水沙門(mén)。準(zhǔn)備工作結(jié)束，且混凝土底板鋪好24h后，即可進(jìn)行充填作業(yè)。充填工作面的布置如圖17-12所示。39充填前要進(jìn)行的工作：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(mén)。17-1140充填工作17-124117-5下向分層充填采礦法二、膠結(jié)充填方案基本特征：在階段中自上而下分層回采并逐層膠結(jié)充填，一般采用進(jìn)路式，在上一分層人工假頂?shù)谋Ｗo(hù)下進(jìn)行作業(yè)。不劃分礦房和礦柱，整個(gè)礦塊一步回采。充填前各分層不再鋪設(shè)鋼筋混凝土底板和釘隔層，只需在回采巷道的兩端架設(shè)模板即可?；夭上锏酪话銉A斜布置傾角應(yīng)略大于充填料的漫流角，以4-10?為宜，以利于礦石運(yùn)搬和接頂充填。上下分層間回采巷道的布置應(yīng)互相交錯(cuò)，以防下部巷道采空時(shí)上部的充填體垮落。分層內(nèi)各回采巷道間隔回采。4217-5下向分層充填采礦法圖7-12圖17-14下向分層膠結(jié)充填采礦法1—進(jìn)行回采的巷道；2—進(jìn)行充填的巷道；3—分層運(yùn)輸巷道；4—分層充填巷道；5—礦石溜井；6—充填管路；7—斜坡道4317-5下向分層充填采礦法二、膠結(jié)充填方案回采工作淺孔落礦；輕型自行鑿巖臺(tái)車(chē)鑿巖；自行設(shè)備運(yùn)搬礦石；充填。44下向分層膠結(jié)充填法的應(yīng)用實(shí)例4517-5下向分層充填采礦法三、評(píng)價(jià)與使用條件下向分層(膠結(jié))充填采礦法的顯著優(yōu)點(diǎn)是能有效地控制采場(chǎng)圍巖，礦石損失與貧化很小，單步驟回采簡(jiǎn)化了礦塊結(jié)構(gòu)；但充填成本高，礦塊生產(chǎn)能力小。下向分層(膠結(jié))充填采礦法除了充填采礦法的一般適用條件外，特別適用于礦石不穩(wěn)固或礦巖均不穩(wěn)固、礦石價(jià)值或品位高的礦床，以及地表對(duì)變形移動(dòng)要求更嚴(yán)的條件。國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐表明，采用無(wú)軌鑿巖和裝運(yùn)設(shè)備時(shí)，這種采礦方法也可以獲得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

4617-6分采(削壁)充填采礦法開(kāi)采厚度小于0.3~0.4m的極薄礦脈時(shí)，為使回采作業(yè)空間達(dá)到允許的最小寬度(一般為0.8-0.9m)，必須采掘部分圍巖，將采下的礦石運(yùn)出后，開(kāi)掘圍巖充填采空區(qū)，并作為繼續(xù)上采的工作臺(tái)，這就是分采(削壁)充填采礦法。實(shí)質(zhì)上它屬于干式充填，主要用于開(kāi)采急斜極薄礦體。4717-6分采(削壁)充填采礦法圖17-15分采(削壁)充填采礦法1—礦石溜井2—廢石溜井3—行人通風(fēng)天井4—階段運(yùn)輸巷5—階段回風(fēng)巷4817-6分采(削壁)充填采礦法一、結(jié)構(gòu)與參數(shù)階段高度30-50m；礦塊長(zhǎng)度25-30m~50-60m；頂、底柱2-4m或人工假底。二、采準(zhǔn)與切割由于極薄礦脈的開(kāi)采條件不良，礦體賦存條件復(fù)雜，為有利于探礦，多為脈內(nèi)采準(zhǔn)。礦房?jī)?nèi)沿走向每隔12~14m布置一條順路礦石溜井，相鄰的礦石溜井間設(shè)一廢石溜井。另外，還需布置行人通風(fēng)天井。切割工作比較簡(jiǎn)單，留底柱時(shí)用淺孔掘拉底巷道和開(kāi)鑿漏斗，不留底柱時(shí)構(gòu)筑人工假底。4917-6分采(削壁)充填采礦法三、回采工作礦房?jī)?nèi)自下而上水平分層回采，分層高度1.5~2m左右，工藝過(guò)程為落礦、礦石運(yùn)搬、崩落圍巖、充填、鋪設(shè)墊層和架設(shè)順路溜井。落礦小直徑淺孔，間隔裝藥松動(dòng)爆破。出礦崩落的礦石用人工或小型電耙出礦。5017-6分采(削壁)充填采礦法三、回采工作崩落圍巖與充填視二者的崩落難易程度決定礦石和圍巖的崩落順序。應(yīng)首先崩落易崩者。圍巖的崩落厚度最好是在保留必要的作業(yè)空間的條件下剛好充滿采空區(qū)。圍巖崩落后用人工或電耙整平，用以充填采空區(qū)。鋪設(shè)墊層下次回采作業(yè)前，應(yīng)在采場(chǎng)底板上鋪設(shè)墊層，以防回采過(guò)程中粉礦滲人充填體。墊層為木板、鐵皮、廢膠帶或混凝土，而以鋪設(shè)100~150mm厚的混凝土效果最好。5117-6分采(削壁)充填采礦法當(dāng)?shù)V脈厚度小于0.3-0.4m時(shí)，為了回采礦石，必須要回采圍巖，使采空區(qū)達(dá)到允許的工作最小厚度（0.8~0.9m）。采下的礦石運(yùn)出采場(chǎng)，采掘的圍巖充填采空區(qū)，為繼續(xù)上采創(chuàng)造條