第九章 充填采礦法

第九章

充填采礦法

第九章充填采礦法2/18/20241采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程本章基本內(nèi)容◆1、掌握充填采礦法的概念及特點(diǎn)

；

◆2、掌握上向水平分層膠結(jié)充填采礦法、下向水平膠結(jié)充填采礦法的特點(diǎn)、適用條件及主要工藝；

◆3、了解單層充填采礦法、分采充填采礦法及水力充填采礦法的特點(diǎn)、適用條件及主要工藝；◆4、了解充填料的制備。2/18/20242采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程重點(diǎn)難點(diǎn)上向水平分層膠結(jié)充填采礦法、下向水平膠結(jié)充填采礦法的特點(diǎn)、適用條件及主要工藝；上向水平分層膠結(jié)充填采礦法、下向水平膠結(jié)充填采礦法的主要工藝及示意圖。2/18/20243采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程充填采礦法曾被認(rèn)為是一種生產(chǎn)能力小、勞動(dòng)笨重、效率低、成本高的采礦方法，因而其應(yīng)用范圍一度下降。近年來(lái)，由于充填工藝的進(jìn)步，來(lái)源豐富、價(jià)格低廉的尾砂的開(kāi)發(fā)利用，以及采礦機(jī)械化水平的提高，充填采礦法原有的缺點(diǎn)得到較大的改善，優(yōu)點(diǎn)更為突出。2/18/20244采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程例如，粗順粒水力充填法的研究成功，可使充填砂的粒度擴(kuò)大到45mm，水砂比降低到1.5:1.0-1.0:1.0（常規(guī)充填時(shí)的水砂比國(guó)內(nèi)為3:1.0-2.0:1）。此外，國(guó)外還有直接利用粒度為150mm的露天礦廢石，加入5％的水泥進(jìn)行膠結(jié)充填，充填體的強(qiáng)度可達(dá)7MPa，等等。因此，在非煤礦床開(kāi)采中，特別是在開(kāi)采埋藏條件復(fù)雜．價(jià)值貴重或品位高的礦床時(shí)，其應(yīng)用范圍有繼續(xù)擴(kuò)大的趨勢(shì)。2/18/20245采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程第一節(jié)概述一、充填采礦法的特點(diǎn)充填采礦法：在回采過(guò)程中，用充填料充填空區(qū)的采礦方法。充填處理空區(qū)的實(shí)質(zhì)是：以充填材料充滿(mǎn)空區(qū)，支撐兩幫圍巖，防止巖石移動(dòng)，達(dá)到控制地壓的目的。二、應(yīng)用充填法的條件不允許圍巖崩落以及礦石品位較高、礦床價(jià)值較大。

三、充填采礦法分類(lèi)

根據(jù)一次充填空區(qū)的高度不同，充填采礦分為單層充填采礦法、分層充填采礦法(包括上向水平、上向傾斜和下向分層充填采礦法)、分采充填采礦法與方框支架充填采礦法。2/18/20246采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程根據(jù)所采用的充填料和輸出方法不同，充填采礦分為干式充填采礦法、水力充填采礦法、膠結(jié)充填采礦法。干式充填：利用運(yùn)輸機(jī)、礦車(chē)、管道（風(fēng)力）輸送干充填料充填空區(qū)。水砂充填或水力充填：使用管道水力輸送濕充填料充填空區(qū)。膠結(jié)充填：用水泥或水泥代用品與脫泥尾砂或砂石配制而成的膠結(jié)性物料充填空區(qū)。常用的充填材料（簡(jiǎn)稱(chēng)充填料）有廢石（塊石、碎石）、河砂、選廠(chǎng)尾砂、冶煉廠(chǎng)爐渣等，膠結(jié)充填材料中還用水泥與石灰等膠凝材料。2/18/20247采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程第二節(jié)單層充填法（壁式充填法）

特點(diǎn)：礦塊的回采按礦體全厚向前推進(jìn)，在巖石頂板下的回采空間作業(yè)；當(dāng)回采工作面推進(jìn)一定距離后，除保留繼續(xù)回采所需的工作空間外，其余空區(qū)用隔墻進(jìn)行密閉，用充填處理空區(qū)并控制地壓。

一、礦塊結(jié)構(gòu)參數(shù)礦塊長(zhǎng)度60~80m；沿傾向斜長(zhǎng)30~40m（與電耙耙距有關(guān)）；頂、底柱厚2~3m，有的礦山頂、底柱合一或不留；礦塊間不留間柱。二、采準(zhǔn)工作

采準(zhǔn)包括掘進(jìn)階段運(yùn)輸平巷、溜井等。溜井間距6~7m。三、切割工作

切割包括掘進(jìn)切割上山和拉底平巷等。2/18/20248采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程2/18/20249采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程四、回采工作沿回采工作面推進(jìn)方向，每次充填范圍的寬度，稱(chēng)為充填距；所保留用于繼續(xù)回采的工作空間寬度，稱(chēng)為控頂距；每次充填前頂板暴露的最大寬度，稱(chēng)為懸頂距。懸頂距等于充填距與控頂距之和。根據(jù)頂板巖石穩(wěn)固程度決定推進(jìn)距離，并與控頂距、充填距和懸頂距相協(xié)調(diào)。頂板巖石穩(wěn)固性差時(shí)，一次推進(jìn)2~2.5m。頂板巖石穩(wěn)固性好，懸頂距和充填距大些。充填距大，可以減少充填準(zhǔn)備工作，節(jié)省構(gòu)筑隔墻的人力和材料，縮短充填準(zhǔn)備和充填時(shí)間，提高礦塊生產(chǎn)能力，降低采礦成本?？仨斁嘁话銥橐患芘镒拥拈g距，即2~2.5m。1、鑿巖：采用淺孔鑿巖。2、爆破：頂板巖石不穩(wěn)固時(shí)，每次爆破1~2m；穩(wěn)固性好時(shí)，每次爆破線(xiàn)可長(zhǎng)些甚至整個(gè)礦塊斜長(zhǎng)。2/18/202410采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程3、通風(fēng)：清風(fēng)從階段運(yùn)輸平巷經(jīng)溜井上至切割平巷，清洗回采工作后，污風(fēng)上升到上階段回風(fēng)平巷。4、出礦：采電耙出礦。5、地壓控制：包括回采空間頂板的支護(hù)和用充填處理空區(qū)。支護(hù)方式有立柱或戴帽立柱；一梁二柱或一梁三柱的棚子支護(hù)。頂板巖石不穩(wěn)固時(shí)，在棚頂上還放背板，以防掉渣和巖塊冒落。頂板巖石穩(wěn)固性好，也采用錨桿支護(hù)或其他方式支護(hù)。五、評(píng)價(jià)1、適用條件：頂板巖石不穩(wěn)固而又不允許陷落的微傾斜和緩傾斜薄礦脈。2、優(yōu)點(diǎn)：礦石回收效率高，貧化率底。3、缺點(diǎn)：回采工藝復(fù)雜，礦塊生產(chǎn)能力底，回采工效底，采礦成本高。2/18/202411采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程第三節(jié)分層充填法

分層充填法的特點(diǎn)：將礦塊或礦房劃為分層逐層回采，在礦石頂板或假頂下的回采空間作業(yè)，分層回采，用充填處理分層空區(qū)并控制地壓。分層充填法的分類(lèi)：按照分層的不同回采方向，分層充填法分為上向分層充填法（又劃分為上向水平和傾斜分層充填法）和下向分層充填法。一、上向分層充填法上向分層充填法特點(diǎn)是：自下而上分層回采，在礦石頂板下的回采空間作業(yè)，以充填體作為工作底板。上向分層充填法根據(jù)回采工作面的形式不同劃分為上向水平和傾斜分層充填法。2/18/202412采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程（一）上向水平分層充填法

1、將礦塊劃分為礦房和礦柱，先采礦房，后采礦柱。

2、回采礦房時(shí)，自下向上水平分層進(jìn)行，隨工作面推進(jìn)，逐層充填采空區(qū)，并留出繼續(xù)上采的工作空間。（必須留出高為2-2,5m左右的回采作業(yè)空間

）

3、充填體維護(hù)兩幫圍巖，并作為上采的工作平臺(tái)。

4、崩落的礦石用機(jī)械方法將礦石運(yùn)至溜井中。

5、礦房回采到最上分層時(shí)，進(jìn)行接頂充填。2/18/202413采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程水力充填法方案⒈礦塊結(jié)構(gòu)和參數(shù)：如圖所示。①礦塊的布置：根據(jù)礦體厚度而定。②階段高度主要與礦體賦存狀態(tài)有關(guān)。上向水平分層水力充填采礦法1—頂柱；2—充填天井3—礦石堆；4—人行濾水井；5—放礦溜井；6—主副鋼筋；7—人行濾水井通道；8—上盤(pán)運(yùn)輸巷道；9—穿脈巷道；10—充填體；11—下盤(pán)運(yùn)輸巷道2/18/202414采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程③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。礦體厚度不大于10-15m時(shí)，礦塊一般沿走向布置，其礦房長(zhǎng)度30-60m，采用無(wú)軌自行設(shè)備時(shí)，可達(dá)l00m以上。礦塊垂直走向布置時(shí)，礦房長(zhǎng)度即礦體厚度，一般控制在50m以?xún)?nèi)，礦房的寬度為8-1Om。間柱的寬度與礦巖穩(wěn)固性以及間柱的回采方法有關(guān)，用充填法回采間柱時(shí)，寬度為6-8m，礦巖穩(wěn)固時(shí)取小值。階段運(yùn)輸巷如果布置在脈內(nèi)，礦房應(yīng)留頂?shù)字话沩斨?-5m，底柱高5m，開(kāi)采貴重礦石時(shí)也可用人工假底代替礦石底柱。階段高度一般為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)取大值。2/18/202415采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程⒉采準(zhǔn)和切割工作①掘進(jìn)運(yùn)輸巷道或穿脈巷道：與礦體厚度有關(guān)。開(kāi)采中厚以下礦體時(shí)，階段運(yùn)輸巷多布置在脈內(nèi)。開(kāi)采厚礦體時(shí)，往往開(kāi)掘下盤(pán)脈外運(yùn)輸巷和穿脈巷道，或分別在上下盤(pán)開(kāi)掘運(yùn)輸巷而采用環(huán)行運(yùn)輸布置。圖7-1表示的是礦塊垂直礦體走向布置的準(zhǔn)備方式。在礦塊下盤(pán)圍巖中和礦體上盤(pán)界面處布置階段運(yùn)輸巷，其間用穿脈巷道連通，形成環(huán)形運(yùn)輸系統(tǒng)。穿脈巷道一般位于礦房和間柱的交界處，以便于行人濾水井的布置，并為回采礦柱服務(wù)。

2/18/202416采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程②掘進(jìn)溜礦井、順路人行天井（兼作濾水井）和充填天井：在每個(gè)礦房中至少布置兩個(gè)溜礦井、一個(gè)順路人行天井（兼作濾水井）和一個(gè)充填天井。溜井有用混凝土澆灌成的（壁厚400-500mm）、混凝土預(yù)制件構(gòu)筑成的和由四塊弧形鋼板用螺栓聯(lián)結(jié)而成的鋼溜井等。溜井的斷面為圓形（直徑1.5-2m）和方形（1.6×1.6-1.6×2m）。

（充填天井?dāng)嗝嬉话銥?.0×2.4m的方形，傾角800-900，其中設(shè)有充填管路和人行梯子。）2/18/202417采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程③掘進(jìn)拉底巷道，形成拉底空間：在底柱上部掘進(jìn)拉底巷道，并以此為自由面擴(kuò)大至礦房邊界，再向上挑頂2.5-3m

，形成4.5-5m拉底空間，之后可澆灌鋼筋混凝土底板。作為承受礦房充填料的基礎(chǔ)，并為回采本階段的底柱和下階段的頂柱創(chuàng)造條件。底板厚一般為0.8-1.2m，內(nèi)設(shè)上下雙層鋼筋，層間距700mm，其間扎結(jié)副鋼筋。

2/18/202418采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程⒊回采工作回采工作過(guò)程按落礦、出礦、充填準(zhǔn)備、充填和鋪設(shè)分層底板等工序循環(huán)進(jìn)行。

※用淺孔崩礦，回采分層高為2～3m。用上向孔和水平孔兩次崩礦，形成的采空區(qū)可高達(dá)7～8m

※用電耙或裝運(yùn)機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)出礦。2/18/202419采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程※清理底板上的礦粉，然后進(jìn)行充填。充填前充填前必須做好各種準(zhǔn)備工作，包括充填管路、信號(hào)裝置和照明設(shè)備的檢修，采、裝運(yùn)設(shè)備的移動(dòng)和起吊，礦石溜井和行人濾水井的加高，以及構(gòu)筑礦房與礦柱交界處的隔墻等作業(yè)。隔墻的構(gòu)筑方法一般是先用規(guī)格為300x200x500mm的很凝土磚砌筑外層，然后再澆灌0.5m厚的混凝土作為內(nèi)層，其總厚度0.8m左右。砌筑隔墻的目的主要是減少回采礦柱時(shí)的礦石損失和貧化，并為安全作出創(chuàng)造條件。充填工作以充填天井為中心，由遠(yuǎn)而近分段進(jìn)行。

2/18/202420采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程4.水力充填方案的缺點(diǎn)：（1）回采工藝較為復(fù)雜；（2）泥水污染巷道，水溝和水倉(cāng)清理工作量較大；（3）回采礦柱安全性較差；（4）充填體的壓縮沉降質(zhì)量較差。2/18/202421采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程膠結(jié)充填法采用水力充填時(shí)，隨回采進(jìn)行，要不斷地接長(zhǎng)各種順路天井、澆注混凝土隔墻及鋪設(shè)混凝土底板，而且還要不斷地清理被充填體中滲濾出來(lái)的泥水污染的巷道排水溝和水倉(cāng)。此外，由于水力充填的充填體沉縮和壓實(shí)，以及充填的密實(shí)程度不高，還不能有效地解決巖層移動(dòng)問(wèn)題。

2/18/202422采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程膠結(jié)充填法的礦塊布置、采準(zhǔn)、切割和回采等，與水力充填法基本相同，區(qū)別僅在于順路行人天井不要按濾水條件構(gòu)筑，溜礦井和行人天井在充填時(shí)只需立模板就可形成。但由于充填材料及其充填工藝不同，從而出現(xiàn)了下列特點(diǎn)：

1—運(yùn)輸巷道；2—穿脈巷道；

3—膠結(jié)充填體；4—溜礦井；

5—行人天井；6—充填天井2/18/202423采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程1．膠結(jié)充填的成本很高，因此，礦房應(yīng)取較小尺寸，使形成的充填體能保證回采礦柱時(shí)的安全即可，而礦柱取較大尺寸，并用水力充填法回采，以減少膠結(jié)充填材料，降低充填成本。2/18/202424采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程2．上下階段間礦塊的劃分與布置應(yīng)使充填體的受力狀況良好，故相應(yīng)的上下階段礦塊宜采用對(duì)正布置，使礦柱和充填體受力都比較均勻。如采用交錯(cuò)布置，由于充填體和礦柱的抗壓強(qiáng)度不同，在采場(chǎng)圍巖的壓力作用下礦柱易被剪切破壞。因此，上下階段間的礦塊劃分與布置應(yīng)避免采用這種方式。2/18/202425采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程3．回采過(guò)程中行人天井可不再考慮濾水問(wèn)題，而可與礦石溜井一樣，只立模板澆注即可，從而簡(jiǎn)化了天井的構(gòu)筑工藝。2/18/202426采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程4．礦房回采前無(wú)需澆注混凝土底板，回采過(guò)程中也不必構(gòu)筑礦房與礦柱間的混凝土隔墻和鋪設(shè)分層底板。2/18/202427采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程5．采用膠結(jié)充填的主要目的之一即更好地支護(hù)圍巖與減輕地表的破壞，因此應(yīng)很好地解決采空區(qū)充填的接頂問(wèn)題。常用的接頂方法有人工接頂和砂漿加壓接頂兩種。

人工接頂是將最后一個(gè)充填分層分成寬為1,5m的分條，逐條架設(shè)模板進(jìn)行充填。待充填體距頂板0．5m左右時(shí)，用混凝磚或石塊加砂漿砌滿(mǎn)殘余空間。這種接頂方法可靠，但勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，坑木消耗量大。2/18/202428采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程砂漿加壓接頂是用液壓泵將充填砂漿沿管路壓入并充滿(mǎn)接頂空間，但充填前應(yīng)封閉接頂空間內(nèi)所有可能流失充填砂漿的縫晾。國(guó)內(nèi)一些礦山采用混凝土泵或混凝土澆注機(jī)進(jìn)行風(fēng)力接頂充填也獲得了良好的效果。2/18/202429采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程※膠結(jié)充填法的優(yōu)點(diǎn)：①順路行人天井不要濾水；②溜礦井和行人天井在充填時(shí)只需立模板就可形成?！z結(jié)充填接頂問(wèn)題。常用的接頂方法有人工接頂和砂漿加壓接頂。2/18/202430采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程上向水平分層充填采礦法的評(píng)價(jià)1.優(yōu)點(diǎn)：礦石損失貧化??；可使用無(wú)軌設(shè)備。2.缺點(diǎn)：①充填成本高；②充填系統(tǒng)復(fù)雜；③礦柱回采困難；④效率較低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。

3.適用條件：

①地表不允許陷落或巖層不允許移動(dòng)；

②礦體厚度薄至中厚。2/18/202431采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程（二）上向傾斜分層充填法

特點(diǎn)：用傾斜分層（傾角近400）回采，在采場(chǎng)內(nèi)礦石和充填料的運(yùn)搬主要靠重力。有兩種形式：礦塊回采和沿全階段連續(xù)回采，充填料主要為干式。適用條件：礦體形態(tài)規(guī)整，中厚以下礦體，傾角應(yīng)大于600—700。2/18/202432采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程2/18/202433采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程二、下向分層充填法下層分層水力充填采礦法當(dāng)開(kāi)采礦石不穩(wěn)固的高品位或貴重礦石時(shí)，如采用上向水平分層充填采礦法，工人勢(shì)必在暴露的頂板下作業(yè)，安全難以保障。如將分層的回采和充填順序改為由上而下，并為每個(gè)分層建造牢固的人工頂板，則可有效的解決安全間題，這樣就形成了下向分層充填采礦法。因此，下向分層充填采礦法的基本特征就在于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。此外，這種采礦方法不劃分礦房和礦柱，整個(gè)礦塊一步回采。2/18/202434采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程特點(diǎn)：礦塊一步驟回采；從上往下分層回采和逐層充填，每一分層的回采工作，是在上一分層人工假頂?shù)谋Ｗo(hù)下進(jìn)行。

充填方法為水力充填和膠結(jié)充填，但不能用干式充填。采用膠結(jié)充填時(shí)，工作面可水平或近水平布置。采用水力充填時(shí)，如使回采工作面具有100-150的傾角，則有利于接頂充填和礦石運(yùn)搬。下層分層水力充填采礦法（一）下向分層水力充填采礦法⒈礦塊結(jié)構(gòu)和參數(shù)

礦塊結(jié)構(gòu)如圖所示：階段高度為30～50m，礦塊長(zhǎng)度為30～50m，寬度等于礦體的水平厚度；不留頂柱、底柱和間柱。2/18/202435采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程1—人工假頂；2—尾砂充填體；3—礦塊天井；

4—分層切割平巷；5—溜礦井；6—運(yùn)輸巷道；

7—分層采礦巷道2/18/202436采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程⒉采準(zhǔn)和切割工作①掘進(jìn)運(yùn)輸巷道：在下盤(pán)接觸帶或下盤(pán)巖石中布置。②行人通風(fēng)天井：在礦塊兩側(cè)布置。③溜礦井：在礦塊中間布置。④切割巷道：每一分層回采前，先沿下盤(pán)接觸帶掘進(jìn)。隨回采分層的下降，行人天井逐漸為建筑在充填中的混凝土天井所代替，而溜礦井從上往下逐層消失。2/18/202437采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程⒊回采工作回采分層高度，一般為2～2.5～3m，回采巷道的寬度為2～3m。用淺孔落礦，電耙出礦。2/18/202438采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程礦塊回采因礦體厚度的不同，有巷道回采（又稱(chēng)進(jìn)路回采）和分區(qū)壁式回采兩種。巷道回采：礦體厚度小于6m時(shí)，可在分層內(nèi)沿走向布置兩條采礦巷道，先在下盤(pán)一側(cè)的采礦巷道進(jìn)行回采，后在上盤(pán)一側(cè)的采礦巷道回采。其回采工作除充填作業(yè)外，與巷道掘進(jìn)基本相同，而且巷道多采用木棚支護(hù)。當(dāng)?shù)V體厚度大于6m時(shí)，如圖9-9a所示，采礦巷道可垂直或斜交切割平巷布置，且宜進(jìn)行間隔回采，每采完一條巷道隨即進(jìn)行充填，直至分層采完。壁式回采如圖9-9b所示，是以礦石溜井為中心，將分層劃分成若干個(gè)面積不超過(guò)l00m2,并按一定順序回采的分區(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)布置壁式工作面進(jìn)行回采，每采完一個(gè)分區(qū)隨即進(jìn)行充填，直至整個(gè)分層采完，再轉(zhuǎn)入下一分層回采。2/18/202439采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程4、充填工作充填準(zhǔn)備主要包括清理采場(chǎng)、鋪設(shè)鋼筋混凝土底板、釘隔離層和構(gòu)筑脫水砂門(mén)。清理采場(chǎng)主要是指在出礦結(jié)束后，人工清理粉礦、整平采場(chǎng)底板，起吊或遷移設(shè)備，以及回收部分能夠回收的巷道木擁。2/18/202440采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程澆注混凝土底板（即回采下一分層時(shí)的假頂），是下向分層充填采礦法的一項(xiàng)重要作業(yè)，要求底板的強(qiáng)度應(yīng)達(dá)4-5MPa，其構(gòu)筑方法與上向水平分層水力充填采礦法拉底空間內(nèi)的混凝土底板相似。2/18/202441采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程隔離層的作用與走向長(zhǎng)壁水砂充填采煤法的拉幫門(mén)子相似，是將待充的采空區(qū)與相鄰的待采礦體隔開(kāi)，以防待采礦體回采時(shí)充填體破壞。其構(gòu)筑方法也與煤礦釘拉幫門(mén)子相似，只不過(guò)隔離層多為金屬網(wǎng)加草簾或麻布組成。2/18/202442采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程脫水砂門(mén)是一種設(shè)在切割平巷與采礦巷道相交處的、用于過(guò)建充填體內(nèi)的水并將其排出采場(chǎng)的構(gòu)筑物。這種構(gòu)筑物實(shí)際上是用混凝土磚或紅磚砌筑的墻，墻上每隔0.5m高埋設(shè)一排濾水竹管或鋼管，每排2-3根。如圖7-10所示，砂門(mén)上部應(yīng)留有安放充填管路的孔。如果采礦巷道長(zhǎng)度大于50m時(shí)，應(yīng)設(shè)置兩道砂門(mén)，以提高充填質(zhì)量。2/18/202443采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程1—木塞；2—竹筒；3—脫水砂門(mén)；4—礦塊天井；5—尾砂充填體；6—充填管；7—混凝土墻8—人行材料天井；9—鋼筋混凝土底板；10—軟膠管；11—楠竹

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所示。充填時(shí)充填管道的出口距充填點(diǎn)不宜大于5m，如被充填的巷道很長(zhǎng)或分區(qū)范圍很大，應(yīng)分段充填。如出砂方向與泄水方向相反，應(yīng)由遠(yuǎn)而近充填。2/18/202444采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程（二）下向分層膠結(jié)充填采礦法

下向分層膠結(jié)充填方案與水力充填方案在礦塊的結(jié)構(gòu)、參數(shù)、采準(zhǔn)、切割與回采工作等方面基本相同，除充填材料外還有兩點(diǎn)不同：一是多采用巷道回采，二是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，從而大大簡(jiǎn)化了回采工藝。2/18/202445采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程

下向分層膠充填采礦法1—巷道回采；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—斜坡道回采巷道的高度一般3-4m，寬3．5-4m，充填體的強(qiáng)度大時(shí)寬度可達(dá)7m左右。如圖所示，為了有利于礦石運(yùn)搬和接頂充填，回采巷道可傾斜布置，傾角應(yīng)略大于充填料的漫流角，以40-100為宜。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)各回采巷道間的回采順序，應(yīng)間隔回采，以便充填體充分養(yǎng)護(hù)，提高其強(qiáng)度。2/18/202446采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程落礦一般采用輕型鑿巖臺(tái)車(chē)，淺孔落礦。礦石運(yùn)搬可采用電耙或無(wú)軌自行設(shè)備。在后一種情況下，礦塊采準(zhǔn)時(shí)應(yīng)開(kāi)掘通往各分層的斜坡道。清理好采場(chǎng)并在回采巷道兩端架設(shè)模板后即可開(kāi)始充填。充填料由鋪設(shè)在充填巷道（上分層充填時(shí)預(yù)留的空間）的充填管路輸送至待充巷道，由遠(yuǎn)而近進(jìn)行充填。充填5-7d后即可進(jìn)行相鄰回采巷道的回采。而下分層的回采應(yīng)經(jīng)兩周后才能進(jìn)行。2/18/202447采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程在開(kāi)采深度達(dá)500-1000m以上，或開(kāi)采地壓很大的礦體時(shí)，回采巷道充填前應(yīng)在底板上鋪底梁（鋼軌或木梁），其上鋪設(shè)金屬網(wǎng)，再用鋼絲繩將底梁固定在上一分層的底梁上，充填后形成鋼筋棍凝土結(jié)構(gòu)，可提高充填體的強(qiáng)度。2/18/202448采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程（三）下向分層充填采礦法的評(píng)價(jià)1適用條件：◆礦山開(kāi)采條件復(fù)雜，如礦巖很不穩(wěn)固、地表不允許陷落、上覆巖層不允許移動(dòng)等。

◆礦石價(jià)值較大。2優(yōu)點(diǎn)：◆礦石損失很小（3～5%）?！舻V塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。3缺點(diǎn)：生產(chǎn)能力較低，采礦工作面工人的勞動(dòng)生產(chǎn)率不高。

2/18/202449采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程第五節(jié)分采充填法（也稱(chēng)削壁充填法）特點(diǎn)：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)到最小允許寬度（一般0.8～0.9m），就必須采掘部分圍巖，而礦石與圍巖一般分別回采，采下的礦石運(yùn)出后，以開(kāi)掘的圍巖充填采空區(qū)，并作為工人繼續(xù)作業(yè)的工作臺(tái)，這種方法稱(chēng)為分采充填采礦法。此法既可開(kāi)采水平和緩傾斜礦體，也可開(kāi)采傾斜和急傾斜的薄礦體。2/18/202450采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程一、結(jié)構(gòu)參數(shù)階段高度一般為30～50m，礦塊長(zhǎng)度從25～30m至50～60m不等。根據(jù)礦巖的穩(wěn)固性和礦石的品味與價(jià)值，礦塊可分別留2～4m的頂柱和底柱，也可建造人工假底。礦石貴重時(shí)一般不留礦柱，而用人工支護(hù)的天井作為礦塊邊界。2/18/202451采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程二、采準(zhǔn)工作由于極薄礦脈的開(kāi)采條件不良，礦體埋藏條件復(fù)雜，為有利于探擴(kuò)，所以礦塊多為脈內(nèi)采準(zhǔn)。階段運(yùn)輸巷開(kāi)掘在脈內(nèi)，礦房?jī)蓚?cè)的間柱內(nèi)布置天井用于通風(fēng)、行人和提料。礦房?jī)?nèi)沿走向每隔12-14m布置一條順路礦石榴井，相鄰的礦石溜井間設(shè)一廢石溜井。①階段運(yùn)輸巷道：位于礦體下盤(pán)靠近礦巖接觸面。②天井：一般要在礦塊一側(cè)掘進(jìn)一條先行天井，然后在采場(chǎng)另一側(cè)和采場(chǎng)中央架設(shè)順路天井，順路天井分為兩到三格，作行人、通風(fēng)、運(yùn)輸設(shè)備材料、出礦等用。2/18/202452采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程金屬礦床地下開(kāi)采2/18/202453采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程三、切割工作礦塊的切割比較簡(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。四、回采工作自下向上水平分層回采，礦石易采則先采礦石，反之，先采圍巖（下盤(pán)）。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)底板墊層和架設(shè)順路溜井。2/18/202454采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程落礦一般為小直徑淺孔，間隔裝藥松動(dòng)爆破。崩落的礦石可用人工、電耙或無(wú)軌自行設(shè)備運(yùn)搬，國(guó)內(nèi)多為人工和小型電耙出礦。礦石和圍巖的崩落順序，視二者的崩落難易程度而定，應(yīng)首先崩落易崩的礦石或圍巖。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(mǎn)采空區(qū)。2/18/202455采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程如果礦脈很薄，崩落的圍巖有多余時(shí)，應(yīng)通過(guò)廢石榴井放出。圍巖崩落前應(yīng)清理采場(chǎng)，加高礦石溜井。礦石溜井多用木柱和木板支護(hù)。圍巖崩落后可用人工或電耙整平，用以充填采空區(qū)。在下次回采作業(yè)開(kāi)始前，應(yīng)在采場(chǎng)底板上鋪設(shè)墊層，以防回采過(guò)程中粉礦滲入充填體。墊層的材料可用木板、鐵皮、廢膠帶或混凝土，其中以鋪設(shè)100-150mm厚的混凝土效果最好。地壓控制：回采下盤(pán)圍巖充填采空區(qū)控制地壓。2/18/202456采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程五、評(píng)價(jià)（1）適用條件該法主要用于開(kāi)采急傾斜極薄礦脈，也可用于水平或緩傾斜極薄礦脈。礦巖界線(xiàn)明顯，易于分離的高品位和貴重礦石。

（2）優(yōu)、缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：采切工程量小、開(kāi)采極薄的貴金屬礦脈具有較大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。缺點(diǎn)：主要靠人工進(jìn)行，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作條件差，采場(chǎng)生產(chǎn)能力小，效率低，損失貧化大。2/18/202457采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程第六節(jié)方框支架充填法特點(diǎn)：用方框支架配合充填來(lái)維護(hù)采空區(qū)，以控制頂板和圍巖崩落，防止地表下沉，為回采工作創(chuàng)造安全作業(yè)條件和地表建筑不遭破壞。一、結(jié)構(gòu)參數(shù)礦塊高度為30～40

m，當(dāng)急傾斜礦體厚度小于10m時(shí)，如礦石及圍巖稍較穩(wěn)固，可取50一60m，礦塊沿礦體走向布置，礦塊長(zhǎng)30～40

m，礦塊寬等于礦體厚度，不留礦柱；礦體厚度大于12m時(shí)，垂直走向布置，用垂直分條或短礦塊回采。2/18/202458采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程二、采準(zhǔn)工作階段運(yùn)輸巷道多開(kāi)掘在礦體下盤(pán)因巖內(nèi)。礦體很厚時(shí)，一般還要沿走向在礦體中央掘進(jìn)一條脈內(nèi)運(yùn)輸巷道，并按豎分條寬度或礦房寬度掘進(jìn)穿脈巷道，并由此向上掘進(jìn)充填天井。天井規(guī)格一般為1.5×2.1m，分三格。天井一般布置在靠近上盤(pán)和下盤(pán)各一條，豎分條方案在礦體中央布置一個(gè)兩格天井。隨著向上回采，利用方框架設(shè)溜礦井（間距為4～6個(gè)方框）和人行道。2/18/202459采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程三、回采工作

(1)落礦。

(2)鋪墊。

(3)運(yùn)搬。

(4)架設(shè)方框。

(5)充填。四、評(píng)價(jià)

（1）適用條件該法主要用于礦石與圍巖極不穩(wěn)固，礦床產(chǎn)狀極其復(fù)雜，頂板不許崩落，高品位的貴重礦石。（2）優(yōu)、缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：礦石貧化率小，回收率高；方法靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，可防止地表崩落。缺點(diǎn)：采場(chǎng)生產(chǎn)能力小、效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大，工序復(fù)雜、坑木消耗多。2/18/202460采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程第七節(jié)礦柱回采充填礦房的礦柱回采，可以用充填法、空?qǐng)龇ɑ虮缆浞?，與充填材料種類(lèi)（千式、水砂或膠結(jié)充填料）、礦巖穩(wěn)固性、礦體傾角與厚度、礦石價(jià)值與品位以及地表是否