第十七章充填采礦法

第十五章空場采礦法第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)單層充填法概述金屬礦床地下開采第四節(jié)第五節(jié)第六節(jié)上向分層充填法分采充填法方框支架充填法充填料的制備與保送12/27/20231采礦工程專業(yè)主干課程本章根本內(nèi)容金屬礦床地下開采◆1、掌握充填采礦法的概念及特點；◆2、掌握上向程度分層膠結(jié)充填采礦法、下向程度膠結(jié)充填采礦法的特點、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、適用條件及主要工藝；◆4、了解充填料的制備。12/27/20232采礦工程專業(yè)主干課程重點難點金屬礦床地下開采上向程度分層膠結(jié)充填采礦法、下向程度膠結(jié)充填采礦法的特點、適用條件及主要工藝；上向程度分層膠結(jié)充填采礦法、下向程度膠結(jié)充填采礦法的主要工藝及表示圖。12/27/20233采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采第一節(jié)概述一、充填采礦法的特點充填采礦法：充填采礦法定義：在回采過程中，用充填料充填空區(qū)的采礦方法。充填處置空區(qū)的本質(zhì)是：以充填資料充溢空區(qū)，支撐兩幫圍巖，防止巖石挪動，到達控制地壓的目的。二、運用充填法的條件不允許圍巖崩落以及礦石檔次較高、礦床價值較大。三、充填采礦法分類根據(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(包括上向程度、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。12/27/20234采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采根據(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：利用運輸機、礦車、管道〔風力〕保送干充填料充填空區(qū)。水砂充填或水力充填：運用管道水力保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)。常用的充填資料〔簡稱充填料〕有廢石〔塊石、碎石〕、河砂、選廠尾砂、冶煉廠爐渣等，膠結(jié)充填資料中還用水泥與石灰等膠凝資料。12/27/20235采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采第二節(jié)單層充填法〔壁式充填法〕特點：礦塊的回采按礦體全厚向前推進，在巖石頂板下的回采空間作業(yè)；當回采任務(wù)面推進一定間隔后，除保管繼續(xù)回采所需的任務(wù)空間外，其他空區(qū)用隔墻進展密閉，用充填處置空區(qū)并控制地壓。一、礦塊構(gòu)造參數(shù)礦塊長度60~80m；沿傾向斜長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、采準任務(wù)采準包括掘進階段運輸平巷、溜井等。溜井間距6~7m。三、切割任務(wù)切割包括掘進切割上山和拉底平巷等。12/27/20236采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采12/27/20237采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采四、回采任務(wù)沿回采任務(wù)面推進方向，每次充填范圍的寬度，稱為充填距；所保管用于繼續(xù)回采的任務(wù)空間寬度，稱為控頂距；每次充填前頂板暴露的最大寬度，稱為懸頂距。懸頂距等于充填距與控頂距之和。根據(jù)頂板巖石穩(wěn)定程度決議推進間隔，并與控頂距、充填距和懸頂距相協(xié)調(diào)。頂板巖石穩(wěn)定性差時，一次推進2~2.5m。頂板巖石穩(wěn)定性好，懸頂距和充填距大些。充填距大，可以減少充填預(yù)備任務(wù)，節(jié)省構(gòu)筑隔墻的人力和資料，縮短充填預(yù)備和充填時間，提高礦塊消費才干，降低采礦本錢?？仨斁嗥胀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)定時，每次爆破1~2m；穩(wěn)定性好時，每次爆破線可長些甚至整個礦塊斜長。12/27/20238采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采3、通風：清風從階段運輸平巷經(jīng)溜井上至切割平巷，清洗回采任務(wù)后，污風上升到上階段回風平巷。4、出礦：采電耙出礦。5、地壓控制：包括回采空間頂板的支護和用充填處置空區(qū)。支護方式有立柱或戴帽立柱；一梁二柱或一梁三柱的棚子支護。頂板巖石不穩(wěn)定時，在棚頂上還放背板，以防掉渣和巖塊冒落。頂板巖石穩(wěn)定性好，也采用錨桿支護或其他方式支護。五、評價1、適用條件：頂板巖石不穩(wěn)定而又不允許陷落的微傾斜和緩傾斜薄礦脈。2、優(yōu)點：礦石回收效率高，貧化率底。3、缺陷：回采工藝復(fù)雜，礦塊消費才干底，回采工效底，采礦本錢高。12/27/20239采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采第三節(jié)分層充填法分層充填法的特點：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，用充填處置分層空區(qū)并控制地壓。分層充填法的分類：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〔又劃分為上向程度和傾斜分層充填法〕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)，以充填體作為任務(wù)底板。上向分層充填法根據(jù)回采任務(wù)面的方式不同劃分為上向程度和傾斜分層充填法。12/27/202310采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采〔一〕上向程度分層充填法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，自下向上程度分層進展，隨任務(wù)面推進，逐層充填采空區(qū)，并留出繼續(xù)上采的任務(wù)空間。3、充填體維護兩幫圍巖，并作為上采的任務(wù)平臺。4、崩落的礦石用機械方法將礦石運至溜井中。5、礦房回采到最上分層時，進展接頂充填。12/27/202311采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采水力充填法方案⒈礦塊構(gòu)造和參數(shù)：如下圖。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形狀有關(guān)。上向程度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—上盤運輸巷道；9—穿脈巷道；10—充填體；11—下盤運輸巷道12/27/202312采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采③間柱的寬度取決于礦石和圍巖的穩(wěn)定性以及間柱的回采方法。⒉采準和切割任務(wù)①掘進運輸巷道或穿脈巷道：與礦體厚度有關(guān)。②掘進溜礦井、順路人行天井〔兼作濾水井〕和充填天井：在每個礦房中至少布置兩個溜礦井、一個順路人行天井〔兼作濾水井〕和一個充填天井。③掘進拉底巷道，構(gòu)成拉底空間：在底柱上部掘進拉底巷道，并以此為自在面擴展至礦房邊境，再向上挑頂，構(gòu)成拉底空間，之后可澆灌鋼筋混凝土底板。12/27/202313采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采⒊回采任務(wù)※用淺孔崩礦，回采分層高為2～3m。用上向孔和程度孔兩次崩礦，構(gòu)成的采空區(qū)可高達7～8m※用電耙或裝運機、鏟運機出礦?！謇淼装迳系牡V粉，然后進展充填。充填前要澆灌溜礦井，砌筑〔或澆灌〕人行天井。4.水力充填方案的缺陷：〔1〕回采工藝較為復(fù)雜；〔2〕泥水污染巷道，水溝和水倉清理任務(wù)量較大；〔3〕回采礦柱平安性較差；〔4〕充填體的緊縮沉降質(zhì)量較差。12/27/202314采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采膠結(jié)充填法如下圖。膠結(jié)充填法的礦塊布置、采準、切割和回采等，與水力充填法根本一樣，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只需立模板就可構(gòu)成。1—運輸巷道；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12/27/202315采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采※膠結(jié)充填法的優(yōu)點：①順路行人天井不要濾水；②溜礦井和行人天井在充填時只需立模板就可構(gòu)成?！z結(jié)充填接頂問題。常用的接頂方法有人工接頂和砂漿加壓接頂。12/27/202316采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采上向程度分層充填采礦法的評價1.優(yōu)點：礦石損失貧化??；可運用無軌設(shè)備。2.缺陷：①充填本錢高；②充填系統(tǒng)復(fù)雜；③礦柱回采困難；④效率較低，勞動強度大。3.適用條件：①地表不允許陷落或巖層不允許挪動；②礦體厚度薄至中厚。12/27/202317采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采〔二〕上向傾斜分層充填法特點：用傾斜分層〔傾角近400〕回采，在采場內(nèi)礦石和充填料的運搬主要靠重力。有兩種方式：礦塊回采和沿全階段延續(xù)回采，充填料主要為干式。適用條件：礦體形狀規(guī)整，中厚以下礦體，傾角應(yīng)大于600—700。12/27/202318采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采12/27/202319采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采二、下向分層充填法特點：礦塊一步驟回采；從上往下分層回采和逐層充填，每一分層的回采任務(wù)，是在上一分層人工假頂?shù)木S護下進展。充填方法為水力充填和膠結(jié)充填，但不能用干式充填。下層分層水力充填采礦法〔一〕下向分層水力充填采礦法⒈礦塊構(gòu)造和參數(shù)礦塊構(gòu)造如下圖：階段高度為30～50m，礦塊長度為30～50m，寬度等于礦體的程度厚度；不留頂柱、底柱和間柱。12/27/202320采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采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—運輸巷道；7—分層采礦巷道12/27/202321采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采⒉采準和切割任務(wù)①掘進運輸巷道：在下盤接觸帶或下盤巖石中布置。②行人通風天井：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，先沿下盤接觸帶掘進。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替代，而溜礦井從上往下逐層消逝。⒊回采任務(wù)回采分層高度，普通為2～2.5～3m，回采巷道的寬度為2～3m。用淺孔落礦，電耙出礦。12/27/202322采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采4、充填任務(wù)充填前應(yīng)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。如下圖。假設(shè)下砂方向與泄水方相反，可采用由遠而近的后退式充填。整個分層巷道充填終了后，再在切割巷道底板上，鋪設(shè)鋼筋混凝土底板和構(gòu)筑脫水砂門，然后充填。1—木塞；2—竹筒；3—脫水砂門；4—礦塊天井；5—尾砂充填體；6—充填管；7—混凝土墻8—人行資料天井；9—鋼筋混凝土底板；10—軟膠管；11—楠竹12/27/202323采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采〔二〕下向分層膠結(jié)充填采礦法它與下向分層水力充填法的區(qū)別，僅在于充填料不同，只需在回采巷道兩端的構(gòu)筑混凝土模板。礦塊構(gòu)造，采準及回采工藝，與前者根本一樣。下向分層膠充填采礦法1—巷道回采；2—進展充填的巷道；3—分層運輸巷道；4—分層充填巷道；5—礦石溜井；6—充填管路；7—斜坡道12/27/202324采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采〔三〕下向分層充填采礦法的評價1適用條件：◆礦山開采條件復(fù)雜，如礦巖很不穩(wěn)定、地表不允許陷落、上覆巖層不允許挪動等?！舻V石價值較大。2優(yōu)點：◆礦石損失很小〔3～5%〕?！舻V塊構(gòu)造簡單。3缺陷：消費才干較低，采礦任務(wù)面工人的勞動消費率不高。12/27/202325采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采第五節(jié)分采充填法〔也稱削壁充填法〕特點：因礦脈太薄，只采礦石工人因任務(wù)面太窄無法在其中作業(yè)，必需分別回采礦石和圍巖，使其空區(qū)到達允許任務(wù)的最小厚度〔0.8～0.9m〕，采下的礦石運出采場，圍巖充填空區(qū)，為繼續(xù)上采發(fā)明條件。一、構(gòu)造參數(shù)礦塊高度為30～50

m，礦塊沿礦體走向布置，礦塊長50～60

m，不留礦柱。二、采準任務(wù)采準任務(wù)有階段運輸巷道和先行天井。①階段運輸巷道：位于礦體下盤接近礦巖接觸面。②天井：普通要在礦塊一側(cè)掘進一條先行天井，然后在采場另一側(cè)和采場中央架設(shè)順路天井，順路天井分為兩到三格，作行人、通風、運輸設(shè)備資料、出礦等用。12/27/202326采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采12/27/202327采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采三、切割任務(wù)切割任務(wù)有拉底巷道。在階段運輸巷道側(cè)上部掘進拉底巷道，并架設(shè)木漏斗。四、回采任務(wù)自下向上程度分層回采，礦石易采那么先采礦石，反之，先采圍巖〔下盤〕。①崩礦：小直徑淺孔鑿巖，間隔裝藥，松動爆破。落礦前應(yīng)鋪設(shè)墊板，防止粉礦落入充填體中。開掘的圍巖要正好夠采場充填。②通風：清風經(jīng)階段運輸巷道至先行天井下段，經(jīng)過回采任務(wù)面后經(jīng)順路天井上段到上部回風系統(tǒng)。③出礦：人工或電耙出礦，對于太薄的礦脈，為了保證回采最小采幅，多采的圍巖廢石。④地壓控制：回采下盤圍巖充填采空區(qū)控制地壓。12/27/202328采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采五、評價〔1〕適用條件該法主要用于開采急傾斜極薄礦脈，個別也可用于緩傾斜極薄礦脈?！?〕優(yōu)、缺陷優(yōu)點：采切工程量小、開采極薄的貴金屬礦脈具有較大的經(jīng)濟優(yōu)勢。缺陷：采場消費才干小、效率低、損失貧化大、勞動強度大。12/27/202329采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采第六節(jié)方框支架充填法特點：用方框支架配合充填來維護采空區(qū)，以控制頂板和圍巖崩落，防止地表下沉，為回采任務(wù)發(fā)明平安作業(yè)條件和地表建筑不遭破壞。一、構(gòu)造參數(shù)礦塊高度為30～40

m，當急傾斜礦體厚度小