十七章充填采礦法

1、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 充填料的制備與輸送 8/29/20221采礦工程專業(yè)主干課程本章基本內(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、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。8/29/20222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、適用條件及主要工藝；上向

2、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。8/29/20223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。充填處理空區(qū)的實質(zhì)是：以充填材料充滿空區(qū)，支撐兩幫圍巖，防止巖石移動，達到控制地壓的目的。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。8/29/20224采礦工程專業(yè)主干課程金屬

3、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）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)充填材料中還用水泥與石灰等膠凝材料。8/29/20225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)；當回采工作面推進一定距離后，除

4、保留繼續(xù)回采所需的工作空間外，其余空區(qū)用隔墻進行密閉，用充填處理空區(qū)并控制地壓。 一、礦塊結(jié)構(gòu)參數(shù)礦塊長度6080m；沿傾向斜長3040m（與電耙耙距有關(guān)）；頂、底柱厚23m，有的礦山頂、底柱合一或不留；礦塊間不留間柱。二 、采準工作 采準包括掘進階段運輸平巷、溜井等。溜井間距67m。三、切割工作 切割包括掘進切割上山和拉底平巷等。8/29/20226采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采8/29/20227采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采四、回采工作 沿回采工作面推進方向，每次充填范圍的寬度，稱為充填距；所保留用于繼續(xù)回采的工作空間寬度，稱為控頂距；每次充填前頂板暴露的最大寬度，稱為懸頂距

5、。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，一次推進22.5m。頂板巖石穩(wěn)固性好，懸頂距和充填距大些。充填距大，可以減少充填準備工作，節(jié)省構(gòu)筑隔墻的人力和材料，縮短充填準備和充填時間，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22.5m。1、鑿巖：采用淺孔鑿巖。2、爆破：頂板巖石不穩(wěn)固時，每次爆破12m；穩(wěn)固性好時，每次爆破線可長些甚至整個礦塊斜長。8/29/20228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，清洗回采工作后，污風上升到上階段回風平巷。4、

6、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理空區(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)固時，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，也采用錨桿支護或其他方式支護。五、評價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：礦石回收效率高，貧化率底。3、缺點：回采工藝復雜，礦塊生產(chǎn)能力底，回采工效底，采礦成本高。8/29/20229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，用充填處理分層空區(qū)并控制地

7、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。8/29/202210采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采（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，自下向上水平分層進行，隨工作面推進，逐層充填采空區(qū)，并留出繼續(xù)上采的工作空間。 3、充填體維護兩幫圍巖，并作為上采的工作平臺。 4、崩落的礦石

8、用機械方法將礦石運至溜井中。 5、礦房回采到最上分層時，進行接頂充填。8/29/202211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 礦塊結(jié)構(gòu)和參數(shù)：如圖所示。礦塊的布置：根據(jù)礦體厚度而定。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上盤運輸巷道；9穿脈巷道；10充填體；11下盤運輸巷道8/29/202212采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采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。 采準和切割工作 掘進運輸巷道或穿脈巷道：與礦體厚度有關(guān)。掘進溜礦井、順路人行天井（兼作濾

9、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。掘進拉底巷道，形成拉底空間：在底柱上部掘進拉底巷道，并以此為自由面擴大至礦房邊界，再向上挑頂，形成拉底空間，之后可澆灌鋼筋混凝土底板。8/29/202213采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采 回采工作 用淺孔崩礦，回采分層高為23m。用上向孔和水平孔兩次崩礦，形成的采空區(qū)可高達78m 用電耙或裝運機、鏟運機出礦。清理底板上的礦粉，然后進行充填。充填前要澆灌溜礦井，砌筑（或澆灌）人行天井。4.水力充填方案的缺點：（1）回采工藝較為復雜；（2）泥水污染巷道，水溝和水倉清理工作量較大；（3）回采礦柱安全

10、性較差；（4）充填體的壓縮沉降質(zhì)量較差。8/29/202214采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采膠結(jié)充填法如圖所示。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只需立模板就可形成。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8/29/202215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：順路行人天井不要濾水；溜礦井和行人天井在充填時只需立模板就可形成。膠結(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。8/29/202216采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采上向

11、水平分層充填采礦法的評價1.優(yōu)點：礦石損失貧化??；可使用無軌設(shè)備。2.缺點：充填成本高；充填系統(tǒng)復雜；礦柱回采困難；效率較低，勞動強度大。3.適用條件：地表不允許陷落或巖層不允許移動； 礦體厚度薄至中厚。8/29/202217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600700。8/29/202218采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采8/29/202219采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采

12、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，每一分層的回采工作，是在上一分層人工假頂?shù)谋Ｗo下進行。 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 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3050m，礦塊長度為3050m，寬度等于礦體的水平厚度；不留頂柱、底柱和間柱。8/29/202220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8/29/202221采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采 采準和切割工作 掘進運輸巷道：在下盤接

13、觸帶或下盤巖石中布置。行人通風天井：在礦塊兩側(cè)布置。溜礦井：在礦塊中間布置。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代替，而溜礦井從上往下逐層消失。 回采工作回采分層高度，一般為22.53m，回采巷道的寬度為23m。用淺孔落礦，電耙出礦。8/29/202222采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采4 、充填工作充填前應(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 。如圖所示。若下砂方向與泄水方相反，可采用由遠而近的后退式充填。整個分層巷道充填結(jié)束后，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

14、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人行材料天井；9鋼筋混凝土底板；10軟膠管；11楠竹 8/29/202223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。礦塊結(jié)構(gòu)，采準及回采工藝，與前者基本相同。下向分層膠充填采礦法1巷道回采；2進行充填的巷道；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8/29/202224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：礦山開采條件復雜，如礦巖很不穩(wěn)固、地表不允許陷落、上覆

15、巖層不允許移動等。 礦石價值較大。2優(yōu)點：礦石損失很?。?5%） 。礦塊結(jié)構(gòu)簡單。3缺點：生產(chǎn)能力較低，采礦工作面工人的勞動生產(chǎn)率不高。 8/29/202225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，只采礦石工人因工作面太窄無法在其中作業(yè)，必須分別回采礦石和圍巖，使其空區(qū)達到允許工作的最小厚度（0.80.9m），采下的礦石運出采場，圍巖充填空區(qū)，為繼續(xù)上采創(chuàng)造條件。 一、結(jié)構(gòu)參數(shù)礦塊高度為3050m，礦塊沿礦體走向布置，礦塊長5060m，不留礦柱。二、采準工作采準工作有階段運輸巷道和先行天井。 階段運輸巷道：位于礦體下盤靠近礦巖接觸面。 天井

16、：一般要在礦塊一側(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)備材料、出礦等用。8/29/202226采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采8/29/202227采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采三、切割工作切割工作有拉底巷道。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）。 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。 通風：清風經(jīng)階段運輸巷道至先行天井下段，通過回采工作面后經(jīng)順路天井上段到上

17、部回風系統(tǒng)。 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。 地壓控制：回采下盤圍巖充填采空區(qū)控制地壓。8/29/202228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。（2）優(yōu)、缺點優(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。缺點：采場生產(chǎn)能力小、效率低、損失貧化大、勞動強度大。8/29/202229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，為回采工作創(chuàng)造安全作業(yè)條件和地表建筑不遭破

18、壞。一、結(jié)構(gòu)參數(shù)礦塊高度為3040m，當急傾斜礦體厚度小于10m時，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3040m，礦塊寬等于礦體厚度，不留礦柱；礦體厚度大于12m時，垂直走向布置，用垂直分條或短礦塊回采。8/29/202230采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采二、采準工作 階段運輸巷道多開掘在礦體下盤因巖內(nèi)。礦體很厚時，一般還要沿走向在礦體中央掘進一條脈內(nèi)運輸巷道，并按豎分條寬度或礦房寬度掘進穿脈巷道，并由此向上掘進充填天井。天井規(guī)格一般為1.52.1 m，分三格。天井一般布置在靠近上盤和下盤各一條，豎分條方案在礦體中央布置一個兩格天井。隨著向上回采，利用方框架設(shè)溜礦井（間距為46個方