充填采礦法課件

9充填采礦法

制作：陳國山

9.1單層充填法

9.1.1單層壁式充填法

9.1.1.1適用條件

1礦石和圍巖（頂板）穩(wěn)固性較差

2礦體傾角＜30°

3礦體厚度＜2米

 

                                                        1 -注砂管；2 -上部脈內(nèi)平巷，3 -半截門子，4 -幫門子，

                                                        5 -工作面沉淀池，6 -切割巷道，7-溜礦井，8 -鋼絲繩，9 -砂簾子，

                                                      10 -木板釘條，11 -橫撐，12 -泄水方向，13 -充填區(qū)，14 -空頂區(qū)

9.1.1.2結(jié)構(gòu)

1頂?shù)字?無工程

2間柱:無間柱

3礦房內(nèi)：上山 回采最出的工作面

                 切割巷道 行人 通風(fēng) 卸水  出礦

9.1.1.3采準(zhǔn)切割工作

1階段運輸巷:下盤脈外單一沿脈布置

2行人、溜礦井: 雙格溜井 一格溜礦 一格行人通風(fēng)

3切割巷道: 脈內(nèi)沿脈布置

4上    山:從切割巷道掘進(jìn)

5上部脈內(nèi)平巷：回風(fēng) 行人 下放充填料

9.1.1.4回采充填工作

1落礦:沿走向全面推進(jìn)一次采全厚回采,以切割平巷為自由面,以上山為工作面,打水平平行淺孔。

2 爆破：逆傾向以寬1.2m 的小斷面推進(jìn)

2運搬:采用人力或電耙,將礦石運搬進(jìn)溜井，兩步耙礦

3支柱: 支柱須緊跟工作面，落礦后立即支護(hù)。最大懸頂距為4.8m ，充填步距2.4m ，控頂距2.4m , 支柱間距0.7-0.9m，排距為1.2m。

通風(fēng)后進(jìn)入采場注意頂板安全撬毛工作,

4 充填準(zhǔn)備：清理待充場地，建濾水密閉結(jié)構(gòu)，架設(shè)充填管道具體是架設(shè)幫門子，堵頭門子，半截門子

5 充填：采用水砂充填，逆傾斜分段進(jìn)行，先自下而上分段拆除立柱，再分段進(jìn)行充填。注意接頂

9.1.1.6實例

1 -傾斜礦體，2 -充填體，3 -采區(qū)巷道，4 -回采分條，5 -切割巷道；

 6 -運輸巷道， 7-小型礦柱

9.1.2單層削壁充填法

9.1.1適用條件

1礦石和圍巖具有一定的穩(wěn)固性

2礦體傾角＞55°

3礦體厚度＜2米

9.1.2結(jié)構(gòu)

1頂柱:無工程(先進(jìn)天井)

2間柱:無間柱

3底柱:順路井 行人 通風(fēng) 出礦

9.1.3采準(zhǔn)切割工作

1階段運輸巷:脈內(nèi)單一沿脈布置

2行人、溜礦井:兩個行人井,兩個溜礦井

3先進(jìn)天井:從拉底掘進(jìn)到上個階段

4拉底空間:分為留底柱和人工假底

5打水泥底板:厚度0.4-0.5米,四井鎖口,為底柱回采作準(zhǔn)備

也可用人工假底,

人工假底的形成：

底板混凝土的澆注及鎖口

9.1.4回采充填工作

1落礦:自下而上分層回采,以先進(jìn)天井為自由面,以拉底空間為工作面,打上向垂直平行淺孔。礦石,圍巖分別爆破.

2運搬:采用人力或電耙,將礦石運搬進(jìn)溜井

3充填:提高溜井和行人井,蓋好行人井,爆破圍巖,通風(fēng)后進(jìn)入采場,平場,撬毛,鋪設(shè)墊板,準(zhǔn)備爆破礦石.

溜井提高方法有：混凝土澆注  硬木橫撐  鐵筒接高

4采幅:礦石1米K=2圍巖1米

采幅=礦+巖=K×巖

9.1.5評價

優(yōu):采切工藝簡單,充填工藝簡單,損失貧化小

缺:安全性差,加強管理

9.2上向分層充填法

9.2.1干式充填法

1適用條件:礦巖不太穩(wěn)固，傾角＞55°， 厚度＜8-10米

1 -階段運輸平巷，2 -回風(fēng)巷道；3 -充填天井：4 -放礦溜井，5 -人行通風(fēng)天井， 6 -聯(lián)絡(luò)道，7 -隔墻，8 -墊板，9 -電耙絞車，10 -頂柱，11-底柱，12 -充填料，13 -崩下礦石，

14 -炮孔

2結(jié)構(gòu):

頂柱：無工程

間柱：天井 天井聯(lián)絡(luò)道

底柱：人工假底或布置階段運輸巷，溜井

3結(jié)構(gòu)參數(shù):階段高50-60米,

                 頂柱2-3米

                 礦塊長40-50米,間柱4-6米

                礦塊寬＜8-10米,底柱4-6米

4采準(zhǔn)切割工作:

階段運輸巷,天井及聯(lián)絡(luò)道,充填天井(先進(jìn)天井)

兩個溜井(1/4處),拉底巷道及拉底空間,底板澆筑

5回采充填工藝

自下而上分層回采

鑿巖爆破,通風(fēng)撬毛,出礦(人力電耙)

接高溜井,(雙模板)

下放充填料,

鋪平充填料(人力電耙)

打水泥墊板,水泥隔墻(單模板)

9.2.2水力充填法

1適用條件:圍巖不穩(wěn),礦石稍具穩(wěn)固性,傾角＞55°厚度10-20米,貴重礦石

2結(jié)構(gòu)：沿走向布置，垂直走向布置

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-人行天井聯(lián)絡(luò)道，8 -沿脈巷道,9-穿脈巷道，10 -充填體，11 -脈外巷道

3參數(shù)：礦房寬度6-8米，

礦柱（間柱）寬8-10米，

頂柱3-4米底柱5-7米，

階段高50-60米

4采準(zhǔn)切割工作

階段運輸巷：上下盤沿脈加川脈

礦房內(nèi)：充填井（先進(jìn)天井）一個，拉底巷道，拉底空間，水泥底板

底柱內(nèi)：溜井2個，行人脫水井兩個

5回采充填：自下而上分層回采，

鑿巖爆破：上向平行淺孔

通風(fēng)，撬毛：由近而遠(yuǎn)撬頂

出礦：電耙 鏟運機

提高溜井及濾水井：混凝土濾水井 （方形 圓形）

打隔墻(單模板)，水力充填，墊板：白灰  橡膠 混凝土

9.2.3膠結(jié)充填法

1礦塊布置：垂直走向布置，

2礦塊參數(shù)：礦房4-6米，礦柱10-12米，不留頂?shù)字?，階段高50-60米

3采準(zhǔn)切割：單一沿脈加川脈,人工假底，形成拉底空間

                    預(yù)留行人井一個，溜礦井2個，上掘充填井一個

4回采充填：自下而上分層回采

 鑿巖、爆破、通風(fēng)、撬毛、出礦、接井（單模板）充填

9.2.4應(yīng)用實例

1.薄礦體雙傾干式充填方案

2.單傾斜干充充填方案

3. 鏟運機出礦膠結(jié)充填方案

4.鏟運機出礦水砂充填方案

5.龍首鎳礦

6.點柱充填法

9．3下向分層充填法

9.3.1下向水平分層充填法

9.3.1.1適用條件

1．礦巖均不穩(wěn)固

2．急傾斜厚礦體

3．高品位貴重礦石

9.3.1.2結(jié)構(gòu)及參數(shù)

布置脈內(nèi)階段運輸巷，向上施工溜礦井（中心）和行人通風(fēng)天井（兩側(cè)），階段高度30-50米，礦塊長度30-50米，礦塊寬為礦體厚度，不留礦柱采用水砂法充填

                       1 -鋼筋混凝土假頂，2 -尾砂充填體；3 -充填天井，4 -礦塊天井，

                       5 -礦石溜井， 6 -階段運輸平巷，7 -分層切割平巷，8 -回采進(jìn)路

9.3.1.3采準(zhǔn)切割工作

采準(zhǔn)工作：階段運輸巷，礦塊天井、溜井

切割工作：切割平巷及模巷

階段運輸巷布置在下盤脈內(nèi)或脈外，天井布置在礦塊兩端，溜井位于中央。

9.3.1.4回采工作：自上而下分層回采，每一分層可以按進(jìn)路式或分區(qū)壁式回采，進(jìn)路方向與切割平巷垂直，上下分層的進(jìn)路交錯布置，進(jìn)路高度2-2.5米,寬度2.4-3米,進(jìn)路采用淺孔落礦,電耙或鏟運機出路.

9.3.1.5充填工作

   1.充填準(zhǔn)備：清理采場底板碎礦，澆灌鋼筋混凝土底板，釘隔離層、構(gòu)筑脫水砂門等鋪設(shè)鋼筋混凝土底板，鋼筋混凝土底板的厚度一般為0.25-0.3m 。

釘筑隔離層是將準(zhǔn)備充填的進(jìn)路或分區(qū)與未采的進(jìn)路或分區(qū)隔開，以防止旁側(cè)的充填料坍塌。

             1 -鋼筋混凝土底板，2 -金屬網(wǎng)，( a ）金屬網(wǎng)隔離層，

                        3 -竹席，4 -板條（b）竹席隔離層

充填前需在待充進(jìn)路（或待充分區(qū)）與分層切割平巷的相交部位砌筑脫永砂門

(a）磚砌脫水砂門，(b）預(yù)制混凝土構(gòu)件脫水砂門l23 -條木， 4-麻布，5-條木；6 -混凝土墻，7 -混凝土磚；8 -紅磚，9 -充填管，10 -泄水管

2.充填工作

采用由遠(yuǎn)而近的后退式充填，

3.充填分層巷道

在分層巷道底板上鋪設(shè)鋼筋混凝土底板，構(gòu)筑脫水砂門。對分層巷道進(jìn)行充填。

9.3.1.6實例

9.3.2下向傾斜分層充填采礦法

9.3.2.1適應(yīng)條件

礦石 圍巖不穩(wěn)固  高品位礦石

9.3.2.2構(gòu)成要素

階段高30m 。由于礦體厚大，礦塊垂直走向布置。充填天井的一側(cè)布置回采進(jìn)路時，礦塊長25 m，兩側(cè)布置進(jìn)路時長50m 。

9.3.2.3采準(zhǔn)切割

在礦體近下盤處掘進(jìn)沿脈運輸巷道9 。沿走向每隔50m 在礦塊中開溜礦井，并用厚度為4.5-6mm 的鋼板全焊接護(hù)壁、鋼板后充填混凝土。掘進(jìn)充填天井5 通穿脈充填平巷2 。上部分層開采后，充填井在膠結(jié)充填料中順路形成，每分層垂直礦體走向掘進(jìn)分層橫巷7 ，規(guī)格為2.5×2.5m ，作為初始切割巷道。

9.3.2.4回采工作

分層高度為2.5m 。分層傾角視充填料的流動角而定，用細(xì)砂膠結(jié)充填為3°-5° ，用粗骨料膠結(jié)充填為8°-10°。分層用進(jìn)路回采，隨采隨充。回采進(jìn)路垂直分層橫巷布置，可以間隔回采，也可以依次回采?；夭蛇M(jìn)路多為六角形，回采進(jìn)路規(guī)格為2.5×（3-4）m。相鄰兩條進(jìn)路共用一下充填小井，充填小井與穿脈充填平巷2 聯(lián)通。使用氣腿式鑿巖機淺孔落礦，30kw 電耙出礦。礦石經(jīng)回采進(jìn)路6 、分層橫巷7、溜井8 落至沿脈運輸巷道9 ，用振動放礦機裝車運出。因為上分層的充填料是膠結(jié)體，且鋪了金屬網(wǎng)。所以，回采進(jìn)路不需再進(jìn)行支護(hù)。充填過程：如下

9.3.2.5充填工作

      進(jìn)路底板礦石清理干凈后，在進(jìn)路與分層橫巷的結(jié)合部作木板隔墻，并用立柱加固，再釘上章袋，塑料編織布等濾水材料后開始充填。充填料經(jīng)過沿脈充填平巷3 、穿脈充填平巷2 、充填小井進(jìn)入待充進(jìn)路，充填料的輸送全用電耙。建濾水隔墻的目的是濾出充填前后清洗耙道而進(jìn)入進(jìn)路的多余水。每個進(jìn)路的充填必須一次連續(xù)完成，不能多次充填，不然難以保證質(zhì)量。最末的進(jìn)路與分層橫巷同時充填。

9.3.2.6評價

1）下向分層充填采礦法的開采，是在整體混凝土人工假頂下進(jìn)行的，所以回采工作安全；

2）下向分層充填采礦法的礦石損失、貧化指標(biāo)比任何采礦方法都低；

3）回采進(jìn)路的方向、數(shù)量、規(guī)格均可根據(jù)礦床的條件變化而調(diào)整，因此該法較靈活、可靠；

4）開采礦巖極不穩(wěn)固的礦體時，可使地表巖移達(dá)到最小。傾斜分層方案，由于充填料的接頂效果好，可以最大限度地保護(hù)地表及巖體；

5）該法均為單步驟回采，不留礦柱，省去了回采礦柱的麻煩。

下向分層充填采礦法缺點。

1）下向分層充填采礦法是所有采礦方法中工序最復(fù)雜的采礦方法之一；

2）礦塊生產(chǎn)能力低，采礦強度低，采礦工勞動生產(chǎn)率低；

3）成本高。

9.4其它充填采礦法

9.4.1分段充填法

1 -沿脈運輸巷道；2 -穿脈運輸巷道；3 -分段巷道；4 -礦體，5 -充填體,        6-沿脈回風(fēng)巷道，7 -穿脈回風(fēng)巷道，8 -通風(fēng)充填井

（1）適用條件

要求礦巖中等穩(wěn)固,圍巖不穩(wěn)固,采用充填法要求,礦石品位高,礦石具有品位價值貴重等特點.

（2）結(jié)構(gòu)

在礦塊內(nèi)形成沿脈加川脈或者環(huán)形階段運輸形式,在礦體內(nèi)或者下盤圍巖內(nèi)開掘行人井,溜井及分段巷道,分段高度10-12米.

（3）采準(zhǔn)切割

階段運輸巷根據(jù)礦體厚度設(shè)計或環(huán)形或者沿脈加川脈,上掘行人通風(fēng)天井,5-6個進(jìn)路,掘進(jìn)一個,垂直進(jìn)路方向掘進(jìn)分段巷道,將進(jìn)路連通.根據(jù)設(shè)計的尺寸掘進(jìn)進(jìn)路,間距大約10-12米,在進(jìn)路盡頭采用中深扇形炮孔形成切割槽.

（4）回采充填工作

回采時采用扇形中深孔分段回采,即將階段劃分為10-12米的分段,整個分段一次性回采,采用鏟運機出礦,鏟運機將礦石鏟運到溜井.

   充填分段一次性充填,一般采用膠結(jié)充填.

（5）評價:

損失貧化小,生產(chǎn)產(chǎn)量高,安全可靠,成本高

9.4.2分采充填法（見削壁充填法）

9.4.3階段充填法

（1）階段充填法的本質(zhì)

    階段充填法是將礦塊劃分成礦房與礦柱,礦房的尺寸比礦柱還小,礦房的回采是采用空場法的方式,用空場片采完礦房后,將采后的空間用充填料一次性充填,充填的目的,不同于處理空區(qū),而是要支撐上下盤圍巖,為回采礦柱創(chuàng)造條件.

（2）階段充填法的方案:

1.分段法回采礦房事后充填

2.階段法回采礦房事后充填

3.VCR法回采礦房事后充填

4.留礦法回采礦房事后充填

5.房柱法回采礦房事后充填

（3）充填工作

1.一次充填量大,充填前將礦房與其主井巷封閉

2.充填采用膠強充填

3.充填前檢查封閉情況和濾水情況;

4.充填采用分期分段充填,一般5-7米,濾清后放水

5.充填后要長時間養(yǎng)護(hù).

（4）評價

1.回采效率高

2.充填量大,效率高;

3.回采與充填互不影響;

4.封閉濾水工作量大

9.4.4方框支柱充填采礦法

9.4.4.1全面回采方案

      礦塊沿礦體走向布置，礦塊面積較大，在礦塊全斷面上用方框拉底回采。礦體沿走向較長時，可每15 - 20m 劃分一個采區(qū)，由下而上逐臺開采；采場內(nèi)一般先采靠近上盤的礦石，待全面控制了上盤后，再開采靠近下盤的礦石。

9.4.4.2豎分條回采方案

1 -充填天井；2 -盤木溜礦井，3 -底柱，4 -沿脈運輸平巷，5 -回風(fēng)平巷，

6 -方框內(nèi)人行道，7 -木板溜礦井；8 -未充填方框；9 -已充填方框，

10 -穿脈平巷，11 -豎分條

9.4.4.3短礦塊回采方案

       短礦塊回采方案的特點是把礦體在水平面上劃分為（4 - 6 ) ×（4-6）格方框。短礦塊之間一般采用對角式開采順序、相鄰礦塊間的超高應(yīng)大于4- 6 臺方框。每個短礦塊也應(yīng)有獨立的運礦、人行、通風(fēng)、充填等系統(tǒng)。若充填天井難以掘進(jìn)，支護(hù)材料、充填料也可從相鄰短礦塊運來。

9.5充填理論

9.5.1充填料的要求

1.就地取材,來源豐富,價格便宜.

2.具有一定的強度和化學(xué)穩(wěn)定性

3.脫水速度快,無毒,干火災(zāi)

4.不含有用成份,容易輸送.

9.5.2充填料的性質(zhì)

1.化學(xué)性質(zhì)

2.強度

3.沉縮率

4.適水性

9.5.3充填體的作用

1.支撐上下盤圍巖,防止片幫和冒落

2.改變礦柱受力狀態(tài),提高礦柱承載能力

3,作為回采工作臺

4.防止火災(zāi)的發(fā)生

9.5.4充填料的輸送的性質(zhì)

1.兩相流:固體物料和液體物料的混合物

2.砂漿重率:單位體積砂漿的重量.

3.砂漿濃度:固體物料占充填料總重量的百分?jǐn)?shù)

4.砂漿粘性:吸附水的性質(zhì)

5.管道阻力:靠近管壁阻力大.

6.充填倍線:充填管線長度與垂直高度的比值.

9.5.5常用設(shè)備

水力旋流器,攪拌機,砂漿泵,噴射機,射流制漿槍

9.5.6充填系統(tǒng)

1.干式充填系統(tǒng)

來源地    破碎   地面運  下井  井下運    充填井  采場

2.水力充填

來源地   破碎   地面運  砂倉  水力制漿  下井(管內(nèi))      井下運   采場充填   脫水  排水

3膠結(jié)充填

水泥倉     計量     

   水         計量         制漿機      砂漿機

  砂倉       計量

碎石倉      計量        運輸                   攪拌

       

運輸         充填