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缓倾斜极薄矿脉采矿方法新突破
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第二篇 采矿方法——充填法
第二篇：采矿方法基本内容 第五章 空场采矿法 第六章 充填采矿法 第七章 崩落采矿法 第八章 地下矿无轨采矿设备 第九章 采矿方法选择与单体设计第六章 充填采矿法6.1 概述 6.2 单层充填采矿法 6.3 上向分层充填采矿法 6.4 下向分层充填采矿法 6.5 嗣后充填采矿法 6.6 充填技术第六章 充填采矿法6.1 概述1）基本特征：??在回采过程中，按照回采工艺的要求，用充填料回 填采空区的采矿方法叫充填采矿法； 充填体起控制采场地压，支撑围岩，减少、延缓和 阻止采后空区围岩的破坏和移动的作用； 可以有效回收矿柱，且处理废料，保护环境。?第六章 充填采矿法6.1 概述2）使用条件：不允许围岩崩落以及矿石品位高、矿床价值大。3）应用情况：??30年代有色金属矿约占50%，60年代约占4.3%；黄 金矿山占31%； 80年代，加拿大占35-40%，日本占43%。第六章 充填采矿法6.1 概述4）优点：????支护岩层，控制采场地压活动； 防止地表沉陷，保护地表地物； 提供继续向上回采的工作平台（类似于留矿法功 能）； 改善矿柱受力状态（由单轴受压变为三轴受压）， 保证最大限度的回收矿产资源；第六章 充填采矿法6.1 概述? ? ? ?保证安全回采有内因火灾危险的高硫矿床； 控制深井开采岩爆，将低深部地温； 保证露天、地下联合开采时生产的安全； 处理固体废料，保护环境。第六章 充填采矿法6.1 概述5）典型方案：?? ? ?单层充填采矿法上向分层充填采矿法 下向分层充填采矿法 嗣后充填采矿法第六章 充填采矿法6.2 单层充填采矿法1）基本特征：??矿块的回采按矿体全厚向前推进，在岩石顶板下的 回采空间作业； 当回采工作面推进一定距离后，除保留继续回采所 需的工作空间外，其余空区用隔墙进行密闭，用充 填处理空区并控制地压。第六章 充填采矿法6.2 单层充填采矿法2）适用条件：? ? ?矿石和围岩（顶板）稳固性较差； 矿体倾角＜30°； 矿体厚度＜2m。顶底柱：无工程； 间 柱：无间柱； 矿房内：上山作为最初回采的工作面；切割巷道用 于行人、通风、卸水、出矿。3）结构（图6-1）：? ? ?图6-1 单层充填采矿法 1-注砂管；2-充填管；3-上阶段脉内平巷；4-半截门子；5溜矿井；6-切割巷道；7-帮门子；8-堵头门子；9-半截门子； 10-木梁；11-木条；12-立柱；13-砂门子；14-横梁； 15半圆木；14-脉外巷道第六章 充填采矿法6.2 单层充填采矿法4）采准切割：? ? ???阶段运输巷：下盘脉外单一沿脉布置； 行人溜矿井：双格溜井 一格溜矿一格行人通风； 切割巷道：脉内沿脉布置； 上 山：从切割巷道掘进； 上部脉内平巷：回风 行人 下放充填料。第六章 充填采矿法6.2 单层充填采矿法5）回采充填工作：?? ?钻孔：沿走向全面推进一次全厚回采，以切割平巷 为自由面，以上山为工作面，打水浅孔； 爆破：逆倾向以宽1.2m 的小断面推进； 出矿：采用人力或电耙，将矿石运搬进溜井，两步 耙矿；第六章 充填采矿法6.2 单层充填采矿法■■ ■■支柱：支柱须紧跟工作面，落矿后立即支护； 最大悬顶距4.8m，充填步距2.4m，控顶 距2.4m，支柱间距0.7-0.9m，排距1.2m； 撬毛：通风后进入采场注意顶板撬毛安全工作, 充填准备：清理待充场地，建滤水密闭结构，架 设充填管道具体是架设帮门子，堵头门 子，半截门子； 充填：逆倾斜分段采用水砂充填，先自下而上分 段拆除立柱，再分段进行充填。第六章 充填采矿法6.2 单层充填采矿法6）评价：?? ?该法适用于顶板岩石不稳固而又不允许陷落的微倾 斜和缓倾斜薄矿脉； 矿石回收率高，贫化率低； 回采工艺复杂，矿块生产能力低，回采工效低，采 矿成本高。第六章 充填采矿法6.3 上向分层充填采矿法1）基本特征（图6-2）：??? ?通常将矿块划分为矿房和矿柱，先采矿房，后采矿 柱； 矿房自下而上分层回采，依次充填以维护上下盘围 岩，并创造不断上采的作业条件，矿房回采到最后 一个分层时，进行接顶充填； 矿柱在采完若干矿房或全阶段后，再进行回采； 目前该方法占我国充填法的60%。图6-2 分层充填采矿法第六章 充填采矿法6.3 上向分层充填采矿法2）主要工艺：???该法为工作面循环作业，凿岩爆破、出矿、充填和 护顶完成一个循环后，进行下一分层的循环； 回采空间和范围可以控制，人员设备在暴露的顶板 下作业，需有效地控制顶板； 可以使用任何充填料进行充填。第六章 充填采矿法6.3 上向分层充填采矿法3）适用条件：?? ?一般适用于矿石稳固、围岩不稳固的倾斜和急倾斜 矿体； 能适应形态不规则、分支复合变化大的矿体； 且矿体的损失、贫化率低，是一种适用范围广的充 填采矿法。第六章 充填采矿法6.3 上向分层充填采矿法4）基本方案：沿走向布置采场 垂直走向布置采场 点柱式上向分层第六章 充填采矿法6.3 上向分层充填采矿法（1）沿走向布置采场上向分充填法： ? 当矿体厚度小于10-15m时，沿走向布置矿块，矿房 长度30-60m(图6-3)，大者可达100-300m，如红透山 铜矿沿矿体走向长180m(图6-4) ； ? 长采场可以实现回采工作的平行作业，充分发挥设 备效率，提高矿石回收率。图6-3 沿走向布置采场上向分层干式充填法 1-阶段运输平巷；2-回风巷道；3-充填天井；4-放矿溜井； 5-人行通风天井； 6-联络道；7-隔墙；8-垫板；9-电耙绞车； 10-顶柱；11-底柱；12-充填料；13-崩下矿石；14-炮孔图6-4 红透山铜矿机械化水砂上向分层充填法 1-采区斜坡道；2-采场联络道；3-充填天井；4放矿溜井；5-滤水井； 6-尾砂；7-隔墙；8-砼 垫层；9-充填管；10-废石堆垫斜坡道第六章 充填采矿法6.3 上向分层充填采矿法（2）垂直走向布置采场上向分充填法： ? 当矿体厚度大于 10-15m 时，沿矿体走向划分矿房和 矿柱,采场垂直矿体走向布置(图6-5a、b)； ? 第一步回采矿房，用胶结充填料充填，第二步回采 间柱； ? 该方案适合于厚及特厚的高品位矿床，矿石损失贫 化小，可以使用无轨铲运机出矿(图6-6、7)。图6-5a 垂直走向布置矿块上向分层水力充填法 1-顶柱；2-充填天井；3-矿石堆；4-人行滤水井； 5-放矿溜井；6-主副钢筋；7-人行天井联络道； 8-沿脉巷道；9-穿脉巷道；10-充填体；11-脉外巷道图6-5b 垂直走向布置矿块上向分层胶结充填法 1-下盘肪外平巷；2-装矿横巷；3-胶结充填体； 4-溜井；5-行人天井；6-充填回风井图6-6 凡口铅锌矿机械化上向分层充填法I川脉 D3tb 四分段出 矿 溜 井川脉矿界天a三分段 炮孔 二分段天井a井矿体 充填体 底柱40m6m硐室充填体一分段底柱川脉8mD3tb脱水井a川脉III矿石线界 溜井 川脉 脱水井III- I采场界线II- II8m图6-7 新桥硫铁矿机械化上向分层充填法2 3 4 5 671778910111213第六章 充填采矿法6.3 上向分层充填采矿法（3）点柱式上向分层充填法： ? 用于回采矿岩比较稳固，品位不很高的连续厚大倾 斜倾矿体(图6-8、9）； ? 可垂直或沿走向布置采场，矿块间留4-6m临时带状 矿柱，矿房内留规则或不规则的点永久性柱，直径 为5-8m； ? 全部作业采用无轨自行设备，回采效率高。图6-8 脉外溜井斜 坡道布置点柱式上 向分层回采 1-分段巷道； 2-斜坡道； 3-溜矿井； 4-采场联络道； 5-通风排水平巷； 6-点柱； 7-阶段运输平巷； 8-顶柱图6-9 点柱式上向 分层回采立体图第六章 充填采矿法6.3 上向分层充填采矿法5）结构参数：??布置方式：垂直走向、沿走向； 矿房水平面积：300-500m2； 矿岩稳固性 阶段生产能力，及可布矿块数 使用的设备第六章 充填采矿法6.3 上向分层充填采矿法?阶段高度：一般30-60m； 勘探类型天井的掘进和维护 溜井的矿石通过量第六章 充填采矿法6.3 上向分层充填采矿法?矿柱尺寸： 间柱尺寸取决于矿岩稳固性，当间柱用充填法 回采时，取7-10m； 薄矿脉可以不留间柱，矿房之间浇注砼隔墙； 为降低损失贫化，可构筑人工底柱和假巷，在 运输平巷顶板只留2-3m厚的底柱； 上部巷道需保护时，留顶柱3-5m。第六章 充填采矿法6.3 上向分层充填采矿法6）采准工作：（1）采准布置： ? 脉内采准系统：开采急倾斜和缓倾斜薄矿体； ? 联 合 采 准：开采厚大矿体，采用脉外平巷与独 头横巷相结合或环形采准方式； ? 斜 坡 道：采用无轨设备时，采用下盘斜坡道 和溜井或服务性提升井和溜矿井为 主的采准方式。第六章 充填采矿法6.3 上向分层充填采矿法（2）采准巷道： 含沿脉平巷、天井、充填井、溜矿井、分段平巷等。 运输平巷：为便于探矿和出矿，单一采准的沿脉平 巷可靠矿体上下盘沿脉掘进，断面2.1×2.5m2； 人行通风井：一个矿块至少要两个人行通风井； 人行滤水井：顺路架设，内设人行梯，外设滤水材 料，担负滤水面积为200m2（图6-10）；200间隙50mm木板条图6-10 人行滤水井200第六章 充填采矿法6.3 上向分层充填采矿法充 填 井：用于回风、下放充填料或人行； 溜 矿 井：脉内溜井顺路架设，可考虑与人行井、 滤水井共用，每矿房要布置两个溜矿井；电耙出矿 时，断面φ2m，铲运机出矿时，断面φ2-2.5m；溜 井可采用钢筋砼预制件或钢溜井形式(图6-11) ；采 用大型出矿设备时，考虑采用脉外布置溜矿井； 分段平巷：用于机械化斜坡道采准的方式，沿走向 布置，同时服务于上中下三个分层。(a)图6-11 溜矿井结构图 a-预制砼溜井图；b-钢溜井图（b）第六章 充填采矿法6.3 上向分层充填采矿法7）切割工作：?? ?从联络道掘进拉底巷道与溜矿井相通，然后沿矿体 全厚切开，铺设钢筋砼层； 从运输平巷或穿脉全面拉开，后挑顶至6m高; 浇注砼巷道，构成底柱：钢筋网度300×300mm，主 筋φ12mm，副筋φ8mm，设间距0.3-0.7m的双层钢 筋(图6-12)。图6-12 钢筋砼底板结构图 1—主钢筋；2—副钢筋第六章 充填采矿法6.3 上向分层充填采矿法8）回采作业：分层崩矿回采，分层空间保持2-2.2m；每层作业循环 相同：崩矿、通风、护顶、出矿、充填准备、充填、 浇砼底板等；最后进行充填接顶。第六章 充填采矿法6.3 上向分层充填采矿法崩矿： 可采用上向孔或水平孔；国内常用01-43、01-45、 YSP-45型钻机打孔，φ43-45mm，孔深1.6-2m，孔 距0.8-1.2m； 国外多用凿岩台车打孔，深3-5m； 每个分层以充填井为自由面分2-3次爆破； 国内常用先打上向孔挑采，再打水平孔压采。 通风： 新鲜风流从阶段运输平巷→顺路天井→分层工作面 清洗采场；污风从充填回风天井→充填回风平巷→ 回风井。第六章 充填采矿法6.3 上向分层充填采矿法护顶： 可用锚杆、金属网、锚索加喷浆支护。 出矿： 多采用电耙、装运机和铲运机出矿。 充填准备： 包括架设顺路天井、溜矿井等，接长采场充填管道， 砌筑砼充填隔墙等。第六章 充填采矿法6.3 上向分层充填采矿法充填： 干式充填时，用矿车将充填料运至充填天井卸载， 充填料自溜入采场，用电耙或铲运机整平； 水力充填时，先放清水冲洗疏通管路10-15min，再 由远而近向滤水井，充填料要低于人行滤水井和溜 井口50-100mm，避免充填料从井口溢流和跑砂。第六章 充填采矿法6.3 上向分层充填采矿法浇砼底板： 待充填水渗透出采场后，先平整充填场地，然后铺 0.15-0.3m厚的砼地板。 减少无轨设备轮胎磨损，提高出矿效率； 减少粉矿的损失和矿石贫化。第六章 充填采矿法6.3 上向分层充填采矿法充填接顶： 矿房全部回采结束后，进行接顶充填；多采用分区、 分次加压输送充填料，即在接顶层分区段构筑隔墙， 先充1-2次，让充填料沉缩后，再用砂浆泵泵送充 填料强行灌入接顶的缝隙中，以利于提高接顶的密 实性。 新桥硫铁矿充填实践证明，充填接顶率达50%时， 即可对顶板岩层地压起到良好的控制作用，从而突 破了过于强调100%充填接顶的传统观念。第六章 充填采矿法6.3 上向分层充填采矿法9）发展方向：（1）简化工序，缩短分层回采周期，提高能力 ? 提高分层回采高度； ? 采用尾砂胶结充填工艺。 （2）简化矿块回采步骤，强化无轨机械化开采 ? 构筑高强度人工底柱或人工钢筋砼隔板，研制完 善的砼施工机械； ? 应用长采区机械化上向分层充填法，结合锚固技 术，保证采场安全。第六章 充填采矿法6.3 上向分层充填采矿法（3）大力采用先进技术 ? 应用合理的回采方案：采用盘区机械化上向分层 充填法开采厚大富矿体，脉外斜坡道采准，实现 凿岩出矿充填平行进行，有利于设备、材料、人 员调运，方便设备维修保养，改善作业条件； ? 寻求来源丰富、且符合技术要求的充填料，研究 制备简单、输送方便、易于自动控制的充填系 统，缩短充填时间，提高采矿强度；第六章 充填采矿法6.3 上向分层充填采矿法??实现采、装、运及服务性工作的综合机械化； 采用先进的测试仪器，对充填体性质和作用加 强室内模拟和现场观测，提出合理的充填体尺 寸。第六章 充填采矿法6.3 上向分层充填采矿法10）方案评价：（1）适用条件 ? 适用于矿石品位高、价值高的贵金属和稀有金属 的矿体开采； ? 矿体上下盘岩石中等稳固或稳固性稍差； ? 矿石中等稳固或中等稳固以上的急倾斜中厚至极 厚矿体及多层矿体。第六章 充填采矿法6.3 上向分层充填采矿法（2）优点 ? 使用的回采方案多，机动灵活，适应多种开采技 术条件的需要； ? 损失率和贫化率低； ? 使用自行设备，采场生产能力大； ? 采准切割简单； ? 木材消耗量少。第六章 充填采矿法6.3 上向分层充填采矿法（3）缺点 ? 回采工艺复杂，部分工作劳动强度大； ? 常规设备能力低； ? 成本高； ? 排泥费用高。第六章 充填采矿法6.4 下向分层充填采矿法1）基本特征：??用于开采矿石很不稳固或矿石和围岩均很不稳固、 矿石品位或价值很高的有色金属或稀有金属矿； 从上往下分层回采和逐层充填，每分层的回采工作 是在上一分层人工假顶的保护下进行；第六章 充填采矿法6.4 下向分层充填采矿法回采分层为水平的或与水平成4°-10°(胶结充填) 或 10°-15°(水力充填)倾斜； ? 倾斜分层主要是为了充填接顶，同时也有利于矿石 运搬，但凿岩与支护作业不如水平分层方便； ? 可用常规设备或无轨设备回采出矿，可用水砂充填 或胶结充填，但不用干式充填 。?第六章 充填采矿法6.4 下向分层充填采矿法2）回采方案：壁式下向分层充填：以充填体假顶暴露面积较大的 长工作面，自上而下回采分层(图6-13)； 进路下向分层充填：将矿块划分为若干分层，从充 填体假顶暴露面积小的进路工作面，自上而下回采 每一分层(图6-14)。图6-13壁式下 向分层充填 1-钢筋混凝土 假顶；2-尾砂 充填体；3-人 行天井；4-分 层切割平巷； 5-矿石溜井； 6-阶段运输平 巷；7-壁式工 作面图6—14 进路下向分层充填 1—巷道回采；2—进行充填的巷道；3—分层运输巷道； 4—分层充填巷道；5—矿石溜井；6—充填管路；7—斜坡道第六章 充填采矿法6.4 下向分层充填采矿法3）矿块构成要素：???阶段高度：30m-80m； 进路长度：电耙出矿时，25-50m(图6-15)；无轨设备 出矿时，100-300m (图6-16) ； 进路尺寸：普通进路(2×2)m2-(3×3)m2；高进路 (4×4)m2；六角开断面上顶宽3m，下底宽 3m，腰宽5m；图6-15下向分层进路充填法 1-横巷；2、4-下盘人行天 井；3-回采进路；5-第四分 层道；6-上盘通风天井； 7-出矿电耙绞车；8-分层巷道；9-下盘溜井；10-分层道出矿电 耙绞车；11-充填天井；12-充填小井；13-充填耙道；14-扩帮炮 孔；15-充填平巷；16-充填用人行材料井；17-电耙；18-压顶炮 孔；19、20-上下盘阶段平巷；21-横巷；22-切割平巷图6-16下向分层进路充填法 1-阶段平巷;2-横巷;3-切割 平巷;4-回采进路;5-充填平 巷;6-溜井;7-充填天井;8斜坡道;9-通风沟;10-充填 管道;11-隔墙;12-铲运 机;13-凿岩台车第六章 充填采矿法6.4 下向分层充填采矿法4）采准切割工作（1）采准布置方式 脉内采准:适于矿体比围岩稳固的中小急倾斜矿体； 脉外采准:适于厚大矿体，围岩比矿体稳固的情况； 联合采准:在脉外采准的基础上，为缩短运矿距离， 增设脉内溜井，以提高采场出矿效率。第六章 充填采矿法6.4 下向分层充填采矿法（2）采准工程(图6-15) 上下盘沿运输平巷19、20 穿脉21上盘天井通风行人 下盘天井出矿天井 主充填平巷15 充填横巷13天井上段顺路架设， 通风、行人、上料第六章 充填采矿法6.4 下向分层充填采矿法（3）切割工程(图6-15) 分层横巷8 切割平巷22 充填小井12 砼耙道坡度为5°，以提高耙运效率。第六章 充填采矿法6.4 下向分层充填采矿法5）回采工作（1）分层回采顺序(图6-15) ： 第一层为预备层，各进路间隔回采，先采单数进路 Ⅰ(2m高×3m宽)； 待单数进路回采结束，平整各进路和分层道底板， ***吊挂锚杆，撤出全部设务，封闭溜井，架设顺 路天井模板，充填已采进路和分层道；第六章 充填采矿法6.4 下向分层充填采矿法第二层进入正常生产，先在第一分层道下面从下盘 溜井至上盘天井掘进一 2m×2.5m 的分层道，而后回 采双数进路，其断面4m×4m，进路坡度8°-10°。第六章 充填采矿法6.4 下向分层充填采矿法（2）进路回采方式： 进路回采第一步是掘进切割平巷 22(2m×2m) 至进路 尽头，再上掘一直径 0.8m 的充填小井 12 ，与上水平 的充填横巷1贯通，形成回采通风系统； 进路回采包括崩矿、通风、出矿、进路支护、铺设 假顶和充填；第六章 充填采矿法6.4 下向分层充填采矿法（3）回采循环： 崩矿： YT-25 型凿岩机， 2 ＃岩石炸药，浅孔扩帮将 切割巷道挑顶至4m×4m； 通风：通风时间达40min； 出矿： 28Kw 的电耙 17 将进路中的矿石耙运至分层集 矿道，再用分层道中的 30Kw 的主电耙 10 转运至下盘 溜井；国外多用小型铲运机与运矿卡车出矿；第六章 充填采矿法6.4 下向分层充填采矿法支护：架间隔棚子； 假顶：隔离充填体，承受上部充填体的压力，保护 下部分层矿体安全回采；主要有锚杆吊挂人工假顶 (图6-17、18)和预埋木梁人工假顶(图6-19)；图6-17龙首矿吊挂锚杆钢筋砼假顶图6-18 Kristineberg 矿锚杆吊挂人工假顶 1-回采进路;2-矿体; 3-吊挂假顶;4-金属锚 杆;5-金属网;6-胶结充 填体图6-19 预埋木梁人工假顶第六章 充填采矿法6.4 下向分层充填采矿法充填：充填前应在进路端部砌筑脱水砂门(图6-20)， 再后退下放充填料 ( 图 6-21) ；当进路采场长度大于 50m时应设两道砂门，分段充填；充填地点与卸料口 不宜大于5m距离。图6-20 脱水砂门结构 a—砖砌的脱水砂门；b—预制混凝土构件的脱水砂门 3—50mm×50mm的条木；2—50mm×20mm的条木；3—30mm×15mm 条木；4—旧麻布袋；5—30mm×15mm条木；6—混凝土墙；7— 混凝土预制砖；8—红砖；9—充填管；10—泄水管图6-21 充填工作面布置示意图 1—木塞；2—竹筒；3—脱水砂门；4—矿块天井；5—尾砂充 填体；6—充填管；7—混凝土墙；8—人行材料天井；9—钢筋 混凝土底板；10—软胶管；11—楠竹第六章 充填采矿法6.4 下向分层充填采矿法6）金川公司龙首矿下向六角形进路胶结充填 采矿法(图6-22) ：六角形进路是采用仿生学原理，将正方形断面进路 改为六角形断面，使采空区混凝土充填体呈蜂窝状 镶嵌结构，从而改变其受力状况，提高了稳定性， 有效地控制了地应力作用（图6-23）。11 9 10II 12I13 12 11 3150m1 2 4IIIIII4 1410 765100m15151415II I--II II--II8 9 10 7 6 5 1 4 3 21-分斜坡道2- 分段联络道 7- 分层道3-分段道4-溜井5-溜井联络道6- 分层联络道 10-川脉回风充填道8-下盘贫矿9- 回风充填小井 12- 下盘沿脉回风充填道11- 1150水平穿脉13- 1150水平沿脉运输巷道14- 1000水平运输巷道15- 1000水平上、下盘沿脉运输巷道III--III图6-22 金川集团公司龙首矿下向六角形 进路胶结充填采矿法示意图图6-23 龙首矿六角形进路采场照片第六章 充填采矿法6.4 下向分层充填采矿法7）发展方向：增大进路规格；采用新型假顶，改善铺设方法；大力推广应用无轨自行设备第六章 充填采矿法6.4 下向分层充填采矿法8）评价：（1）适用条件： ? 开采矿岩都不稳固； ? 回采地压活动大，致使开裂的矿柱。第六章 充填采矿法6.4 下向分层充填采矿法（2）优缺点： ? 矿石损失率4-5%，贫化率8-10%，均较低； ? 在完整的假顶下作业，工作安全； ? 工序复杂，回采周期长，要求保护假顶，限制 一次崩矿量，采场生产能力低40-60t/d； ? 建造封闭墙耗时费料，充填转层耗时繁琐，整 个辅助作业占正常回采时间的1/4-1/3。第六章 充填采矿法6.5 嗣后充填采矿法1）基本特征：??划分矿房和矿柱，分两步骤回采，先用空场法或其 它方法回采矿房，采后一次充填，再回采矿柱； 或不划分矿房矿柱连续回采，即回采工作空间暴露 面积达到一定极限值时，充填空区控制地压活动。第六章 充填采矿法6.5 嗣后充填采矿法2）结构参数：??空场法采矿房嗣后充填时，其构成要素及参数与空 场法一样(图6-24) ； 湘西金矿采用的分条密接充填法，矿块沿走向长 40-70m，斜长50m，分条宽度6-12m(图6-25)。图6-24 堑沟装运机底部结构的采后充填法 1-堑沟；2-铲运机；3-横巷；4-运输平巷；5-斜坡道；6-凿岩 横巷；7-斜坡道折返站；8-密封壁；9-充填平巷；10-充填天 井；11-装运横巷及密闭墙；12-炮孔；13-矿柱；14-矿房图6-25 分条密接充填法（湘西金矿） 1-底盘运输平巷；2-溜井；3-电耙；4-切割上山；5-回风平巷； 6-护顶锚杆；7-滤水墙；8-充填体斜壁；9-尾砂充填体第六章 充填采矿法6.5 嗣后充填采矿法3）采准切割：??以倾斜横巷出矿的采后充填法(图6-26)为例。 采准工作包括掘进运输平巷1，倾斜横巷2，充填平 巷5，通风天井4，充填钻孔7及斜坡道10； 切割工作是在各采场的下盘矿体边界处开切槽 11。图6-26 倾斜横巷出矿的采后充填法 (无轨) 1-运输平巷；2-横巷；3-凿岩巷道； 4-通风天井；5-通风平巷；6-溜井； 7-充填钻孔；8-铲运机；9-隔墙； 10-斜坡道；11-切槽；12-风门第六章 充填采矿法6.5 嗣后充填采矿法4）回采工作：???采用凿岩台车在倾斜横巷3中钻凿倾斜扇深孔； 铲运机在3内装矿运至附近溜井6； 胶结充填料从上一分段的充填平巷，经钻孔7送入 采空区。同一分段内，分批间隔回采，先采矿房用胶 结充填，后采矿房除开始回填几米高的胶结 料外，可用干料或水砂充填，以降低成本。第六章 充填采矿法6.5 嗣后充填采矿法5）新桥硫铁矿分段空场嗣后充填采矿法(图6-27)在阶段内，将矿体交替划分为矿房和矿柱，先用 空场法回采矿柱，待整个矿块回采完毕后，一次 进行胶结充填，形***工矿柱，胶结体达到养护 时间后，在人工矿柱保护下，用同样的方法回采 矿房，矿房回采完毕后，一次进行非胶结充填。图6-27 新桥硫铁矿分段空场嗣后充填采矿法示意图 1—运输平巷；2—穿脉；3—电耙道；4—溜井；5—底盘漏斗； 6—切割天井(兼充填)；7—分段凿岩巷道；8—矿柱；9—矿房第六章 充填采矿法6.5 嗣后充填采矿法6）发展方向大力发展无轨设备 研制新型高效深孔凿岩机 采用多种充填料，大体积充填，推广新工艺第六章 充填采矿法6.5 嗣后充填采矿法7）评价：（1）适用条件 ? 任何倾角、厚度的矿体轮廓比较规则，品位适 于充填法； ? 矿岩稳固； ? 坑露同时开采； ? 有内因火灾危险的矿山等。第六章 充填采矿法6.5 嗣后充填采矿法（2）优点 ? 具有上向分层充填法和空场法的优点； ? 消除了上向分层充填的某些复杂工艺，缩短时 间，提高采矿强度； ? 回填空区，提高矿石回收率；第六章 充填采矿法6.5 嗣后充填采矿法（3）缺点 ? 采后一次胶结充填，水泥浆骨料产生离析，引 起充填体强度不均匀； ? 充填前，电耙道封闭困难，底柱回收困难； ? 接顶充填困难； ? 中深孔落矿，易于引起充填料贫化矿石，且丢 矿严重。第六章 充填采矿法6.6 充填技术充填材料及特性 充填工艺 充填系统 充填设备 水力计算第六章 充填采矿法6.6 充填技术1）充填材料及特性（1）充填材料特性要求： ? 来源丰富，价廉物美； ? 无发火危险，不含有毒有害成分，含硫应控制； ? 具有一定强度； ? 化学性质稳定； ? 充填料的渗透速度达到 10cm/h，尾砂充填时应脱 去20μm以下的细粒部分。第六章 充填采矿法6.6 充填技术（2）充填材料分类： 干式充填料、水砂充填料、胶结充填料? 1. 2. 3.干式充填料： 适用于干式充填法，可利用井下或露天废石； 材料应为惰性，不含挥发性有害气体； 块度适合于运输要求，不超过200-300mm；使用 风力输送时，小于管径的1/3。第六章 充填采矿法6.6 充填技术? 1. 2. 3.4.水砂充填料： 尾砂、河砂、山砂、破碎砂及水淬炉炉渣等； 使用水力管道输送； 渗透性能要求10℃的渗透系数K10=7.7cm/h，我 国矿山实际情况为K10=4-19cm/h，一般认为不 低于5-7cm/h； 或尾砂中含细泥量高，应采用水力旋流器脱去20μm的细粒。第六章 充填采矿法6.6 充填技术5.粒级组成特征值加权平均粒径 d j 每组粒径的算术平均值d j ? ? d piGi / 100i ?1 n该粒径的质量百分比? 不均匀系数?1 ? d90 / d10 粗粒料，如河砂? 2 ? d60 / d10 细粒料，如尾砂第六章 充填采矿法6.6 充填技术? 1. 2.3.胶结充填料： 胶结充填体强度包括早期、中期、后期强度； 胶凝材料有325-425号水泥，替代品有火山灰类 材料，见下表； 尾砂胶结充填料，影响其强度的主要因素有水 泥含量及砂浆浓度，国内使用灰砂比1：8-1： 10，国外常用1：20-1：30，加絮凝剂可以降低 水泥离析效果；第六章 充填采矿法6.6 充填技术火山灰质材料化学成份火山灰质材料 凝灰岩 电厂粉煤灰 煤矸石 炼铁高炉渣 转炉炼钢渣 炼钢反射炉渣 炼铅水淬渣SiO2 4~73 43~56 40~15 26~42 8~20 35.5 17.6 20~23Al2O3 11~19 20~32 15~35 6~17 0.6~6 3.6 4.0 5~8Fe2O3 2.6~6.4 4~10 2~9 0.15~2 6.5~30 Fe 36 Fe 27.4 8~12CaO 2~1.4 1.5~5 1~7 38~49 42~50 7.9 20 43~46MgO 0.4~2 0.6~2 1~4 1~13Na2O+K2O 2.4~10 1~2.5 1~2.5SO3烧失量 7~163~1.53~20 12~171.9 1.37 1~2S 0.9 S 1.3 6~10烧结法赤泥活性SiO2、Al2O3高第六章 充填采矿法6.6 充填技术4. 5.细砂胶结充填料，指山砂、河砂及棒磨砂； 充填用砼，其水泥量及水灰比是影响充填体强 度及输出性能的主要因素；第六章 充填采矿法6.6 充填技术2）充填工艺（1）充填料输送方法：水力输送：在地面充填制备站，经过充填管路利 用充填倍线 N 自重输送或用泵浆水砂充填或胶结充 填材料送往井下采场进行充填；充填水是以载体形 式出现，充填结束后应滤出采场，循环利用。?第六章 充填采矿法6.6 充填技术L 充填倍线 N ? H充填管道总长度 充填管出入口间的高差L1HL3N?L1 ? L2 ? L3 ? L4 ? L5 HL2L4L5第六章 充填采矿法6.6 充填技术风力输送：一般是在井下设置充填站，制备胶结 充填或干式充填材料，再通过管路，用压气输入采 场进行充填。?机械输送：干式充填材料通过充填井下井，再转 运到采场，通过电耙或抛掷机进行充填；充填用混 凝土或通过地表搅拌，经垂直管路下井或在井下设 制备站制备，然后送到采场，再用电耙或抛掷机充 填。?第六章 充填采矿法6.6 充填技术（2）水力充填工艺：?初始摩擦剪应力流体类型确定：宾汉姆塑性体 牛顿体 伪塑性体?dv ? ? ?0 ? ? dy摩擦剪应力dv ? ?? dy粘性系数砂浆流断面 上流速梯度?0dv dy第六章 充填采矿法6.6 充填技术均质砂浆—砂浆沿管道横断面的垂 直方向无浓度梯度非均质砂浆— 沿管道横断面的垂直方向有明显浓度梯度粒径小于0.001mm,纯浆体 粒径小于0.02mm,均质砂浆 粒径大于0.02mm,非均质砂浆第六章 充填采矿法6.6 充填技术?输送牛顿非均质流充填料：目前我国绝大部分矿山的水力输送水砂充填材料 和胶结充填材料均为非均质流67-69%；粗砂的水 砂充填均为非均质流，这类低浓度的非均质流输 送水砂充填，要求充填料有较好的渗透系数，在 采场内***良好的脱水设施，使之及时脱水。第六章 充填采矿法6.6 充填技术?输送非牛顿均质流充填料：输送浆体的浓度提高到一定程度后形成均质流， 均质流输送主要用于输送尾砂充填料、尾砂胶结 充填料及细砂胶结充填料； 其优点在于可防止管路堵塞，有利于减轻管路磨 损及减少井下排水及污染；对胶结充填料来讲， 更为主要的优点是可以大为提高充填体的强度； 目前国内主要利用均质流的倍线自流输送。第六章 充填采矿法6.6 充填技术（3）全尾砂充填工艺：? 1. 2.3.4.全尾砂充填特点： 充填的难度在于细粒级尾砂的沉降与脱水； 理想条件是在地面制成高浓度均质流输送井 下，而不在井下脱水； 目前主要是用于采空区的嗣后充填； 解决溢流尾砂无法筑坝，污染环境的难题。第六章 充填采矿法6.6 充填技术?1.2.3.全尾触变流输送实例： 苏联的阿奇塞铅锌矿使用高浓度触变流全尾 砂胶结充填材料输送，全尾砂中-0.074mm粒 级含量70-100%，重量固液比80:20-83:17； 充填倍线为5-7，用直径为140mm的管路送往 井下，生产能力12m3/h； 水泥耗量从200Kg/m3减小至120Kg/m3。第六章 充填采矿法6.6 充填技术（4）块石胶结充填工艺： 空场法回采矿房后，用块石充填，再向块石 中压注水泥砂浆形成了块石混凝土；或将碎 石倒入采空区的同时，用管路输送水泥砂浆， 形成块石混凝土。第六章 充填采矿法6.6 充填技术3）充填系统(1)干式充填系统：采石场或废石场 破碎 地面运输 充填井采场内运搬、铺平采场充填天井井下运输第六章 充填采矿法6.6 充填技术(2)水砂充填系统(图6-28)：图6-28 水砂充填系 统示意图 1-砂仓;2-混合沟； 3-水仓;4-充填管; 5-采空区;6-滤水 墙;7-设排水沟的巷 道;8-沉淀池;9-水 泵;10-水管;11-地面 沉淀池;12-后水仓供 水的管路第六章 充填采矿法6.6 充填技术(3)胶结充填系统(图6-29)：图6-29 五一矿胶结 充填系统示意图 1-炉渣仓;2-电耙;3中间炉渣仓;4-电震 机;5-带式输送机; 6-球磨机;7-砂泵;8直接搅拌机;9-砂 仓;10-电耙; 11-中 间砂仓;12-电震 机;13-带式输送 机;14-充填管路第六章 充填采矿法6.6 充填技术(4)膏体泵送充填系统(图6-30)： (5)膏体自流输送充填系统(图6-31)： 将一种或多种充填材料与水进行优化组合(高 浓度)，配制成具有良好稳定性、流动性和可 塑性的牙膏状胶结体，在重力或外加力（泵压） 作用下以柱塞流的形态输送到采空区完成充填 作业的过程叫做膏体充填。图6-30 金川膏体泵送充填系统示意图图6-31膏体自 流充填工艺推 荐流程示意图第六章 充填采矿法6.6 充填技术(6)块石胶结充填系统(图6-32)： 砂浆与块石的混合方式有多种方式，如天井混 合（图6-33）、汽车内混合（图6-34）或电耙道 混合（图6-35）。图6-32 新桥硫 铁矿块石胶结 充填系统图6-33天井混 合料浆废石充 填系统示意图图6-34 汽车内混合料浆示意图 1-水泥；2-粉煤灰；3-螺旋给料机； 4-计量仓；5-搅拌筒；6-块石运输汽 车；7-给料斗；8-喷射器；9-溜槽； 10-管道井；11-充填采场图6-35 电耙道混合料浆示意图 12-皮带运输机；13-斜溜井；14-电 耙硐室；15-电耙；16-电耙道；17块石井第六章 充填采矿法6.6 充填技术(7)高水速凝胶结充填系统(图6-36)：图6-36 小铁山高水速凝充填系统示意图第六章 充填采矿法6.6 充填技术4）充填设备（1）砂仓： 金属矿山常见的砂仓有下列几种形式：砂盆、 圆形砂仓、矩形砂仓、卧式砂仓及立式饱和砂 仓(图6-37)。图6-37 砂仓图 a-砂盆;b-圆形砂仓;c-矩形砂仓图6-37 砂仓图 d-卧式砂仓;e-立式砂仓 1—放砂口；2—注砂室； 3—电耙；4—滤水口； 5—夹管阀；6—风口喷嘴； 7—溢流管第六章 充填采矿法6.6 充填技术（2）注砂室： 由头道混合沟、沉铁窝、二道箅子、二道合沟、 喇叭沟口组成 (图6-38)。图6-38 图注砂室 1—砂仓； 2—大砂口； 3—头道混合沟； 4—沉铁窝； 5—二道箅子； 6—二道混合沟； 7、8—喇叭沟； 9—头道箅子； 10—注砂室； 11—人行天井第六章 充填采矿法6.6 充填技术5）水力计算（1）固体颗粒的静水沉降速度 v s ? 颗粒在静水中由于重力作用产生自由沉降，当 颗粒处于均速下沉时的速度定义为颗粒沉降速度； ? 沉降速度越大，颗粒就越难悬浮，也就越难水 力输送，反之亦然； ? 颗粒的密度、粒径、形状以及雷诺数等对其沉降 速度有较大影响。第六章 充填采矿法6.6 充填技术流体速度m/s 雷诺数( ?D ) Re ? ?管径mm 粘性系数第六章 充填采矿法6.6 充填技术1.当Re≤1（层流运动）时，用斯托克斯公式固体颗粒密度2 ( ?s ? ?w ) vs ? 54.5d s ?水的密度固体颗粒直径第六章 充填采矿法6.6 充填技术2. 当Re=2-500（介流运动）时，用阿连公式v s ? 25.8d s {[(?s ? ?w )?w] ( ? w / ? )}21/ 33. 当Re&1000(紊流运动)时，用牛顿-雷廷格公式v s ? 51.1[d s (?s ? ?w )?w]1 / 2第六章 充填采矿法6.6 充填技术对非球状颗粒，上式中的ds应换成当量直径非球形颗粒的沉降速度修正系数表 固体颗粒形状 修正系数 一般 平均 椭圆形颗粒 0.8-0.9 0.85 多角形颗粒 0.7-0.8 0.75 长方形颗粒 0.6-0.7 0.65 扁平形颗粒 0.4-0.6 0.50第六章 充填采矿法6.6 充填技术（2）非均质流的阻力计算 1.杜兰公式清水的阻力 浆体的体积浓度i j ? i0 (1? ?Cv )mH2O / m两相流水力坡度 压力损失系数第六章 充填采矿法6.6 充填技术清水的阻力流体速度?2 i0 ? ? 2 gD管道摩擦阻力系数第六章 充填采矿法6.6 充填技术2. 金川公式固体物料的体重i j ? i0 { 1 ? 108C3.96 vgD( ? k ? 1 ) 1.12 [ ] }mmH2O / m 2 v C颗粒沉降阻力系数第六章 充填采矿法6.6 充填技术（3）非均质流水力计算步骤 已知：固体物料的粒径d、体重γk、浓度Cv，流量 Qj，充填管路系统长度L、充填站及井下采 场标高Z1、Z2，所需管径D。 计算：水力坡度ij，泵送时，选择泵及计算泵的电 机功率。第六章 充填采矿法6.6 充填技术1.计算临界流速UL输送粗颗粒? L ? ( 3 ? 4 )W 0 m / s沉降速度输送粗颗粒? L ? ( 5 ?10 )W 0 m / s第六章 充填采矿法6.6 充填技术2. 计算临界管径DL? 2 Qj ? DL?L 4然后按DL选取略小的标准管径D第六章 充填采矿法6.6 充填技术3. 查表或紊流图选择管路摩阻系数λ 4. 求流速μ? 2 Qj ? D? 45. 求水力坡度：金川公式或杜兰公式第六章 充填采矿法6.6 充填技术6. 求局部阻力hju局部阻力系数，可查表得u2 ? hju ? ? 2g7. 求总水头浆体体重?j ?j H ? ( Z 2 ? Z 1 ) ? ij ? ? hju ? ，mH 2O ?0 ?0水体重第六章 充填采矿法6.6 充填技术8. 选泵且求泵的电机功率 泵的型号按流量及总压头选择?3 ? 0QjH N? ?10 KW ?综合效率谢谢各位！
3. 削壁充填法回采 在回采时,若矿石比围岩稳固则先采围岩,若围岩比矿石稳固则 先采矿石。 削壁充填法回采工艺过程包括:落矿、矿石运搬、崩落围岩和充 填、...第十二章 充填采矿法 第十二章 充填采矿法§1 充填采矿法概述一、充填采矿法特点: 凡是随着回采工作面的推进,逐步用充填料充填采空区的方法叫做充填采矿 法。 ...(集团)公司 工艺技术规程(A 标准) 程潮铁矿 充填法采矿工艺技术规程(试行) 编号:Q/WGA0A 页数:第 1 页共 5 页 批准日期:2013 年 8 月 25 ...干式充填采矿法的技术问题分析 摘要 本文针对干式充填采矿法过程中,所要用到的溜井结构、铺垫材料、 行人天井以及人工假底底部的一些技术问题进行了探讨, 这种干式...根据所采用的充填料和输出方法不同,又可分为 干式充填采矿法、水力充填采矿法、胶结充填采矿法。 3.一般将矿块划分为矿房和矿柱,第一步骤回采矿房,第二步骤...上向进路充填采矿法说明上向进路充填采矿法是一种自下而上, 以巷道掘进的方式进行回 采,在进路掘至设计位置后并进行充填的采矿方法。它是在每一水平 分层布置...第二章 2.1 采矿方法选择 2.1.1 选择依据 采矿方法选择 (1)安全和良好的...图 2-1 上向水平分层充填法 2) 分段凿岩分段出矿嗣后充填法 (1)方案特征 ...(三)干式充填法分类: 按工作面形式不同,可分为三类,即:上向水平分层干式充填法;倾斜分层 干式充填法;削壁充填采矿法。 二、上向水平分层干式充填采矿法 (一)...了随着科学技术的进步, 充填采矿 法必将成为矿床地下开采中的最主要的采矿方法。...第一阶段为 20 世纪 50 年代的干式充填;第二阶 段为 20 世纪 60、70 年代...龙源期刊网 .cn 充填采矿法在地下金属矿山的应用推广 作者:卢伟国 来源:《中国科技纵横》2015 年第 13 期 【摘要】首先介绍了金属矿山...
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