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充填采矿法

作者:xinlongtiangu    来源:{db:出处}    发布时间:2021-09-14 10:30    浏览量:

                                                                              充填采矿法

      用充填采矿法回采矿体时,也是将采区划分为矿房和矿柱两个步骤回采,先采矿房,后采矿柱。其特点是随回采工作的进行,用充填材料将回采后的空间允填起来。充填料的作用有两个方面:一是维护矿房的上下盘围岩;二是形成工作台,工作人员站在充填料上面进行凿岩、爆破、出矿等工作。这种采矿方法主要用于:

① 矿石稳固而围岩不够稳固;

② 地表不允许崩落;

③ 开采稀有、贵重金属或高品位富矿,要求损失率、贫化率小;

④ 矿床有自燃发火危险;

⑤ 矿体倾角一般在50°~60°以上。

(一)水砂冲填采矿法:

1.概述

由于生产的不断发展,允填采矿法也有新的改进。近年来,我国地下金属矿山使用水砂充填采矿法的逐渐增多。水砂允填法的实质是借助水力沿管道系统,将允填材料输送到回采工作面进行充填。

2.典型方案

 

一个典型方案。该矿的矿床为急倾斜、极厚矿体的铜矿,品位很高,矿石为含铜磁铁矿,坚硬而稳固。围岩为矽卡岩、大理岩和花岗闪长岩等,属中等稳固。地表有湖泊,不允许崩落。根据上述特点,采用水砂冲填采矿法。

采区划分和构成要素为在每个阶段上划分若干个采区。当矿体厚度大于10~12m时,采区垂直矿体走向布置;当矿体厚度小于10~12m时,采区则沿走向布置。每个采区又划分为矿房和矿柱,当采区垂直走向布置时,矿房宽度为7m,矿柱宽度为9m。矿房顶柱厚为4~6m,底柱高为5~7m,阶段高度为60m。

3.采准切割工作

采准包括掘进穿脉巷道、采场充填井、放矿闸门硐室、拉底巷道以及拉底水平以下的放矿溜井和滤水进风行人井等。

穿脉巷道掘进在矿房及间柱的分界线上,以兼顾矿房与矿柱两者回采的需要。穿脉巷道主要起运输矿石并兼以探矿作用。其断面为2.4m×2.75m,铺设有单轨。

充填天井按设计要求沿矿房长度每隔30~40m设置一个。充填井原则上应位于采场中央,以便等距离地充填整个采场。充填井规格有两种:用吊罐法施工时,其断面为1.8m×2m;用普通法掘进时,其断面为1.8m×1.5m。充填井分两格,即分梯子间与充填管子间。充填井主要用来下放充填料和作回风用。

人行滤水井主要用作行人、滤水、进风和提升材料设备等。根据安全生产的要求,一个采场至少设有两个人行滤水井,当采场很长时,还应设立两个以上。滤水井的断面为1.8m×1.8m,应分成两个格:一格为梯子间,一格为提升材料间。

溜矿井主要作为放矿用,其断面规格为1.5m×1.5m和1.8m×1.5m两种。它的断面尺寸应大于允许最大块度的3倍。溜矿井下部安装有单缸或双缸的扇形风动闸门。

人行滤水井和溜矿井在采场内应间隔布置,便于人行、滤水和出矿工作。

切割工作就是在底柱之上,沿矿房长轴方向掘进拉底巷道(切割巷道),联通各滤水井和溜矿井、然后以该巷道为自由面,进行扩帮,将矿房底部全部拉开,形成高2.0m的拉底空间,再进行挑顶2.5~3.0m。将矿石全部运出后,砌筑钢筋混凝土底板,其厚度为0.8~1.0m,要求混凝土标号为100~150号。

4.回采工作

该矿采用上向水平分层的回采方式,分层高度为2.0m,矿石稳固时,可以增加采高达4~5m,即连续回采两个分层后再进行充填。这样可以减少辅助作业时间,提高劳动生产率。

凿岩用凿岩机,打向上炮孔崩矿,孔深1.6m。崩下矿石后,再用凿岩机打水平炮孔进行压顶,高度为1m,既增加了落矿高度,又保证了采场的规格和稳定性。

5.矿石运搬

每个采场设有一台气动装运机出矿。这种装运机在充填法采场装运灵活、速度快、功效高、能力强,特别是矿石装得比较干净,节省大量人工劳动,深受工人欢迎。目前井下ZYQ-14装运机出矿平均台班工效可达80~90t,ZYQ-12台班出矿可达60t。为了进一步提高装运机出矿效率,应尽量减少大块产出率,加强底板铺面质量管理,搞好装运机的维修与保养工作。当采场出矿完毕后,将装运机吊挂在采场顶板上或转移到邻近采场,以便进行充填作业。

6.采场通风

新鲜风流从滤水井进入采场,炮烟和污浊空气经充填天井排到上部回风平巷经风井抽到地表。这种采准布置通风条件较好。

7.充填工作

一个分层崩下的矿石,全部出完后,采场形成4~4.5m的空间,开始进行充填。充填工作包括砌筑护壁、浇注人行滤水井和溜矿井、水砂充填以及浇注混凝土底板和隔墙等。

(1)砌筑预制块:为了保证矿柱的顺利回采,在采场充填前要浇注混凝土隔墙(也称护壁)。过去在浇注混凝土时要架设木模板,现改为砌筑混凝土预制块代替木模板,节省大量木材。

混凝土预制块规格为300m×200m×500mm,每块重21kg。隔墙厚度不小于0.6m。为了防止已砌好的混凝土预制块墙被充填料压倒,在预制块墙与矿壁间每隔5~7m加砌混凝土预制块横撑进行加固。

(2)加高顺路天井:在混凝土砖墙施工的同时,加高顺路行人井与溜矿井。加高的高度为2.0m,顺路井内檗架设3cm厚的木模板,外砌混凝土预制块。木模板与所砌混凝土预制块之间留0.2~0.3m的空隙,以便浇灌混凝土。滤水井取0.2m,溜矿井取0.3m。滤水井在砌筑预制块时,每边需留1~2个滤水孔,在水砂允填时,将这些孔用1~2层草袋堵住,待充填后滤水。等充填完毕水滤出后,再用混凝土浇灌木模板与混凝土块之间的空隙。这种滤水措施简易可靠,但只适用于滤水性能好的充填料如炉碴。铜录山矿是采用炉碴充填的。

(3)炉碴充填:在进行水砂充填前必须做好一切准备工作,包括安装充填信号、接管、放水试管等。采场充填管是用4英寸的普通钢管。充填方式采用前进式,即由充填天井向矿房两端前进式充填,这样充积的炉碴堆可以作为采场架设允填管子的支架,边充砂边往前接管子,同时也便于作业人员工作。炉碴充填高度为1.8~1.9m。充砂能力每小时达40~45m3。充砂浓度为40%左右。炉碴充填完毕后,采场中所充炉碴面总是高低不平,因此还需要进行人工平场,劳动强度大,应实现平场机械化。这是一个重要的研究课题。

(4)浇灌混凝土:在地表设置混凝土搅拌站,混凝土制备好后,运送至地下,经采场充填井由管路下放到采场,用矿车运到浇灌地点。在混凝土隔墙中,浇灌混凝土的厚度为0.4m。

混凝土底板的作用是将崩落的矿石和允填料隔开,也是减少矿房回采中矿石损失和贫化的一个必要措施。同时也是为装运机创造良好的出矿条件,有利于提高装运机的出矿效率。混凝土底板厚度为0.15~0.2m,此厚度只要保证崩矿时不被打坏即可。

浇灌混凝土隔墙、底板以及顺路井均应同时施工。混凝土施工完毕后,还要经过一定的养护期,达到一定强度后才能开始作业。

8.水砂充填采矿法评价

充填材料采用水力管道输送,简化了工艺和设备,提高了冲填能力并降低了充填成本。水砂充填的充填体较致密,抗压强度大,能较有效地控制矿山压力和防止围岩移动。如果用选厂的尾砂作充填材料,不仅价格便宜,材料来源广,而且还可以减少尾砂堆积的设施,减少占地面积。因此,只要条件允许,应尽量利用尾砂作充填料。从我国金属矿山应用这种采矿方法的发展趋势来看,尾砂允填的应用更加广泛。

水砂充填采矿法也存在不少缺点,如充填料的制备工作和充填设施工程比较复杂,增加了充填用水、井下脱水、排水的设施等。另外,泥砂污染巷道和清理水仓工作繁重。今后应进一步简化充填料制备工艺,提高凿岩和运搬机械化水平,改善脱泥、脱水及排水的管理,以及寻求有效的接顶工艺。

根据我国使用水砂充填法的矿山实践,认为回采工艺复杂主要是由砌筑隔墙引起的,这项工序体力劳动强度大、效率低。若用胶结充填法回采矿柱,形成人工混疑土矿柱,代替砌筑隔墙和留矿柱,然后用水砂充填回采矿房,这样就简化了工艺,提高了生产效率。

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