充填采矿法课件

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1、第八章 充填采矿法 一、充填采矿法特点：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。充填采矿法也将矿块划分为矿房和矿柱两步骤回采，先采矿房，后采矿柱。矿柱回采可用填法，也可以考虑用其他方法。矿房的回采是采一分层，把矿石运出，随后充填这一层，然后再采一层，再充填一层。依此循环，直到到全矿房采完为上。一采一充或两采一充。第一节第一节 充填采矿法概述充填采矿法概述 二、充填采矿法的使用与发展情况二、充填采矿法的使用与发展情况 充填采矿法曾经在国内外地下矿山得到过比较广泛的使用，50年代初我国的地下有色金属矿山的使用比重曾经达到50%左右。但是，由于这种采

2、矿方法当时的一些突出缺点如劳动强度 大、生产效率低以及开采成本高等，逐步被一些其它采矿方法（如崩落法等）所取代，所占比重曾下降至5%左右。然而，随着人们对环境保护的重视程度的增加以及地下开采技术及装备水平的提高，充填采矿法又重新显示出其广阔的应用前景；充填采矿法不仅能够使地下采矿更加安全、矿产资源得到最大程度的回收、地表得到有效的保护，同时它还可以处理地表的许多废料，在日本超过90%的地下矿山采用了这种方法就是一个很好的例证。参考资料 我国的红透山铜矿、凤凰山铜矿、铜录山铜矿、焦家金矿、凡口铅锌矿、湘潭锰矿、黄沙坪铅锌矿等都使用充填采矿法。黑色金属矿有色金属矿1955年统计54.8%38.0%

3、1963年0.7%0.7%1970年6%7%三、充填的目的（充填体的作用）三、充填的目的（充填体的作用）1、进行地压管理、进行地压管理 利用形成的充填体进行地压管理，用的控制围岩崩落和地表下沉，并为回采工作面而创造方便条件和安全条件，保护地表建筑物，缓和大面积地压活动，恢复安全生产。2、杜绝内因火灾、杜绝内因火灾 有矿山用这种方法来预防有自燃性的矿床（内因火灾或其他灾害）。参考如我国湘潭锰矿，矿体的直接顶板为叶片状黑色页岩，崩落后在有水和空气的条件下，经3050天后发生自燃。采用充填法后，杜绝了内因火灾。3、为回采矿柱创造了条件、为回采矿柱创造了条件 矿房采完以后空场能否及时进行充填，将直接导

4、致矿柱能否进行回采。如我国凡口铅锌矿，用水平分层充填法回采了两侧均为水泥尾砂、胶结充填体的矿柱。4、为深部、水下开采创造条件、为深部、水下开采创造条件。用于深部开采，水下采矿以及预防冲击性地压。四、充填材料及其充填料的输送方法。四、充填材料及其充填料的输送方法。1、充填材料来源、充填材料来源 地表堆积的废石；掘进坑道的废石；选矿厂的尾砂；冶炼厂的炉渣；戈壁集料；从地表采石等。2、充填材料的输送方法、充填材料的输送方法 可以通过矿车或其他机械运输，也可用风力、水力输送以及钻孔输送。（五）充填采矿法分类（五）充填采矿法分类 1、按充填料的种类和充填工艺特点分类：胶结充填 可分为：非胶结充填 干式充

5、填 水砂充填 2、按矿块回采工作面的推进方向和回采工艺特点分类：上向分层充填采矿法；下向分层充填采矿法；壁式充填采矿法；削壁充填法；支架充填法。说明：说明：应该说，按照充填料的种类（充填工艺）而不是回采及充填推进方向（教材的方式）介绍充填采矿法更为清楚明了。一、主要特点一、主要特点：通常采用废石（来自地面或井下）作为充填料，利用自重或提运设备运到井下，再用其它运输方式（通常为电机车）转运到采场进行充填作业。采场充填多为电耙或人工作业，也有用铲运机或前装机进行作业的。二、典型方案：二、典型方案：见图12-1 1、结构参数、结构参数：阶段高度30-60米，矿块长度30-60米；底柱5-7米，顶柱3

6、-5米。第二节第二节 干式充填采矿法干式充填采矿法问题：该典型方案与留矿采矿法由什么异同？问题：该典型方案与留矿采矿法由什么异同？2、采准与切割：、采准与切割：采准工程主要包括充填井、人工矿石溜井、联络道（每4-6米布置一个）、以及脉内运输巷道等；切割工作主要为拉底，从脉内运输巷道上2-3米处掘拉底平巷并扩大至矿体边界，形成拉底空间。切割工作见图12-2。3、回采工作：、回采工作：从拉底空间中凿上向浅孔，以后可在爆堆或充填体上打水平孔，一次（上向孔）或分次（水平孔）爆破，分层回采，分层高度一般为1.52.0米，回采工作空间高度保持在2.02.5米左右；每一个分层的回采作业循环都基本相同，即包括

7、落矿、通风、撬浮石、矿石运搬（耙矿）、充填、浇灌混凝土隔墙及底板以及加高人工矿石溜井等。干式充填系统见图12-3。问题：为什么要浇灌混凝土隔墙和底板？问题：为什么要浇灌混凝土隔墙和底板？4、干式充填法的其它方案：、干式充填法的其它方案：上向倾斜分层干式充填采矿法 连续回采的倾斜分层充填采矿法（自行设备回采及充填作业）薄矿体倒V型干式充填法 垂直矿体走向布置矿块的干式充填法（矿体厚度较大的情况下使用）削壁（分采）充填采矿法（极薄矿体）能看出这种回采工艺存在什么问题吗？能看出这种回采工艺存在什么问题吗？The purpose of mechanized cut and fill mining is

8、 to safely extract relatively high grade ore from an irregular orebody with minimum dilution.此为原辽宁金州石棉矿采矿方法典型方案 5、干式充填法的评价及使用条件、干式充填法的评价及使用条件 优点优点：充填料来源广泛、对充填料的要求不高、充填系统及充填工艺简单、设备投资少等；缺点缺点：劳动强度大、生产条件差、生产效率低、充填体致密性较差、矿石贫化较大等。适用条件：适用条件：中小型矿山，矿石稳固、围岩不稳固，薄及中厚以下急倾斜矿体。说明：说明：虽然干式充填采矿法有很多缺点，但它能够处理地面影响环境的一些废

9、料，具有较大的环境效益优势，因而正越来越受到重视。采用连续回采倾斜分层的干式充填法，可以在很大程度上克服其主要的缺点。第三节 水力充填采矿法 一、特点一、特点：1、回采工艺及采切工作与干式充填法基本相同；2、但水力充填料主要为水砂或尾砂，充填料的输送方式不同（管道为主），充填体的强度以及对地压的控制能力也有所不同（高于干式充填）。3、水力充填的最大不同点还在于采场脱水问题，需要设立专门的人行滤水井，充填后需要一段时间沉淀和脱水才能进行下一循环的作业等。4、此外，一般不设间柱和底部结构，需要的采准工程一般是采用人工构筑的办法形成。5、回采充填方向多为上向式，但当矿石稳固性较差采用当矿石稳固性较差

10、采用巷道式回采时，可以是下向式（图巷道式回采时，可以是下向式（图178）。）。二、典型方案：见图二、典型方案：见图17-2。回采工作的作业与干式充填法基本一样。需要注意的是在进行水力充填作业前，也必须先进行浇灌或砌筑人行滤水井、矿石溜井以及混凝土隔墙等作业。充填后需要等待一定时间后（主要是脱水和混凝土凝结至少一个班的时间）才能开始下一循环回采作业。为避免崩落的矿石与充填料混杂，可以在充填体表面铺一层1520公分的混凝土底板（注意：各分层的混凝土底板还可以起到提高充填体强度的作用）。一般经过一天后即可在上面进行凿岩作业，2-3天后即可进行出矿等作业。附图17-4和附图17-5分别为水砂充填以及尾

11、砂充填的人行滤水井（矿石溜井）的结构示意图。三、水力充填法的其它方案三、水力充填法的其它方案 1、下向倾斜分层水力充填采矿法、下向倾斜分层水力充填采矿法 由于水力充填体的强度较低，回采作业只能在较小的暴露空间下进行。因此，多数情况下采用巷道式回采方式，见图17-8及图1210。特别注意每个分层的切割平巷以及充填前的钢筋混凝土底板的铺设工作。图17-11、图1712为下向分层水力充填采矿法常见的脱水结构和充填工作情况示意图。2、单分层水力充填法，见图、单分层水力充填法，见图17-1，回采工艺与全面法以及壁式崩落采矿法都很相似，但采场地压管理采取及时充填空区方式进行。水力充填下向式巷道回采（垂直走

12、向布置回采巷道）水力充填下向式巷道回采（沿走向布置回采巷道）四、水力充填法的评价及使用条件四、水力充填法的评价及使用条件 优点优点：充填料采用水力管道输送，易于实现机械化与自动化；充填体致密性较好，对地压的控制能力较强。缺点：充填料的加工与制备系统复杂，设备投资大；井下脱水与脱泥工作量大，工作环境差，且采矿生产及劳动生产率都比较低。使用条件：使用条件：矿石基本稳固，围岩不稳固；开采地表不允许陷落或深部压力大的矿床。第四节 胶结充填采矿法 对于一些矿石价值很高、地表需要严格保护的情况，可以采用胶结充填采矿法。一、特点：一、特点：（1）充填料为胶凝材料（主要指低标号水泥）和骨料配制而成，充填体具有

13、较高承载强度；（2）矿块内的采准巷道随采矿及充填工作的进行用模板形成或采用预制构件形成；（3）充填料可以在井下或地面配制，用矿车或压气管道输送至采场进行充填；（4）矿柱回采既可以采用胶结充填，也可以考虑水力或干式充填，胶结充填为矿柱回采创造了良好的回收条件；（5）减少了脱水、脱泥等复杂工序，简化了回采工艺；（6）采场的安全性更好、对地表沉陷的控制效果更好。说明：胶结充填法实质上是用低标号混凝土去换取矿石。二、典型方案：二、典型方案：见图17-5。回采工艺与其它充填法特别是上向水力和上向干式充填法相近，但总体的回采工艺有所简化；虽然是两步回采，但矿房和矿柱在回采工艺以及回收效果上已无多大区别。多

14、数的采准工程（穿脉巷道、矿石溜井、人行通风井等）是在回采过程中通过架设模板方式形成，无须专门开凿。充填时需要注意最后阶段接顶问题，它是影响充填体在发挥控制地表陷落效果的关键。一般采用密封空间并加压接顶的方法进行（见图12-8）。三、胶结充填采矿法的其它方案三、胶结充填采矿法的其它方案：1、下向分层方案，见图，在矿石稳固性很差时采用。2、金川龙首矿胶结充填法及充填系统四、胶结充填采矿法的评价四、胶结充填采矿法的评价1、优点、优点：安全性好、矿石损失贫化最小、对地表陷落的控制效果最好；灵活性好，可以适应各种矿体条件（厚度、稳固性、倾角、形态等）；回采工艺较水力充填简单等。2、缺点、缺点：采矿成本高

15、回采工艺较崩落法等相对复杂一些；3、适用条件、适用条件：矿石价值高、地表需要严格保护的情况。第五节 充填采矿法的矿柱回采用VCR法回采间柱第六节 充填采矿法的评价一、充填采矿法的适用条件一、充填采矿法的适用条件1、开采品位较高的富矿，并且要求有比较高的回采率和比较低的贫化率；或开采稀贵金属。2、赋有条件件和开采技术条件比较复杂的矿床，如：水文地质条件、矿体形状比较复杂；矿体埋藏较深而且地压较大；矿石或围岩有自燃发火的危险；地表或围岩不允许有大面积沉陷或剧烈移动而需要特殊保护；露天和地下同时进行开采。3、适用于矿石稳固，围岩不稳固的矿床如果能采用特殊的支护方法或下向分层充填法，也可以用来开采矿石

16、不稳固的矿体。4、适用于开采急倾斜矿体因为急倾斜矿体便于向采场输送充填料，并且可以减少充填不到的空间及充填料接顶的面积。但是，如果能采用水力或风力充填的话，也可以用于缓倾斜薄矿脉开采中。二、充填采矿法与其他采矿方法比较的优缺点：二、充填采矿法与其他采矿方法比较的优缺点：1、充填采矿法的优点：、充填采矿法的优点：（1）采、切工程量小，灵活性大；（2）矿石损失、贫化小；（3）能够比较有效的维护围岩，减少围岩的移动和防止大量冒落；（4）对于薄矿脉或多品种矿石可以进行选别回采；（5）可以防止矿床开采的内因火灾；2、缺点、缺点：（1）回采工艺和充填工艺复杂。（2）充填和采矿互相影响，如果回采作业机械化所不能妥善解决，则生产效率和生产能力都比较低；（3）充填料的开采，加工、输送及其他一系列消耗使矿石成本较高。开采运输与堆积充填料这些工作所需要的费用占采矿成本的4050%。（4）劳动强度大（主要指采用传统充填及采矿设备的情况）；