第十七章充填采礦法

第十七章

充填采礦法

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

1/15/20231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(diǎn)

；

◆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(diǎn)、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(diǎn)、適用條件及主要工藝；◆4、了解充填料的制備。1/15/20232采礦工程專業(yè)主干課程重點(diǎn)難點(diǎn)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(diǎn)、適用條件及主要工藝；上向水平分層膠結(jié)充填采礦法、下向水平膠結(jié)充填采礦法的主要工藝及示意圖。1/15/20233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(diǎn)充填采礦法：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(shí)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(dòng)，達(dá)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(jià)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。1/15/20234采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采根據(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(yùn)輸機(jī)、礦車、管道（風(fēng)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。1/15/20235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(diǎn)：礦塊的回采按礦體全厚向前推進(jìn)，在巖石頂板下的回采空間作業(yè)；當(dāng)回采工作面推進(jìn)一定距離后，除保留繼續(xù)回采所需的工作空間外，其余空區(qū)用隔墻進(jìn)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60~80m；沿傾向斜長30~40m（與電耙耙距有關(guān)）；頂、底柱厚2~3m，有的礦山頂、底柱合一或不留；礦塊間不留間柱。二、采準(zhǔn)工作

采準(zhǔn)包括掘進(jìn)階段運(yùn)輸平巷、溜井等。溜井間距6~7m。三、切割工作

切割包括掘進(jìn)切割上山和拉底平巷等。1/15/20236采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采1/15/20237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(jìn)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。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(jìn)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(shí)，一次推進(jìn)2~2.5m。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(zhǔn)備工作，節(jié)省構(gòu)筑隔墻的人力和材料，縮短充填準(zhǔn)備和充填時(shí)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2~2.5m。1、鑿巖：采用淺孔鑿巖。2、爆破：頂板巖石不穩(wěn)固時(shí)，每次爆破1~2m；穩(wěn)固性好時(shí)，每次爆破線可長些甚至整個(gè)礦塊斜長。1/15/20238采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采3、通風(fēng)：清風(fēng)從階段運(yùn)輸平巷經(jīng)溜井上至切割平巷，清洗回采工作后，污風(fēng)上升到上階段回風(fēng)平巷。4、出礦：采電耙出礦。5、地壓控制：包括回采空間頂板的支護(hù)和用充填處理空區(qū)。支護(hù)方式有立柱或戴帽立柱；一梁二柱或一梁三柱的棚子支護(hù)。頂板巖石不穩(wěn)固時(shí)，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(hù)或其他方式支護(hù)。五、評(píng)價(jià)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(diǎn)：礦石回收效率高，貧化率低。3、缺點(diǎn)：回采工藝復(fù)雜，礦塊生產(chǎn)能力低，回采工效低，采礦成本高。1/15/20239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(diǎn)：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(diǎn)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。1/15/202310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(shí)，自下向上水平分層進(jìn)行，隨工作面推進(jìn)，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(hù)兩幫圍巖，并作為上采的工作平臺(tái)。4、崩落的礦石用機(jī)械方法將礦石運(yùn)至溜井中。5、礦房回采到最上分層時(shí)，進(jìn)行接頂充填。1/15/202311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⒈礦塊結(jié)構(gòu)和參數(shù)：如圖所示。①礦塊的布置：根據(jù)礦體厚度而定。②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(yùn)輸巷道；9—穿脈巷道；10—充填體；11—下盤運(yùn)輸巷道1/15/202312采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采③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。⒉采準(zhǔn)和切割工作①掘進(jìn)運(yùn)輸巷道或穿脈巷道：與礦體厚度有關(guān)。②掘進(jìn)溜礦井、順路人行天井（兼作濾水井）和充填天井：在每個(gè)礦房中至少布置兩個(gè)溜礦井、一個(gè)順路人行天井（兼作濾水井）和一個(gè)充填天井。③掘進(jìn)拉底巷道，形成拉底空間：在底柱上部掘進(jìn)拉底巷道，并以此為自由面擴(kuò)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。1/15/202313采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采⒊回采工作

※用淺孔崩礦，回采分層高為2～3m。用上向孔和水平孔兩次崩礦，形成的采空區(qū)可高達(dá)7～8m※用電耙或裝運(yùn)機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)出礦?！謇淼装迳系牡V粉，然后進(jìn)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(diǎn)（1）回采工藝較為復(fù)雜；（2）泥水污染巷道，水溝和水倉清理工作量較大；（3）回采礦柱安全性較差；（4）充填體的壓縮沉降質(zhì)量較差。1/15/202314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(zhǔn)、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(shí)只需立模板就可形成。1—運(yùn)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1/15/202315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(diǎn)①順路行人天井不要濾水；②溜礦井和行人天井在充填時(shí)只需立模板就可形成?！z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。1/15/202316采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采上向水平分層充填采礦法的評(píng)價(jià)1.優(yōu)點(diǎn)：礦石損失貧化小；可使用無軌設(shè)備。2.缺點(diǎn)：①充填成本高；②充填系統(tǒng)復(fù)雜；③礦柱回采困難；④效率較低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。

3.適用條件：①地表不允許陷落或巖層不允許移動(dòng)；②礦體厚度薄至中厚。1/15/202317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(diǎn)：用傾斜分層（傾角近40°）回采，在采場(chǎng)內(nèi)礦石和充填料的運(yùn)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60°—70°。1/15/202318采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采1/15/202319采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采二、下向分層充填法

特點(diǎn)：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(hù)下進(jìn)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

⒈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30～50m，礦塊長度為30～50m，寬度等于礦體的水平厚度；不留頂柱、底柱和間柱。1/15/202320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(yùn)輸巷道；

7—分層采礦巷道1/15/202321采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采⒉采準(zhǔn)和切割工作①掘進(jìn)運(yùn)輸巷道：在下盤接觸帶或下盤巖石中布置。②行人通風(fēng)天井：在礦塊兩側(cè)布置。③溜礦井：在礦塊中間布置。④切割巷道：每一分層回采前，先沿下盤接觸帶掘進(jìn)。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。⒊回采工作回采分層高度，一般為2～2.5～3m，回采巷道的寬度為2～3m。用淺孔落礦，電耙出礦。1/15/202322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(yuǎn)而近的后退式充填。整個(gè)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—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

1/15/202323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(zhǔn)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(jìn)行充填的巷道；3—分層運(yùn)輸巷道；4—分層充填巷道；5—礦石溜井；6—充填管路；7—斜坡道1/15/202324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(píng)價(jià)1適用條件：◆礦山開采條件復(fù)雜，如礦巖很不穩(wěn)固、地表不允許陷落、上覆巖層不允許移動(dòng)等。

◆礦石價(jià)值較大。2優(yōu)點(diǎn)：◆礦石損失很小（3～5%）?！舻V塊結(jié)構(gòu)簡單。3缺點(diǎn)：生產(chǎn)能力較低，采礦工作面工人的勞動(dòng)生產(chǎn)率不高。

1/15/202325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(diǎn)：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(dá)到允許工作的最小厚度（0.8～0.9m），采下的礦石運(yùn)出采場(chǎng)，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30～50

m，礦塊沿礦體走向布置，礦塊長50～60

m，不留礦柱。二、采準(zhǔn)工作采準(zhǔn)工作有階段運(yùn)輸巷道和先行天井。①階段運(yùn)輸巷道：位于礦體下盤靠近礦巖接觸面。②天井：一般要在礦塊一側(cè)掘進(jìn)一條先行天井，然后在采場(chǎng)另一側(cè)和采場(chǎng)中央架設(shè)順路天井，順路天井分為兩到三格，作行人、通風(fēng)、運(yùn)輸設(shè)備材料、出礦等用。1/15/202326采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采1/15/202327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(yùn)輸巷道側(cè)上部掘進(jìn)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）。①崩礦：小直徑淺孔鑿巖，間隔裝藥，松動(dòng)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(chǎng)充填。②通風(fēng)：清風(fēng)經(jīng)階段運(yùn)輸巷道至先行天井下段，通過回采工作面后經(jīng)順路天井上段到上部回風(fēng)系統(tǒng)。③出礦：人工或電耙出礦，對(duì)于太薄的礦脈，為了保證回采最小采幅，多采的圍巖廢石。④地壓控制：回采下盤圍巖充填采空區(qū)控制地壓。1/15/202328采礦工程專業(yè)主干課程金屬礦床地下開采五、評(píng)價(jià)（1）適用條件該法主要用于開采急傾斜極薄礦脈，個(gè)別也可用于緩傾斜極薄礦脈。（2）優(yōu)、缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：采切工程量小、開采極薄的貴金屬礦脈具有較大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。缺點(diǎn)：采場(chǎng)生產(chǎn)能力小、效率低、損失貧化大、勞動(dòng)強(qiáng)度大。1/15/202329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(diǎn)：用方框支架配合充填來維護(hù)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壞。一、結(jié)構(gòu)參數(shù)礦塊高度為30～40

m，當(dāng)急傾