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1、第十七章充填采矿法本讲稿第一页，共四十四页充填采矿法的分类按矿块结构和回采工作面推进方向分为：单层充填法 上向分层充填法 下向分层充填法 分采充填法（削壁充填法）按充填料和输送方式分为：干式充填法 水力充填法 胶结充填法本讲稿第二页，共四十四页充填采矿法在我国的使用50年代：干式充填法64年 凡口铅锌矿开始使用胶结充填法70年代后水砂充填和胶结充填技术引进和发展。充填机械化程度增高，能力增大，成本降低。使用范围：78年有色金属矿山 9.8 84年全国 13.7其中：有色18 黄金40低浓度胶结充填、高浓度胶结充填技术发展很快本讲稿第三页，共四十四页2单层充填采矿法用于缓倾斜薄矿体（4-5m）矿
2、块斜长30-40m沿走向长60-80m控顶距 2.4m充填距 2.4m 悬顶距4.8m不留矿柱一步骤回采本讲稿第四页，共四十四页2单层充填采矿法采准、切割运输巷道掘在底板岩石中距底板8-10m切割巷布置在矿体中，矿块边界处布置上山。矿石溜井：15-20m一条，联络切巷与运输巷。不用时可通风行人回采：浅孔、电耙 悬顶距4.8m，控顶距2.4m长工作面沿走向推进，25-30t/台班。本讲稿第五页，共四十四页2单层充填采矿法地压管理：边出矿边架木棚，木棚上铺背板和竹帘，采宽4.8m时，则要 充填2.4m。充填：清理现场、架设充填管道、钉砂门、挂砂帘：滤随作用半截门子：对滤出的水进一步过滤。充填顺序：
3、由下向上，一段一段地充，充填时拆除立柱，一次充填长度视顶板稳固程度而定。本讲稿第六页，共四十四页单层充填采矿法评价是水平或缓倾斜薄矿体，在顶板不允许崩落的复杂条件下的唯一可用的采矿法。回采率高94，贫化率低7，采矿工效低：4t/工班坑木消耗大：19.2立米kt本讲稿第七页，共四十四页3上向水平分层充填采矿法概述：将矿块划分成矿房矿柱，分两步骤回采，第一步骤采矿房、第二步骤回采矿柱。回采矿房时，自下向上水平分层进行，采一层充一层，充填方法可用：干式 水力 胶结充填体的作用：维护两帮围岩，采矿工作台本讲稿第八页，共四十四页3上向水平分层充填采矿法本讲稿第九页，共四十四页水利充填方案矿块结构参数：矿
4、厚10-15m时，垂直走向布置、长50m阶段高：30-60m间柱：6-8m顶底柱：顶柱4-5m、底柱5m(可用混凝土代替)本讲稿第十页，共四十四页水利充填方案采准：薄和中厚矿体，脉内运输巷 厚矿体，沿脉加穿脉每个矿房至少布置：2个溜井：混凝土浇灌，钢板焊制1个顺路人行天井，（滤水井）混凝土构件1个充填天井：22.4，充填管，梯子本讲稿第十一页，共四十四页水利充填方案本讲稿第十二页，共四十四页水利充填方案拉底巷：拉底高4.5-5m，混凝土配双层钢筋间距700本讲稿第十三页，共四十四页回采1、浅孔落矿，电耙或自行设备出矿2、加高顺路天井：溜井、人行天井砌隔离墙：在矿柱一侧砌隔离墙，防止回收矿柱时充
5、填料混入矿石。隔离墙：外层混凝土砖砌好，内浇0.5m厚混凝土，隔墙总厚0.8m。3、充填：尾矿砂、河沙、炉渣4、砼底板：防崩落矿石渗入充填料，0.15-0.2m，1天后可在其上凿岩，2-3天后可落矿运搬。本讲稿第十四页，共四十四页回采接顶充填：人工接顶：最上层，分成1.5m宽的条带，逐条浇注。砂浆加压接顶：用液压泵将砂浆压入接顶空间。本讲稿第十五页，共四十四页胶结充填本讲稿第十六页，共四十四页评价优点：矿石损贫小缺点：1、成本高：水砂15-25 胶结35-50 2、充填系统复杂：3、阶段间矿柱回采困难本讲稿第十七页，共四十四页上向倾斜分层充填采矿法1、分矿块倾斜分层回采分三段：回采三角底部正常
6、倾斜工作面回采采出三角顶部矿石本讲稿第十八页，共四十四页上向倾斜分层充填采矿法2、连续回采倾斜分层充填法本讲稿第十九页，共四十四页此法与上向水平分层充填法的区别是：用倾斜分层回采，在采场内矿石和充填料的运搬，主要靠重力。只能用干式充填。1、分矿块倾斜分层：如图17-6，充填料自充填井溜至倾斜工作面，自重铺撒，铺设垫板后进行落矿，蹦落矿石靠自重溜入溜井，经漏斗闸门装车。回采分三段：1.回采三角底部，以形成倾斜工作面；2.正常倾斜工作面的回采；3.采出三角顶部矿石。由于水砂充填的发展，干式充填优越性不大，用的少。2.连续回采倾斜分层充填法：（不分矿块）应用自行设备出矿，自行设备运充填料。切割只需在
7、一端掘一个切割天井，以形成倾斜工作面，只后则可连续掘进。本讲稿第二十页，共四十四页崩下的矿石沿倾斜面自重溜下，用自行装运设备运出。充填料从回风水平用自行设备运至溜倾斜的靠自重溜下。矿石安息角小于充填料安息角，或充填料堆铺木板钢轨。第五节第五节 下向分层充填采矿法下向分层充填采矿法 实质：从上往下分层回采和逐层充填，每一分层的回采工作是在上一分层人工充填层假顶的保护下进行。回采分层为水平的或水平成4-10（胶结充填）或10-15（水力充填）倾斜，倾斜分层主要为了充填接顶（每分层充填都需接顶）也有利于矿石运搬。对凿岩和支护稍有影响。一、下向分层采矿法：1.布置参数：阶段高30-50米；矿块长30-
8、50米；宽等于矿体的水平厚度。不留顶底柱，间柱。本讲稿第二十一页，共四十四页本讲稿第二十二页，共四十四页2.采准切割：运输巷布置在下盘接触线处或下盘岩石中。天井布置在矿块两侧的下盘接触带。矿块中间布置一个溜矿井。随回采分层的下降，行人天井逐渐被混凝土天井代替，而溜矿井从上往下逐渐消失。切割：每一分层回采前，在下盘接触带的天井处沿下盘掘切割巷，当矿体形状不规则或厚度大时，也可布置矿体在中间。3.回采：（1）进路式：当6米时，沿走向布置两条采矿巷，先采下盘后采上盘；当 6米时，采矿巷道与切割巷道垂直或斜交，且采取间隔回采，即采一条，再间隔采另一条。把采完的充填之后，再采留下的一条。（2）分区壁式回
9、采：将每一分层按回采顺序划分为区断，以壁式工作面沿区段全长推进。回采工作面的溜井为中心，按扇形布置，每个分区100m2以内。回采分层高度：一般为22.53米，回采巷道宽为22.43米，用浅孔落矿，孔 深.米多用本讲稿第二十三页，共四十四页714KW的电耙，或用自行设备，输送机等（国外）。巷道多用木棚支护，间距为0.81.2米。壁式工作面用带长梁的成排立柱支护，排距2米，间距0.8米。充填前要作好下列工作：清理底板，铺设钢筋混凝土底板，钉隔离层及构筑脱水砂门等。钢筋混凝土底板，一般采用直径1012mm的主筋和直径6mm的副筋，网度为200200-250250mm2。巷道回采时，主筋应垂直巷道布置
10、，其端部做成弯钩，以便和相邻巷道的主筋连成整体。采用水泥：砂：石等于1：17：29的混凝土体积配比，要求达到100-150号。钉隔离层就是将准备充填的巷道或分区与未采部分隔开，预防充填体的坍塌。每隔0.7米架一根立柱，柱上钉一层网度为202025mm2的铁丝网，在底板处留出200mm长的余量并弯向充填区，如图17-10。本讲稿第二十四页，共四十四页脱水砂门设在切割巷道中靠待充填巷道或分区边界上，用混凝土砖或红砖砌筑的墙，墙中埋设若干短竹筒或钢管，每隔0.5米设一排，每排2-3根。开始只砌1.2-1.5米高，随充填料的加高逐步加砌直到接顶。若回采巷道长读大于50米，应设两道脱水砂门。如图7-11
11、。本讲稿第二十五页，共四十四页充填：充填管紧贴顶梁，于巷道中央并向上仰斜5架设，以利充填接顶，其出口距充填地点不宜大于5米。若巷道很长，应分段充填。若下砂方向与泄水方向相反，可采用由远而近的后退式充填。整个分层巷道或分区充填结束后，再在切割巷道底板上，铺设钢筋混凝土地板和构筑脱水沙门，然后充填。切割巷道填充完毕，再做好闭层工作，即可开始下一分层的切割和回采工作。二下乡分层交接充填采矿法 他与下向分层水力充填采矿法的区别，仅在于充填料不同，从而取消了钢筋混凝土底板的钉隔离层，只需在回采巷道两端构筑混凝模板。一般用巷道回采，高3-4米，宽3.5-4米，甚至7米，主要取决于充填体的强度，巷道倾角4-
12、10，大于充填料的漫流角。如图17-13，回采巷道间隔回采，逆倾斜掘进，顺倾斜充填，利于接顶。上下层交错布置，防止上部胶结体脱落。用潜孔落矿。充填体侧部，经5-7昼夜便可回采，其下部，至少要经过两周才能 本讲稿第二十六页，共四十四页回采。对于深部矿体（500-1000米或更大）或地压较大的矿体，充填前在底板浦钢轨或圆木，底梁上铺金属网，使钢绳与上层的底梁连接，使充填体呈钢筋混凝土结构。本讲稿第二十七页，共四十四页 三下乡分层充填采矿法的评价 适用于：复杂的矿山开采条件，如围岩很不稳固，或围岩或矿石很不稳固，以及地表和上覆岩层需保护等。代替分层崩落法，效果好。下向分层胶结充填法优点多些：矿石损失
13、很小，3-5%，依步骤回采。缺点：能力低。第六节第六节 分采充填采矿法分采充填采矿法 当矿脉厚度小于0.3-0.4米时，只采矿石，工人无法在其中作业。必须分别回采矿石和围岩，是采空区达到允许工作的最小厚度（0.8-0.9米），采下的矿石运出采场，而采掘出的围岩充填采空区。也称为削壁充填法。适用于：开采极倾斜极薄矿脉。1.结构参数：矿块尺寸：段高30-50米，长（天井间距）50-60米。运输巷道，一般切下盘岩石掘进。为缩短矿石的耙运距离，常在矿块中间架设顺路天井。本讲稿第二十八页，共四十四页本讲稿第二十九页，共四十四页 自下向上回采：先采矿石：矿石易采；先采围岩：围岩易采（下盘围岩）落矿前为了减
14、少矿石损失，铺设垫板，木板，铁板，废运输带等。落矿：采用小直径炮孔，间隔装药，进行松动爆破。特殊问题：开掘围岩的宽度，最好正够采场充填。MyKy=(Mq+My)k式中 My采掘围岩的厚度，m;Mq矿脉厚度，m;Ky围岩崩落后的松散系数（1.4-1.5）；k采空区需要填充的系数（0.75-0.8）。一般情况下，由于矿脉很薄，掘出的岩石往往用不了，要设废石溜井运出部分岩石。70年代后，为了创造机械化条件，采幅有增大的趋势，在采幅较宽时，可用0.15m3耙斗的电耙运矿（1.2-1.3米）。本讲稿第三十页，共四十四页开采缓倾斜极薄矿脉，也可用此法。但充填空区的岩石需辅助大量体力劳动。评价：是开采极薄的
15、贵重金属矿的好方法，由于混采溜矿法。问题：1.一般铺设垫板质量达不到要求，矿石损失较大（7-15%）；2.矿脉很薄，崩矿时带下废石，贫化率高（15-20%）。改进：1.研制适合窄工作面条件下做业的小型机械设备；2.研究有效的铺垫材料和工艺。第七节第七节方框支架充填采矿法方框支架充填采矿法在矿体厚度较大（中厚以上），矿石和围岩极不稳固，矿体形态及其复杂（厚度，倾角和形状变化很大），矿石贵重等条件下，方框支架充填采矿法，还是一种有效的采矿方法。特点：系统的用方框支架配合充填支护采空区。每次回采的矿石等于方框支架大小的分间，每分间矿石采出后立即架设方框并把它楔紧，然后进行充填（一般为干式充填），如图
16、17-15。本讲稿第三十一页，共四十四页本讲稿第三十二页，共四十四页回采：回采工作从阶段水平底板开始，或者从顶板开始，留底柱情况很少见。第一分层回采时，方框要架设在地梁上，在其上部铺木板作为方框支架的基础，为下阶段回采创造有利条件。溜矿井和人行天井，均设置在方框支架中（间隔46个方框），用木板充填料隔开。最上一层方框进行落矿作业，第二层进行矿石运搬；在每一作业层方框上铺设木板，作为作业台。当矿体厚度大于12米时，垂直走向布置矿块，用垂直分条或矿块进行回采。评价：劳动效率低，坑木消耗大，不便实行机械化回采，回采成本高。第八节第八节 矿柱回采矿柱回采用两步骤回采的充填法，矿房回采后，空场为充填材料
17、为矿柱回采创造力良好的条件。因此，在采准设计中，必须统一考虑矿房和矿主的回采方法及回采顺序。一、胶结充填矿房的间接回采（包括矿房两侧砌混凝土墙的）间柱的回采方法有：上向水平分层充填法、下向分层充填法、留矿法、房柱法。本讲稿第三十三页，共四十四页当矿岩较稳固时，用上向水平分层充填法或溜矿法（图17-16，17-17），底部间柱高56米，需用胶结充填，上部用水砂充填。当必须保护地表时，建筑回采用胶结充填，否则，可用水力充填。在顶板稳固的缓倾斜或倾斜矿体中，当矿房胶结充填体形成后，可用房柱法回采矿柱（图17-18）。当矿石和围岩不稳固或胶结充填体强度不高，应采用下向分层充填法回采间柱（17-19）。
18、本讲稿第三十四页，共四十四页本讲稿第三十五页，共四十四页本讲稿第三十六页，共四十四页本讲稿第三十七页，共四十四页二、松散充填矿房建筑回采 用干式充填法或水砂充填法回采或空场法随后充填的条件下：用充填法采：间柱两侧留12米矿石，以防充填料贫化。用崩落法采：图17-20，有底柱分段崩落法。第一分段，要能控制两侧矿房上部顶底柱的一半，这样顶底柱间柱可同时回采。在控制范围之内的充填料可事先放出，之后崩矿回采。三、顶底柱回采 1.构筑了人工假底的：用上向水平分层充填法；2.上覆岩允许崩矿：用无底柱分段崩落法采。本讲稿第三十八页，共四十四页本讲稿第三十九页，共四十四页第九节第九节 小结小结.适用条件：（）
19、围岩含水；（）江河，海附近；（）露天地下同时开采；（）火灾危害的矿山；（）形态非常复杂的高品位（）深部开采600米；（）矿山围岩不稳固。.特点：能比较致密的充填采空区，效果较好。有效的维护围岩，顺利地采出矿石。.问题：工艺复杂。有的效率很低，成本增高；有的劳动强度大；有的水泥耗量很高。本讲稿第四十页，共四十四页发展前途：很有前途。由于管道输送等新技术的发展，由于好采的资源越来越少，采矿向深处发展。充填法将是有效的采矿方法。研制新的充填材料及充填工艺是发展充填法的有效途径。第十八第十八 章采矿方法选择章采矿方法选择第一节第一节 择选采矿方法的基本要求择选采矿方法的基本要求一 正确合理的采矿方法必
20、须满足:1 安全:所选择的采矿方法必须保证工人在采矿工程中能够安全生产,有良好的作业条件.2 矿石贫化小:选择的采矿方法要贫化小,矿石质量高.3 矿石回采率高:一般要求矿石回采率应在80-85%以上.4 生产效率高:要尽可能的选择生产能力大和劳动生产率高的采矿方法.5 经济效益高:经济效益高低主要是只矿山产品成本的高低和盈利的大小.本讲稿第四十一页，共四十四页6 遵守有关法规要求:采矿方法选择必须遵守矿山安全,环境保护和矿产资源保护等有关要求.第二节第二节 影响采矿方法选择的主要因素影响采矿方法选择的主要因素影响采矿方法选择的主要因素有两个方面:矿床地质条件和开采技术经济条件.一 矿床地质条件
21、:1 矿石和围岩的物理力学性质决定采场地压管理方法和采场的结构参数.2 矿体产状:矿体产状主要指倾角,厚度和形状等.矿体的倾角重要影响矿石在采场内的运搬方式而且倾角对运搬的影响还与厚度有关.3 矿石品位及价值:开采品位叫高的富矿,价值高的贵金属和国家稀有金属矿石,则应采用回采率较高的采矿方法,例如充填法.反之,宜用成本低效率高的采矿方法,例如分段或阶段崩落采矿法.4 矿石内有用成分的分布及围岩矿物成分.本讲稿第四十二页，共四十四页5 矿体赋存深度:500-600米以上时用崩落法或填充法6 矿石和围岩的自燃性与结块性:矿石发生火灾可能性大时不宜采用留矿法和阶段崩落法.二 开采技术经济条件:1 地
22、表是否允许陷落:地表不允许陷落时必须采用维护采空区不会引起地表岩层大规模移动的采矿方法如胶结充填法.2 加工部门对矿石质量的技术要求.3 技术装备和材料供应:尽量选择不用或少用木材的采矿方法.4 采矿方法所要求的技术管理水平:选择的采矿方法应力求简单,工人容易掌握,管理方便.第三节第三节 采矿方法的选择采矿方法的选择采矿方法的选择分三个步骤:第一步,采矿方法初选;第二步,技术经济分析;第三步,详细技术经济计算,综合分析比较.一 采矿方法初选:首先就技术可能性提出一些采矿方案;其次时根据各方案的主要优缺点,淘汰掉具有明显缺点的方案.本讲稿第四十三页，共四十四页二 采矿方法的技术经济分析:1 矿块工人劳动生产率2 采准切割工作量及时间;3 矿块生产能力;4 主要材料消耗量;5 矿石的损失率和贫化率;6 采出矿石的直接成本.三 采矿方法的综合分析比较1 方法初选:根据上述矿床开采技术条件初步选出可用的采矿方法.2 技术经济分析:根据矿块的生产能力,采准工作量,矿石的损失率和贫化率,劳动生产率等主要技术经济指标进行分析.3 综合分析比较:根据设计条件计算出每个方案的生产能力,采准切割工程量,矿石回采率,矿石贫化率,精矿产量,劳动生产率,基建投资等项,逐项分析对比,最后综合权衡结果.本讲稿第四十四页，共四十四页