第二篇 采矿方法——充填法.ppt

第二篇采矿方法,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,基本内容,第六章充填采矿法,6.1概述,6.2单层充填采矿法,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,6.3上向分层充填采矿法,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。,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,第六章充填采矿法,6.1概述,单层充填采矿法,下向分层充填采矿法,嗣后充填采矿法,上向分层充填采矿法,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。3）结构（图6-1）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。,第六章充填采矿法,6.2单层充填采矿法,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,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,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；,■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,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。,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。,第六章充填采矿法,6.3上向分层充填采矿法,图6-2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,第六章充填采矿法,6.3上向分层充填采矿法,,沿走向布置采场,垂直走向布置采场,点柱式上向分层,（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。,第六章充填采矿法,6.3上向分层充填采矿法,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,（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。,第六章充填采矿法,6.3上向分层充填采矿法,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,图6-7新桥硫铁矿机械化上向分层充填法,（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。,第六章充填采矿法,6.3上向分层充填采矿法,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,5）结构参数布置方式垂直走向、沿走向；矿房水平面积300-500m2；,第六章充填采矿法,6.3上向分层充填采矿法,,矿岩稳固性,阶段生产能力，及可布矿块数,使用的设备,阶段高度一般30-60m；,第六章充填采矿法,6.3上向分层充填采矿法,,勘探类型,天井的掘进和维护,溜井的矿石通过量,矿柱尺寸,第六章充填采矿法,6.3上向分层充填采矿法,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。,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。,第六章充填采矿法,6.3上向分层充填采矿法,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2.12.5m2；,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）；,,,图6-10人行滤水井,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）,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300300mm，主筋φ12mm，副筋φ8mm，设间距0.3-0.7m的双层钢筋图6-12。,第六章充填采矿法,6.3上向分层充填采矿法,图6-12钢筋砼底板结构图1主钢筋；2副钢筋,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,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。,9）发展方向,第六章充填采矿法,6.3上向分层充填采矿法,（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。,10）方案评价,第六章充填采矿法,6.3上向分层充填采矿法,（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。,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,第六章充填采矿法,6.4下向分层充填采矿法,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614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,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22m2-33m2；高进路44m2；六角开断面上顶宽3m，下底宽3m，腰宽5m；,第六章充填采矿法,6.4下向分层充填采矿法,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6-15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；,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,4）采准切割工作（1）采准布置方式,第六章充填采矿法,6.4下向分层充填采矿法,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。,（2）采准工程图6-15,第六章充填采矿法,6.4下向分层充填采矿法,上下盘沿运输平巷19、20,穿脉21,天井,充填横巷13,上盘天井通风行人,下盘天井出矿,天井上段顺路架设，通风、行人、上料,,,,,主充填平巷15,（3）切割工程图6-15,第六章充填采矿法,6.4下向分层充填采矿法,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。,5）回采工作（1）分层回采顺序图6-15,第六章充填采矿法,6.4下向分层充填采矿法,第一层为预备层，各进路间隔回采，先采单数进路Ⅰ2m高3m宽；,待单数进路回采结束，平整各进路和分层道底板，安装吊挂锚杆，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一2m2.5m的分层道，而后回采双数进路，其断面4m4m，进路坡度8-10。,（2）进路回采方式,第六章充填采矿法,6.4下向分层充填采矿法,进路回采第一步是掘进切割平巷222m2m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；,（3）回采循环,第六章充填采矿法,6.4下向分层充填采矿法,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4m4m；,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6-18Kristineberg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350mm50mm的条木；250mm20mm的条木；330mm15mm条木；4旧麻布袋；530mm15mm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,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,第六章充填采矿法,6.4下向分层充填采矿法,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）。,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,7）发展方向,第六章充填采矿法,6.4下向分层充填采矿法,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,8）评价,第六章充填采矿法,6.4下向分层充填采矿法,（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。,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。,第六章充填采矿法,6.5嗣后充填采矿法,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,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。,第六章充填采矿法,6.5嗣后充填采矿法,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,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。,第六章充填采矿法,6.5嗣后充填采矿法,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。,5）新桥硫铁矿分段空场嗣后充填采矿法图6-27,第六章充填采矿法,6.5嗣后充填采矿法,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，形成人工矿柱，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,6）发展方向,第六章充填采矿法,6.5嗣后充填采矿法,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,7）评价,第六章充填采矿法,6.5嗣后充填采矿法,（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,水力计算,充填设备,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,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,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K107.7cm/h，我国矿山实际情况为K104-19cm/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,粒级组成特征值,,,加权平均粒径,不均匀系数,粗粒料，如河砂,细粒料，如尾砂,第六章充填采矿法,6.6充填技术,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18-110，国外常用120-130，加絮凝剂可以降低水泥离析效果；,火山灰质材料化学成份,第六章充填采矿法,6.6充填技术,第六章充填采矿法,6.6充填技术,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,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。,（1）充填料输送方法,,充填管道总长度,,充填管出入口间的高差,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,第六章充填采矿法,6.6充填技术,充填倍线,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,流体类型确定,（2）水力充填工艺,,,,,,牛顿体,宾汉姆塑性体,,,伪塑性体,,,,第六章充填采矿法,6.6充填技术,砂浆,,均质砂浆,非均质砂浆,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,沿管道横断面的垂直方向有明显浓度梯度,沿管道横断面的垂直方向无浓度梯度,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，在采场内安装良好的脱水设施，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,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。,（3）全尾砂充填工艺,第六章充填采矿法,6.6充填技术,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8020-8317；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,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。,（4）块石胶结充填工艺,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,采场内运搬、铺平,采石场或废石场,破碎,地面运输,充填井,井下运输,采场充填天井,,,,,,,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,,管径mm,,粘性系数,雷诺数,当Re≤1（层流运动）时，用斯托克斯公式,,第六章充填采矿法,6.6充填技术,固体颗粒密度,,水的密度,固体颗粒直径,,第六章充填采矿法,6.6充填技术,当Re2-500（介流运动）时，用阿连公式,,当Re1000紊流运动时，用牛顿-雷廷格公式,,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,第六章充填采矿法,6.6充填技术,（2）非均质流的阻力计算,杜兰公式,两相流水力坡度,,压力损失系数,,清水的阻力,,浆体的体积浓度,,第六章充填采矿法,6.6充填技术,管道摩擦阻力系数,,清水的阻力,,流体速度,,第六章充填采矿法,6.6充填技术,金川公式,颗粒沉降阻力系数,,固体物料的体重,,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。,计算临界流速UL,第六章充填采矿法,6.6充填技术,输送粗颗粒,,输送粗颗粒,,,,沉降速度,计算临界管径DL,第六章充填采矿法,然后按DL选取略小的标准管径D,6.6充填技术,查表或紊流图选择管路摩阻系数λ,第六章充填采矿法,6.6充填技术,求流速μ,求水力坡度金川公式或杜兰公式,求局部阻力hju,第六章充填采矿法,6.6充填技术,,局部阻力系数，可查表得,求总水头,,浆体体重,水体重,,选泵且求泵的电机功率,第六章充填采矿法,6.6充填技术,,综合效率,泵的型号按流量及总压头选择,谢谢各位,