现代矿山充填采矿技术的研究与发展

现代矿山充填采矿技术的研究与发展我国矿山充摘采矿，选矿生产线有悠久的历史.仅以1949年以来半个世纪的矿山充城采矿技术的发展悄况就可以说明这一点.并且绝大多效是找们亲身经历过的事实。解放初期在金属矿山广泛应用的干式充填采矿法，例如孩山钢铁公司的弓长岭铁矿、七道沟铁矿应用废石和黄上充填的上向分层充填采场;悯陵有色金城公司闹官山炯矿也是应用黄土充填上向分层充填采场.落矿前在充填面上铺sm】厚木板来隔离崩落矿石与己充废石.减少矿石的贫化损失在煤炭系统的抚暇老虎台煤矿、京西门头沟谋矿应用块石水力充填或水砂充填。胶结充填技术于20世纪60年代初期开始在金属矿山应用。1959年加拿大鹰桥镍矿开始在上向分层充填采场内试验用水泥尾砂桨取代充填料七的铺板做工作底板;1960年加拿大国际镶公司开始试验川波特兰水泥因结水砂充填料的技术.并于l%2年在Frond矿投人生产应用。在此以后的60年代，世界各网掀起了试验研究胶结充坟技术的浪溯.围绕充填材料选择、优化配比组合、物理化学持性、充填料管道水力输送流体力学、充填体与围岩相互力学作用机理等进行了大最的试验研究.推动了胶结充次采矿技术的长足发展和广泛应用。特别要强阅的是，胶结充填采矿技术与无轨白行设备相结合.不仅使古老的充填采矿法面狡一新.还使其进人了高强度、高效奉、高回收率(即.三高一的现代化采矿之列。到了20世纪80年代发达国家对环境保护要求越来越严，纷纷侧定了环境保护法.要求耳天矿坑采后复垦.井下开采的矿区心体废物(尾矿、废石等》必须妥善处理.违者罚款、停产治理。例如由于生态环境要求澳大利亚几乎不用崩落法采矿。特别重视环境保护的国家制定了对有利于生态环垅保护的举描给子奖励的法砚，例如德国煤矿发展坑口电站.将产生的粉谋灰回填到井下.每吨奖励5马克。世界上采矿亚比较发达的国家.采用胶结充城采矿法的比例迅速增长.如加拿大采用充城采矿法的比例已经达到犯%以上.加上空场法阴后充填.总且达到70%-80%。世界上著名的南李金矿开采深度已达3000m以上.岩爆十分频萦.现在大多采用充填采矿法和长壁空场朋后充填采矿法进行回采和实施.区城性支护’措施来控制上下盘闭合，以减少岩爆事故的发生。即年代中期以来.衡体泵送充填技术发展很快.南非库克3号等四大金矿在生产中大规模使用了膏体填充。充填采矿法充填采矿法属人工支护采矿法。在矿房或矿块中，随着回采工作面的推进，向采空区送入充填材料，以进行地压管理、控制围岩崩落和地表移动，并在形成的充填体上或在其保护下进行回采。本法适用于开采围岩不稳固的高品位、稀缺、贵重矿石的矿体；地表不允许陷落，开采条件复杂，如水体、铁路干线、主要建筑物下面的矿体和有自燃火灾危险的矿体等；也是深部开采时控制地压的有效措施。充填法的优点是适应性强，矿石回采率高，贫化率低，作业较安全，能利用工业废料，保护地表等；缺点是工艺复杂，成本高，劳动生产率和矿块生产能力都较低。分类根据所用充填材料和输送方式不同，充填采矿法可分三组：①干式充填法，充填材料为专用露天采石场采出的碎石、露天矿剥离或地下矿采掘的废石等。经破碎，用机械、人工或风力输送至采场。②水力充填法，充填材料为砂、碎石、选厂尾砂或炉渣等。用管道借水力输送至采场。③胶结充填法，充填材料为水泥等胶凝材料和砂石、炉渣或尾砂等配制的浆状胶结物料，凝固后有一定强度，用管道借水力或机械输送至采场。干式充填法应用最早，它的生产效率低，劳动强度大，采矿成本高。根据采场结构，回采方向和回采工艺：充填采矿法又可分为上向分层充填法、下向分层充填法、壁式充填法、削壁充填法和方框支架充填法。2发展编辑至20世纪50年代，已逐渐为其他高效率采矿方法所取代。由于开采深度增加，环境保护要求严格，又急需降低稀缺高价矿石的损失和贫化，各国都加强了对充填新工艺的研究。50～60年代水力充填和胶结充填新工艺投入生产，克服了干式充填的一系列缺点，使充填采矿法的应用比例逐年增加。20世纪70年代，广泛采用自行无轨设备和斜坡道采准布置，用梯段工作面长采场或包括几个矿块的盘区回采。在回采工艺方面应用上向高分层崩矿，锚杆和金属网支护顶板(见巷道与硐室支护)，低价高强度胶结充填材料等新技术，使充填采矿法得到进一步完善。水力和胶结充填法尚存在工艺复杂，渗滤废水和细泥污染井下环境，充填成本较高等问题，尚需进一步研究改进。3充填目的编辑(一)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。(二)杜绝内因火灾有些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)。(三)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，将直接导致矿柱能否进行回采，由此将直接影响矿山三级矿量的平衡和均衡生产。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。)(四)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。[1]4实施要点编辑(1)先将矿体划分为盘区，盘区内划分矿段，以矿段为回采单元。(2)实施采矿环境再造。在矿段中的顶柱部位，用传统的下向分层胶结充填法的回采L岂分别回采1-2个分层，然后用高标号的混凝土充填形成人工顶柱;在底柱部位，用浅孔落矿法回采一定高度后，用混凝土浇筑具有出矿系统的人工底柱。由于上、F盘围岩不稳固，要沿矿体走向形成切割槽，并胶结充填，构成人工问柱(或通过注浆等方式形成稳固的矿石间柱)。在回采矿段的周围最终形成一个相对稳固的受限空间.即完成“采矿环境再造”。(3)在人1顶柱中预留一定规格的小井.作为回采过程巾的通风、人行井和充填采窄区的充填井，在人工顶柱下面参照深孔抵抗线尺寸，形成深孔凿岩巷道硐室。(4)在下部的人工底柱中预留放矿口;在人工底柱的七部，用巷道式采矿或局部浅孔落矿法形成大量落矿的补偿空间和自由面。(5)在凿岩硐室中用深孔凿岩设备钻凿大抵抗线的下向大直径深孔，然后在阶段全高上实施球状药包下向崩矿;受限空间内节理裂隙比较发育的矿体，可以采用强制与诱导耦合的高教落矿方法进行回采，在一定条件下，甚至可以采用自然崩落。(6)大量崩落的矿石通过放矿口由铲运机运出，实施强化出矿：出矿结束后，通过人工顶柱中的充填小井下放全尾砂充填料(或低标号的混凝土)。[2]5上向分层充填法编辑将矿房或矿块在垂直高度上水平地或倾斜地划分分层,由下向上逐层回采。每采完一个分层，随即进行充填。并在充填体中顺路构筑放矿溜井和行人天井（兼作泄水井用）。在矿块中布置充填天井，用来下放充填料；有时兼作提运设备、材料、通风和行人用。回采过程是凿岩、崩矿、出矿、架设行人天井和矿石溜井,建造隔墙,充填和铺盖胶结底板等。水力充填时每一分层充填料上部均铺盖强度较大的胶结底板，以减少出矿时矿石的贫化和损失并提高出矿效率。靠近矿柱建造隔墙，将松散充填料与矿柱隔开，为下一步回采矿柱创造良好的条件。该法用于开采矿石稳固而围岩不稳固的矿体。矿石和围岩均不稳固时，可用微倾斜(倾角7°～10°)进路回采，使水力充填或胶结充填材料能自流接顶。矿石中等稳固时，也可用锚杆加固顶板矿石。6下向分层充填法编辑回采顺序是由上向下逐层回采、逐层充填。回采分层水平或倾斜（10°～15°）布置，不留顶柱和底柱。矿块中布置矿石溜井和充填、行人天井。采下矿石经溜井放至下部阶段运输巷道。充填料自上部阶段运输巷道经充填天井下放至采场。随分层回采，在充填体中顺路构筑充填、行人天井。回采分层时，先掘进切割巷道与充填、行人天井和溜井连通。自切割巷道用进路或长壁工作面回采矿石。工人在每一分层水砂充填体下部构筑的胶结假顶下或胶结充填体下作业,工作安全。进行充填作业前,在回采进路口上和侧部构筑滤水墙和密闭墙。本法适用于开采矿石和围岩均不稳固的矿体，也是一种回采矿柱的有效方法。7壁式充填法编辑布置与壁式充填采煤法近似（见壁式采煤法）。8削壁充填法编辑主要用于极薄矿脉，可以降低贫化率。为形成回采工作空间，须崩落上盘或下盘围岩。矿石和围岩分次崩落，利用崩下的围岩作充填材料。崩矿前在充填料上严密铺垫隔离物，防止粉矿丢失在充填料中。崩下的矿石自矿石溜井运出，崩下的围岩量应能填满采空区。矿石和围岩之间有弱面时，可改善矿石贫化和损失指标。9方框支架充填法编辑适用于开采矿体极不规则、矿石和围岩都不稳固的高价矿体。用方框支架和充填料来维护采空区。回采时，每次将体积与方框体积相等的矿石崩落（方框的长、宽、高约为1.5m×1.5m×2.0m），并立即架设方框支护顶板,然后向方框中填入干充填料,以保证安全。溜井和行人通风天井在方框中架设。矿石可在工作面进行手选，选出废石填入方框作充填料。矿体划分成3～4个方框宽的分条或面积为3×4个方框的短矿块，充填一个分条或短矿块时，可回采另一个。各种充填法中，如矿块划分为矿房和矿柱，回采时要一并考虑矿房采完后矿柱的回采。在充满干式或水砂充填料的矿房中回采矿柱时，松散的充填料可能涌入回采空间，故多用崩落法。如矿房回采时已构筑隔墙，矿柱可用上向或下向分层充填法回采。前者用于回采支承压力不大的矿柱，后者在围岩不允许崩落或用上向分层充填法不安全时采用；但均须待矿房内的充填料压实后(一般需六个月以上)进行。矿房填满胶结充填料时，矿柱回采方法取决于充填体的强度和围岩稳固性。强度高时，可用留矿采矿法，阶段矿房采矿法，上向分层充填采矿法等；强度低时，用下向分层充填采矿法。如矿房顶底板围岩稳固,可用VCR法回采矿柱（见自然支护采矿法）。出差注意事项1.出去前做好市场调查，查找矿的具体位置，是不是国企和省企。看看是不是正在充填还是将要充填，用什么充填。2.问清楚是谁主要负责购销这一块，充填站的主要负责人是谁，每个月大约用多少吨，按一比几的比例充填，需要达到多大的强度。3.问清楚怎么招标，怎样结账，是不是要压货。