充填采矿法

llccqq

用充填采矿法回采矿体时，也是将采区划分为矿房和矿柱两步骤回采，先采矿房，后采矿柱。其特点是随回采工作的进行，用充填材料将回采后的空间允填起来。充填料的作用有二方面：一是维护矿房的上下盘围岩；二是形成工作台，工作人员站在充填料上面进行凿岩；爆破、出矿等工作。这种采矿方法主要用于：
①矿石稳固而围岩不够稳固；
②地表不允许崩落；
③开采稀有、贵重金属或高品位富矿，要求损失率、贫化率小；
④矿床有自燃发火危险；
⑤矿体倾角一般在50°～60°以上。
（1）水砂冲填采矿法：
1) 概述：由于生产的不断发展，允填采矿法也有新的改进。近年来，在我国地下金属矿山使用水砂充填采矿法的逐渐增多。水砂允填法的实质是借助水力沿管道系统，将允填材料输送到回采工作面进行充填。
2）典型方案：我国铜绿山铜矿上向水平分层护壁炉渣水力冲填采矿法的一个典型方案。该矿的矿床为急倾斜、极厚矿体的铜矿、品位很高，矿石为含铜磁铁矿坚硬而稳固。围岩为矽卡岩、大理岩和花岗闪长岩等，属中等稳固。地表有湖泊，不允许崩落。根据上述特点，采用水砂冲填采矿法。
采区划分和构成要素为在每个阶段上划分若干个采区。当矿体厚度大于10～12m时，采区垂直矿体走向布置；当矿体厚度小于10～12m时，采区则沿走向布置。每个采区又划分为矿房和矿柱，当采区垂直走向布置时，矿房宽度为7m，矿柱宽度为9m。矿房顶柱厚为4-6m，底柱高为5-7m，阶段高度为60m。
3）采准切割工作：采准包括掘进穿脉巷道、采场充填井、放矿闸门硐室、拉底巷道、以及拉底水平以下的放矿溜井和滤水进风行人井等。
穿脉巷道掘进在矿房及间柱的分界线上，以兼顾矿房与矿柱两者回采的需要。穿脉巷道主要起运输矿石并兼以探矿作用。其断面为2.4×2.75m，铺设有单轨。
充填天井按设计要求沿矿房长度每隔30-40m设置一个。充填井原则上应位于采场中央，以便等距离地充填整个采场。充填井规格有二种：用吊罐法施工时，其断面为1.8×2m；用普通法掘进时，其断面为1.8×1.5m。充填井分两格，即分梯子间与充填管子间。充填井主要用来下放充填料和作回风用。
人行滤水井，主要用作行人、滤水、进风和提升材料设备等。根据安全生产的要求，一个采场至少设有两个人行滤水井，当采场很长时，还应设立二个以上。滤水井的断面为1.8×1.8m，应分成两个格，一格为梯子间，一个为提升材料间。
溜矿井，主要作为放矿用，其断面规格为1.5×1.5m和1.8×1.5m两种。它的断面尺寸应大于允许最大块度的三倍。溜矿井下部安装有单缸或双缸的扇形风动闸门。
人行滤水井和溜矿井在采场内应间隔布置，便于人行、滤水和出矿工作。
切割工作就是在底柱之上，沿矿房长轴方向掘进拉底巷道(切割巷道)，联通各滤水井和溜矿井、然后以该巷道为自由面，进行扩帮，将矿房底部全部拉开，形成高2.0m的拉底空间，再进行挑顶2.5—3.0m。将矿石全部运出后，砌筑钢筋混凝土底板，其厚度为0.8—1.0m，要求混凝土标号为100-150号。
4) 回采工作：该矿采用上向水平分层的回采方式，分层高度为2.0m，矿石稳固时，可以增加采高达4—5m，即连续回采二个分层后再进行充填。这样可以减少辅助作业时间，提高劳动生产率。
凿岩用凿岩机，打向上炮孔崩矿，孔深1.6m，崩下矿石后，再用凿岩机打水平炮孔进行压顶，高度为1m，既增加了落矿高度又保证了采场的规格和稳定性。
5) 矿石运搬：每个采场设有一台气动装运机出矿。这种装运机在充填法采场，装运灵活、速度快、工效高、能力大，特别是矿石装得比较干净，节省大量人工劳动，深受工人欢迎。目前井下ZYQ-14装运机出矿平均台班工效可达80—90吨，ZYQ-12台班出矿可达60吨。为了进一步提高装运机出矿效率，应尽量减少大块产出率，加强底板铺面质量管理，搞好装运机的维修与保养工作。当采场出矿完毕后，将装运机吊挂在采场顶板上或转移到邻近采场，以便进行充填作业。
6) 采场通风：新鲜风流从滤水井进入采场，炮烟和污浊空气经充填天井排到上部回风平巷经风井抽到地表。这种采准布置通风条件较好。
7) 充填工作：一个分层崩下的矿石，全部出完后，采场形成4～4．5m的空间，开始进行充填。充填工作包括砌筑护壁、浇注人行滤水井和溜矿井、水砂充填以及浇注混凝土底板和隔墙等。
砌筑预制块：为了保证矿柱的顺利回采，在采场充填前要浇注混凝土隔墙(也称护壁)，过去在浇注混凝土时要架设木模板，现改为砌筑混凝土预制块代替木模板，节省大量木材。
混凝土预制块规格为300×200×500mm，每块重21公斤。隔墙厚度不小于0.6m。为了防止已砌好的混凝土预制块墙被充填料压倒，在预制块墙与矿壁间每隔5—7m加砌混凝土预制块横撑进行加固。
加高顺路天井：在混凝土砖墙施工的同时，加高顺路行人井与溜矿井。加高的高度为2．0m，顺路井内檗架设3cm厚的木摸板，外砌混凝土预制块。木模板与所砌混凝土预制块之间留0．2～0．3m的空隙，以便浇灌混凝土。滤水井取0．2m，溜矿井取0．3m。滤水井在砌筑预制块时，每边需留1～2个滤水孔，在水砂允填时，将这些孔用1—2层草袋堵住，待充填后滤水。等充填完毕水滤出后，再用混凝土浇灌木模板与混凝土块之间的空隙。这种滤水措施简易可靠，但只适用于滤水性能好的充填料如炉碴。铜录山矿是采用炉碴充填的。
炉碴充填：在进行水砂充填前必须做好一切准备工作，包括安装充填信号、接管、放水试管等。采场充填管是用4英寸的普通钢管。充填方式采用前进式，即由充填天井向矿房两端前进式充填，这样充积的炉碴堆可以做为采场架设允填管子的支架，边充砂边往前接管子，同时也便于作业人员工作。炉碴充填高度为1.8-1.9m。充砂能力每小时达40～45m3。充砂浓度为40%左右。炉碴充填完毕后，采场中所充炉碴面总是高低不平，因此，还需要进行人工平场，劳动强度大，应实现平场机械化，这是一个重要的研究课题。
浇灌混凝土：在地表设置混凝土搅拌站，混凝土制备好后，运送地下，经采场充填井由管路下放到采场，用矿车运到浇灌地点。在混凝土隔墙中，浇灌混凝土的厚度为0.4m。
混凝土底板的作用是将崩落的矿石和允填料隔开，也是减少矿房回采中矿石损失和贫化的—个必要措施。同时也是为装运机创造良好的出矿条件，有利于提高装运机的出矿效率。混凝土底板厚度为0．15～0．2m，此厚度只要保证崩矿时不被打坏即可。
浇灌混凝土隔墙、底板以及顺路井均应同时施工。混凝土施工完毕后，还要经过一定的养护期，达到一定强度后才能开始作业。
8）水砂充填采矿法评价：充填材料采用水力管道输送，简化了工艺和设备，提高了冲填能力和降低了充填成本。水砂充填的充填体较致密，抗压强度大，能较有效地控制矿山压力和防止围岩移动。如果用选厂的尾砂做充填材料，不仅来源容易，价格便宜，而且还可以减少尾砂堆积的设施，减少占地面积。因此，只要条件允许，应尽量利用尾砂做充填料。从我国金属矿山应用这种采矿方法的发展趋势来看，尾砂允填的应用更加广泛。
水砂充填采矿法也存在不少缺点，如充填料的制备工作和充填设施工程比较复杂，增加了充填用水、井下脱水、排水的设施等。另外，泥砂污染巷道和清理水仓工作繁重。今后应进一步简化充填料制备工艺，提高凿岩和运搬机械化水平，改善脱泥、脱水及排水的管理，以及寻求有效的接顶工艺。
根据我国使用水砂充填法的矿山实践，认为回采工艺复杂主要是由砌筑隔墙引起的，这项工序体力劳动强度大、效率低。若用胶结充填法回采矿柱，形成人工混疑土矿柱，代替砌筑隔墙和留矿柱，然后用水砂充填回采矿房，这样就简化了工艺，提高了生产效率。