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54.8%
38.0%
1963年
0.7%
1970年
6%
7%
③国内使用充填法的历史情况
1)解放时期——我国仅有少数几个冶金矿山采用干式充填采矿法、水砂,胶结充填法还没有用过。
2)大跃进期间——各种高效率的采矿方法在冶金矿山中大力推广,有些原来采用干式充填采矿法的矿山,改用了其他方法,故充填法比重急剧下降。
3)1964年——我国凡口铝锌矿开始使用胶结充填法。
4)1965年——我国某矿山南矿由于采空区的面积过大,发生地压活动,故开始了尾砂充填空区的试验。
后来其他矿又进行了胶结充填法试验。
5)1966年——湘潭锰矿第一期扩建设计,采用3水砂充填壁式采矿法。
1969年投产,用到现在,对防止内因火灾取得了较好效果。
6)1967年——黄沙坪铝锌矿采用了干式充填采矿法,同年铜矿也曾试验采用充填法。
7)从1967年以后,相继有:
托里络矿、柏坊铜矿、红透山硐矿,凤凰山铜矿,铜录山铜矿等矿山采用了充填法。
到目前为止,全国约有20多个冶金矿山全部或部分地采用了充填采矿法。
(2)国外充填采矿法发展情况
目前,充填采矿法在国外金属矿山已获得日益广泛的应用,其所占比重正在持续上升。
例如,加拿大、美国、日本、瑞典、苏联、西德等。
11970年—分层充填法比重为22.2%;
1973年—分层充填法比重为29.1%
1974年—用充填法采出的矿石为2500万吨。
深入充填料中的水泥约价值1000万元;
②又如美国。
1971年—使用充填法的金属矿山数为38个。
其中用充填料回填空区的矿山有:
25个。
1971年美国脉状矿日产矿石量为1200万吨以上的有色矿山,只有6个,而除一个用留矿法开采外,其余均用充填法开采。
③日本充填法使用比例。
1956年占24.5%,1967年占35.2%,1970年占39.0%。
④瑞典情况—在45个矿山中,有13个矿山采用分层充填法开采。
⑤苏联—1965年使用充填法开采的矿石量为14.9%。
1975年使用充填法开采的矿石量为38.0%。
⑥其他国家如澳大利亚、西德、印度、英国、奥地利等国家也都广泛地应用充填采矿法开采有色、稀有金属矿体。
三、充填的目的
(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)。
[参考]如我国湘潭锰矿,矿体的直接顶板为叶片状黑色页岩,崩落后在有水和空气的条件下,经30~50天后发生自燃。
采用充填法后,杜绝了内因火灾。
(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。
四、充填材料及其充填料的输送方法。
(一)充填材料来源
①地表堆积的废石;
②掘进坑边的废石;
③选矿厂的尾砂;
④冶炼厂的炉渣;
⑤戈毕集料;
⑥从地表属门采石等。
(二)充填材料的输送方法
可以通过矿车或其他机械运输,也可用风力、水力输送。
目前水力输送应用比较广泛。
五、充填采矿法分类
(一)按充填料的性能和充填工艺特点分类:
胶结充填
可分为:
非胶结充填干式充填
水砂充填
(二)按矿块回采工作面的推进方向和回采工艺特点分类:
①上向分层充填采矿法;
②下向分层充填采矿法;
③壁式充填采矿法;
④削壁充填法;
⑤支架充填法。
六、充填采矿法的适用条件
(一)开采品位较高的富矿,并且要求有比较高的回采率和比较低的贫化率;
或开采稀贵金属。
(二)赋有条件件和开采技术条件比较复杂的矿床,如:
①水文地质条件、矿体形状比较复杂;
②矿体埋藏较深而且地压较大;
③矿石或围岩有自燃发火的危险;
④地表或围岩不允许有大面积沉陷或剧烈移动而需要特殊保护;
⑤露天和地下同时进行开采。
(三)适用于矿石稳固,围岩不稳固的矿床
如果能采用特殊的支护方法或下向分层充填法,也可以用来开采矿石不稳固的矿体。
(四)适用于开采急倾斜矿体
因为急倾斜矿体便于向采场输送充填料,并且可以减少充填不到的空间及充填料接顶的面积。
但是,如果能采用水力或风力充填的话,也可以用于缓倾斜薄矿脉的开采中。
七、充填采矿法与其他采矿方法比较的优缺点:
(一)充填采矿法的优点:
(1)采、切工程量小,灵活性大;
(2)矿石损失、贫化小;
(3)能够比较有效的维护围岩,减少围岩的移动和防止大量冒落;
(4)对于薄矿脉或多品种矿石可以进行选别回采;
(5)可以防止矿床开采的内因火灾;
(二)缺点:
(1)回采工艺和充填工艺复杂。
(2)充填和采矿互相影响,如果回采作业机械化所不能妥善解决,则生产效率和生产能力都比较低;
(3)充填料的开采,加工、输送及其他一系列消耗使矿石成本较高。
开采运输与堆积充填料这些工作所需要的费用占采矿成本的40—50%。
(4)劳动强度大;
2干式充填采矿法
一、干式充填采矿法的特点和适用条件
(一)特点:
(1)将矿块划分为矿房和矿柱,先采房,后采柱,两步骤回采。
矿房是自下而上分层回采,随着回采工作面的向上推进,逐层充填采空区的维护上、下盘围岩,同时为继续上采创造作业条件。
(2)干式充填采矿法多用废石作为充填料,充填料利用主充填井下放到井下,再用其他运输送到工作面进行采场充填工作。
(3)矿房回采到最后一个分层后,要进行接顶充填。
(4)矿柱回采工作是在采完一批矿房以后或采完一个阶段后进行。
(二)适用条件
(1)适用开采品位高,价值高的矿石;
(采矿体厚度小于4米的);
(2)适用于开采矿石稳固,而围岩不稳固的急倾斜薄到中厚的矿体;
矿体太厚时,充填工作量大,输送充填料和在矿房中铺平充填料的工作太繁重。
(3)缺乏水力充填的廉价材料;
(4)矿山开采中自然涌水量大,不宜采用水力充填法开采;
(5)缺乏水源地区的矿山,用水力充填法供应不上水。
(三)干式充填法分类:
按工作面形式不同,可分为三类,即:
(一)上向水平分层干式充填法;
(黄沙坪铝矿用及红化沟金矿用)
(二)倾斜分层干式充填法;
(三)削毕充填采矿法。
(红花沟金矿用)
二、干式充填采矿法典型方案(上向水平分层干式充填采矿法)
(一)上向水平分层干式充填采矿法特点:
属于干式充填法的一种,与干式充填法总的特点基本相同。
它也是两步骤回采,向下而上分层回采。
随着工作面以向上推进,逐层充填采空区,用以支撑上、下盘围岩并造成不断上采的作业条件。
当矿房采到最后一个分层后,要进行接顶充填。
矿房采完后,再有计划地回采矿柱。
(二)矿块构成要素
(1)矿块布置方式
矿块布置方式分为沿走向和切走向两种。
①沿走向布置——当矿石与围岩比较稳固的条件下,矿体厚度又不超过10—15米时,采用沿走向布置。
②矿块切走向布置--矿体厚度>10~15米时,用切走向布置。
(由所给尺寸可看出,此数值比空场法要小。
因为围岩不稳固,允许暴露的面积小,因而以10~15米为界)。
(2)矿房长度
矿房的长一般宜控制在50米以内。
如果矿体厚度超过50米,则在矿体的垂直走向方向上布置两排矿房,在两排矿房之间留沿走向的纵向矿柱。
<
干式充填采矿法典型方案>
1-沿脉平巷2-人行天井3-联络道
4-充填天井5-溜矿井
1-阶段运输平巷;
8-底板;
2-回风巷道;
9-电耙胶车;
3-充填天井;
10-顶柱;
4-放矿溜井11-底柱
5-人行通风天井12-充填料
6-联络道(间距4~6m)13-崩下矿石
7-隔墙;
14-炮孔
(3)阶段高度
①阶段高度一般为30~60米(常用的是35~45米)
②阶段高度过大,在生产中会产生一些困难,如:
当矿体厚度不大,而矿体倾角变化大时,会引起架设流矿井的困难;
当矿体很厚,出矿量很多时,溜井下部磨损大,维护困难。
(钢溜井可通过10~15万吨矿石,予制混凝土溜井一般达不到10万吨矿石)。
[参数]阶段高度大,则回采速度慢,当回采上部分层时,矿石的稳固性降低。
对于阶段高度的取值方法:
①当矿体倾角比较大,倾角和厚度变化不大,矿体、轮廓规则时,采用较大的阶段高度;
②当矿床勘探类型越高时,阶段高度可以取的越小。
(4)矿房的水平暴露面积
矿房的水平暴露面积,主要取决于矿石的稳固性。
当矿石稳固时,水平暴露面积多在300~500M2之间;
当矿石很稳固时,可达到800~1200M2或更大,(个别矿山达到2000M2)。
(5)矿柱尺寸
1)间柱宽度:
间距宽度取决于间柱的回采方法和矿岩的稳固性以及矿体厚度。
用充填法回采间柱时,可留7~10米。
当矿石和围岩不太稳固且地压较大时,则应取较大的尺寸。
间柱留的过小,受的压力大,不易回采矿柱;
间柱留的过大,则又形成较大的采空区。
当矿体很薄时(3~4米的薄矿脉),也可以不留间柱,此时采用在矿房之间浇灌混凝土隔墙的办法;
2)顶柱厚度
当上部运输巷道需要保护时,则应当根据矿石的稳固性和矿房的大小,保留3~5米厚的顶柱。
不留顶柱可以简化回采步骤,因而可以减小矿石的损失和贫化,但需要建造人工假巷。
3)底柱高度
对于充填采矿法,由于采准巷道布置简单,在底柱中的巷道很少,并且不在其中进行二次破碎。
故矿石底柱的稳固性破坏较小,因而底柱高度可以小一些。
当矿房位于主要运输平巷之上时,必须要留底柱。
一般在运输平巷上部只留2-3米高的底柱。
(即从运输水平底板算起总计高4-5米)。
(三)采准工作
采准工作包括有:
沿脉和穿脉平巷,天井、联络道,放矿溜井以及充填井。
(1)沿脉平巷和穿脉平巷
为了便于探矿和采矿,一般靠近矿体下盘或上盘边界掘进。
沿脉运输平巷多用于中厚以下矿体的回采中。
当矿体很厚,矿房垂直走向布置时,为了布置溜井方便,相邻矿块采矿互不产影响等,通常采用穿脉运输平巷)。
当矿房和间柱沿走向的长度比较大时,则矿房和间柱分别开凿独立的运输穿脉巷道。
相反,则运输穿脉巷道可开在矿房和间柱的交界外,共用一条巷道。
运输巷道的断面一般为2.1×
2.5米,(依运输设备定断面)。
(2)在一个矿房中至少应当有两个天井(一个是人行天井,另一个是定填天井)。
1)人行天井--人行天井一般布置在间柱宽度的中央靠下盘处。
通过联络道与矿房联通。
如此布置,对天井的维护、探清矿体边界和以后回采间柱都很有利。
人行天井断面为(1.5m~2.0
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