华北理工《采矿学I》教案14充填采矿法、矿柱回收.docx

《华北理工《采矿学I》教案14充填采矿法、矿柱回收.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《华北理工《采矿学I》教案14充填采矿法、矿柱回收.docx（7页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、课程名称：采矿学1第讲次摘 要第十七章充填采矿法第一节概述授课题目（章、节）第三节上向分层充填采矿法第五节下向分层充填采矿法第八节矿柱回收本讲目的要求及重点难点：【目的要求】了解国内外充填采矿法的典型方案和发展现状：掌握上向分层充填采矿法的 回采工艺和适用条件；掌握下向分层充填采矿法的回采工艺和适用条件；掌握主要充填采 矿法中矿柱的回采工艺。【重点】掌握上向分层充填采矿法的回采工艺和适用条件；掌握下向分层充填采矿法的回采工艺和适用条件；掌握主要充填采矿法中矿柱的回采工艺。【难点】掌握上向分层充填采矿法的回采工艺和适用条件；掌握下向分层充填采矿法的回采工艺和适用条件；掌握主要充填采矿法中矿柱的回

2、采工艺。内 容【本讲课程的引入】充填采矿法是利用充填体强度进行地压管理的。随着环境意识到增强以及深部矿体和 难采矿体的开采，充填采矿法应用的比重越来越大。目前，一些大中型铁矿等黑色矿山也 开始进行充填法的应用。本讲将重点介绍上向分层充填采矿方法。【本讲课程内容】第十七章充填采矿法第一节概述一、充填采矿法及充填采空区目的1、概念随着回采工作面的推进，逐步用充填料充填采空区的采矿方法称为充填采矿法。2、充填采空区的目的：利用充填体进行地压管理，以控制围岩崩落和地表下沉，并为回采工作创造安全和方 便条件，还可预防有自然性矿石的内因火灾。二、充填采矿法的分类I、按矿块结构和回采工作面推进方向分为： 单

3、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）2、按充填料和输送方式分为： 干式充填法 水力充填法 胶结充填法三、充填采矿法在我国的使用20世纪50年代：干式充填法1964年凡口铅锌矿开始使用胶结充填法20世纪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：1978年有色金属矿山9.8%1984年全国13.7%其中：有色矿山18%,黄金矿山40%,非金属矿山3%,铁矿山0%,粘土矿0%。近年来，铁矿山充填采矿法应用迅速发展。例如：山东张马屯铁矿、河北矿业石人沟铁矿地下三期工程、河北矿业司家营铁矿三期工程，等。第三节上向水平分

4、层充填采矿法一、概述I、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。2、充填方法可用： 干式充填 水力充填 胶结充填充填时，留出继续上采的工作空间，回采到最上分层时，进行接顶充填。3、充填体的作用：维护两帮围岩，并作为上采的工作平台，崩落的矿石落在充填体上，用机械方法将矿 石运至溜井。矿柱则在若干矿房或全阶段采完后，在进行回采。二、水利充填方案1、矿块结构参数：矿厚不超过1045m时,沿走向布置，矿房长30-60m,最大100m。矿厚大于10-15m时，垂直走向布置，矿房长小于50m,宽810m。阶段高：30-60m

5、间柱：视矿石围岩的粒固性及间柱的回采方法，用充填法采矿柱。6-8m或更大。顶底柱：用脉内运输巷时，留顶柱厚4-5m,底柱高5m（可用混凝土假巷代替）。图17-2上向水平分层水力充填采矿法1 一顶柱，2一充填天井，3一矿石堆,4一人行流水井，5一放矿潮井，6一主B!的 筋，7一人行浊水井通道，8一上盆运巷道，9一0脉巷道，10充填体，11 一下盆运输巷道2、采准和切割工作： 运输巷薄和中厚矿体中，掘脉内运输巷；厚矿体中，掘穿脉巷道，或沿上下盘沿脉和穿脉。 溜井和天井每个矿房至少布置：2个溜矿井，1个顺路人行天井（兼作滤水井），1个充填天井。溜井用混凝土浇灌，壁厚300mm,圆形，内经为1.5m,

6、也有钢板焊制。人行滤水井用予制钢筋混凝土构件砌筑，或浇灌混凝土（留泄水孔）。充填天井断面2X24/,设充填管和人行梯子，是安全出口，倾角80 -90。 拉底巷在底柱上掘，并以此为自由面拉底，拉底高4.5-5m,然后在底板上浇的钢 筋混凝土，配双层钢筋，间距700。图17-3钢筋混凝土预制件结构的人行就井1-草浙2-雕木和3T米铁给4-混凝土预制件图17-4钢脩混凝土底板结构图1一主钢鲂（12mm）l2, 3-BfUfi （树mm）3、回采浅孔落矿如浅孔溜矿法，电耙在采场中耙矿至溜井，或自行设备运矿。（1）加高顺路天井：即将溜井人行天井加高。砌筑；浇灌：家滤水孔。（2）砌隔墙：在矿柱一侧要砌隔墙

7、，以便回采矿柱时，充填料混入矿石中。外层用于制混凝土砖（300X200X500）砌好，内浇0.5米厚的混凝土，隔堵总厚0.8 米。（3）以上工作作完后，可以进行充填。充填料：尾矿砂（脱泥）冶炼厂（炉渣）河砂（很少用）用管道水力输送到采场，通过滤水井滤水，充填料沉积在采厂内，形成较为密实的充 填体。（4）层矿底板0.150.2米厚;一天后可在其上部凿岩，2-3天后，进行落矿或行自行设备。（5）接顶充填： 人工接顶：最上部分层充填时，分成1.5米宽的分条，逐条浇注，先立1米多高的模板，随充填 体加高，逐渐加高模板，距顶0.5米时，用石块砖加砂浆砌筑接顶。方法可靠，劳动强度大，效率低，木材消耗大。

8、砂浆加压接顶：用液压泵将砂浆沿管路压入接顶空间使接顶空间填满。充填前要作好密闭工作也可用 钻孔加压充填。接顶充填，在胶结充填中非常重要。在水泥充填中，因充填体收缩率大， 不太重要。混凝土泵和混凝土浇注机风力充填接顶实验。效果好，日本用喷射式接顶，将充填管 铺在充填底板，加大充填压力，形成向上的砂浆流，充满顶板。三、胶结充填与水砂充填基本一样。图17-5胶结充填采矿法的典型方案1 一运输巷道，2穿脉巷道，3胶结充填体，4一潮丁井,5一行人天井,6充填天井不同：不用滤水，人行井，溜井，只需立摸板。不必构筑隔墙，铺设分层底板和建筑 人工底柱。胶结充填成本较高，第一步回采应取较小尺寸，但所形成的人工矿

9、柱必须保证第二步 回采的安全；第二步可以用水力充填回采，故可选取较大的尺寸。四、评价1、优点：矿石损失贫化小。2、缺点： 成本高：水砂占采矿直接成本15-20%；胶结占采矿直接成本35-50%。 充填系统复杂：第一步用胶结，第二步用水砂。两套系统复杂，若都用胶结成本 更高。阶段间矿柱回采困难：用人工底柱代替，需加快人工底柱的建造速度。第五节下向分层充填采矿法一、概述1、适用条件对矿石很不稳固或矿石围岩均很不稳固。矿石品位很高。价格很高的有色金属或稀有金属 矿体，可以用下向分层充填采矿法。2、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

10、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。 17-8下向分层水力充及采了桧i一更体，2一丁火天井 4分C!5单S-丁弁.6一区着, 7分里厂夙二、下向分层水力充填采矿法：1、布置参数 阶段高度：30-50米； 矿块长度：30-50米； 矿块宽度：矿体的水平厚度。 不留顶底柱，间柱。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

11、re 17f it砂坪5号r体下向尾砂充填法-。234. S.，为国家修序）.一日电工大工作而（3来1.D- U. N、V.忧处分DC剧采序）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）进路式当矿体厚度小于6米时，沿走向布置两条采矿巷，先采下盘后采上盘：当矿体厚度大 于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）分区壁式回采将每一分层按I可采顺序划分为区段，以壁式工作面沿区段全长推进。回采工作面以溜井为中心，按扇形布置，每个分区面积控制在lOO

12、n?以内。回采分层高度：一般为22.53米，I可采巷道宽为22.43米，用浅孔落矿，孔深1.6-2 米。多用7I4KW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200 X 200-250 X250mnro巷道回来时，主筋应垂直巷道布置，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1

13、00-150号。钉隔离层就是将准备充填的巷道或分区与未果部分隔开，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20X20X25mm2的铁丝网，在底板处留出200mm 长的余量并弯向充填区。脱水砂门设在切割巷道中靠待充填巷道或分区边界上，用混凝土穆或红砖砌筑的墙，增中 埋设若干短竹筒或钢管，每隔0.5米设排，每排2-3根。开始只砌米高，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。充填：充填管紧贴顶梁，于巷道中央并向上仰斜50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

14、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。图I7-U脱水砂门的结构a一枝砌的脱水砂门，b一预制混凝土构件的脱水砂门1 一50x50mm的条木,250x20mm，的条木,330x 15mm的条木,4旧联布 袋,5-30xl5mm，的条木,6-混凝土端,7混凝上预制稗,8-红旗,9一克, 冠，10一泄水笆图17-12充填工作面布置示意图1一木寝,2一竹倚,3脱水砂门,4一矿块天井,5-尾砂充填体,6-充埴管, 7一混凝土墙，8一人行材料天井,9钢筋混凝土底板,10软跤管

15、,11桶力二、下向分层胶结充填采矿法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。n-nT-T图17-13下向分层皎结充填采矿法1一巷道回采，2一进行充填的卷道，3一分层运输巷道,4一分层充城也道,5丁 石榴井，6一充填管路，7 斜坡总一般用巷道回采，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4-10 ,大于充填料的漫流角。如图17-13,同采巷道间隔回采，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

16、过两周才能回采。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。三、下向分层充填采矿法的评价适用条件：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。优点：矿石损失很小，3-5%；一步骤回采，简化结构。缺点：能力低，工人劳动生产率不高。发展方向：采用自行设备进行凿岩和装运，矿块技术经济指标，可达到较高水平。第八节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

17、虑矿房和矿柱的回采方法及回采顺序。一、胶结充填矿房的间柱回采（包括矿房两侧砌混凝土墙的）1、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 房柱法当矿岩较稳固时，用上向水平分层充填法或留矿法（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，间柱回采用胶结充填，否 则，可用水力充填。二、松散充填矿房间柱回采用十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I2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I、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。【本讲课程的小结】本讲课程主要讲授了充填采矿法的开采工艺及适用条件和优缺点，此外讲授了充填采 矿法矿柱回收的知识内容。须对所讲授内容予以掌握。【本讲课程的作业】I、充填法包括哪几种采矿方法2、充填采矿法的主要充填材料有哪些？有哪些要求?近年有何发展？3、简述下向分层充填采矿法的适用条件。4、简述下向分层充填采矿法的回采工艺。5、下向分层充填采矿法的优缺点有哪些？6、胶结充填矿房中间柱的I可采方法有哪些？7、顶、底柱的回采方法有哪些？