| 9充填采矿法
制作：陈国山
9.1单层充填法
9.1.1单层壁式充填法
9.1.1.1适用条件
1矿石和围岩（顶板）稳固性较差
2矿体倾角＜30°
3矿体厚度＜2米
1 -注砂管；2 -上部脉内平巷，3 -半截门子，4 -帮门子，
5 -工作面沉淀池，6 -切割巷道，7-溜矿井，8 -钢丝绳，9 -砂帘子，
10 -木板钉条，11 -横撑，12 -泄水方向，13 -充填区，14 -空顶区
9.1.1.2结构
1顶底柱:无工程
2间柱:无间柱
3矿房内：上山 回采最出的工作面
切割巷道 行人 通风 卸水 出矿
9.1.1.3采准切割工作
1阶段运输巷:下盘脉外单一沿脉布置
2行人、溜矿井: 双格溜井 一格溜矿 一格行人通风
3切割巷道: 脉内沿脉布置
4上 山:从切割巷道掘进
5上部脉内平巷：回风 行人 下放充填料
9.1.1.4回采充填工作
1落矿:沿走向全面推进一次采全厚回采,以切割平巷为自由面,以上山为工作面,打水平平行浅孔。
2 爆破：逆倾向以宽1.2m 的小断面推进
2运搬:采用人力或电耙,将矿石运搬进溜井，两步耙矿
3支柱: 支柱须紧跟工作面，落矿后立即支护。最大悬顶距为4.8m ，充填步距2.4m ，控顶距2.4m , 支柱间距0.7-0.9m，排距为1.2m。
通风后进入采场注意顶板安全撬毛工作,
4 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
5 充填：采用水砂充填，逆倾斜分段进行，先自下而上分段拆除立柱，再分段进行充填。注意接顶
9.1.1.6实例
1 -倾斜矿体，2 -充填体，3 -采区巷道，4 -回采分条，5 -切割巷道；
6 -运输巷道， 7-小型矿柱
9.1.2单层削壁充填法
9.1.1适用条件
1矿石和围岩具有一定的稳固性
2矿体倾角＞55°
3矿体厚度＜2米
9.1.2结构
1顶柱:无工程(先进天井)
2间柱:无间柱
3底柱:顺路井 行人 通风 出矿
9.1.3采准切割工作
1阶段运输巷:脉内单一沿脉布置
2行人、溜矿井:两个行人井,两个溜矿井
3先进天井:从拉底掘进到上个阶段
4拉底空间:分为留底柱和人工假底
5打水泥底板:厚度0.4-0.5米,四井锁口,为底柱回采作准备
也可用人工假底,
人工假底的形成：
底板混凝土的浇注及锁口
9.1.4回采充填工作
1落矿:自下而上分层回采,以先进天井为自由面,以拉底空间为工作面,打上向垂直平行浅孔。矿石,围岩分别爆破.
2运搬:采用人力或电耙,将矿石运搬进溜井
3充填:提高溜井和行人井,盖好行人井,爆破围岩,通风后进入采场,平场,撬毛,铺设垫板,准备爆破矿石.
溜井提高方法有：混凝土浇注 硬木横撑 铁筒接高
4采幅:矿石1米K=2围岩1米
采幅=矿+岩=K×岩
9.1.5评价
优:采切工艺简单,充填工艺简单,损失贫化小
缺:安全性差,加强管理
9.2上向分层充填法
9.2.1干式充填法
1适用条件:矿岩不太稳固，倾角＞55°， 厚度＜8-10米
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
2结构:
顶柱：无工程
间柱：天井 天井联络道
底柱：人工假底或布置阶段运输巷，溜井
3结构参数:阶段高50-60米,
顶柱2-3米
矿块长40-50米,间柱4-6米
矿块宽＜8-10米,底柱4-6米
4采准切割工作:
阶段运输巷,天井及联络道,充填天井(先进天井)
两个溜井(1/4处),拉底巷道及拉底空间,底板浇筑
5回采充填工艺
自下而上分层回采
凿岩爆破,通风撬毛,出矿(人力电耙)
接高溜井,(双模板)
下放充填料,
铺平充填料(人力电耙)
打水泥垫板,水泥隔墙(单模板)
9.2.2水力充填法
1适用条件:围岩不稳,矿石稍具稳固性,倾角＞55°厚度10-20米,贵重矿石
2结构：沿走向布置，垂直走向布置
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
3参数：矿房宽度6-8米，
矿柱（间柱）宽8-10米，
顶柱3-4米底柱5-7米，
阶段高50-60米
4采准切割工作
阶段运输巷：上下盘沿脉加川脉
矿房内：充填井（先进天井）一个，拉底巷道，拉底空间，水泥底板
底柱内：溜井2个，行人脱水井两个
5回采充填：自下而上分层回采，
凿岩爆破：上向平行浅孔
通风，撬毛：由近而远撬顶
出矿：电耙 铲运机
提高溜井及滤水井：混凝土滤水井 （方形 圆形）
打隔墙(单模板)，水力充填，垫板：白灰 橡胶 混凝土
9.2.3胶结充填法
1矿块布置：垂直走向布置，
2矿块参数：矿房4-6米，矿柱10-12米，不留顶底柱，阶段高50-60米
3采准切割：单一沿脉加川脉,人工假底，形成拉底空间
预留行人井一个，溜矿井2个，上掘充填井一个
4回采充填：自下而上分层回采
凿岩、爆破、通风、撬毛、出矿、接井（单模板）充填
9.2.4应用实例
1.薄矿体双倾干式充填方案
2.单倾斜干充充填方案
3. 铲运机出矿胶结充填方案
4.铲运机出矿水砂充填方案
5.龙首镍矿
6.点柱充填法
9．3下向分层充填法
9.3.1下向水平分层充填法
9.3.1.1适用条件
1．矿岩均不稳固
2．急倾斜厚矿体
3．高品位贵重矿石
9.3.1.2结构及参数
布置脉内阶段运输巷，向上施工溜矿井（中心）和行人通风天井（两侧），阶段高度30-50米，矿块长度30-50米，矿块宽为矿体厚度，不留矿柱采用水砂法充填
1 -钢筋混凝土假顶，2 -尾砂充填体；3 -充填天井，4 -矿块天井，
5 -矿石溜井， 6 -阶段运输平巷，7 -分层切割平巷，8 -回采进路
9.3.1.3采准切割工作
采准工作：阶段运输巷，矿块天井、溜井
切割工作：切割平巷及模巷
阶段运输巷布置在下盘脉内或脉外，天井布置在矿块两端，溜井位于中央。
9.3.1.4回采工作：自上而下分层回采，每一分层可以按进路式或分区壁式回采，进路方向与切割平巷垂直，上下分层的进路交错布置，进路高度2-2.5米,宽度2.4-3米,进路采用浅孔落矿,电耙或铲运机出路.
9.3.1.5充填工作
1.充填准备：清理采场底板碎矿，浇灌钢筋混凝土底板，钉隔离层、构筑脱水砂门等铺设钢筋混凝土底板，钢筋混凝土底板的厚度一般为0.25-0.3m 。
钉筑隔离层是将准备充填的进路或分区与未采的进路或分区隔开，以防止旁侧的充填料坍塌。
1 -钢筋混凝土底板，2 -金属网，( a ）金属网隔离层，
3 -竹席，4 -板条（b）竹席隔离层
充填前需在待充进路（或待充分区）与分层切割平巷的相交部位砌筑脱永砂门
(a）砖砌脱水砂门，(b）预制混凝土构件脱水砂门l23 -条木， 4-麻布，5-条木；6 -混凝土墙，7 -混凝土砖；8 -红砖，9 -充填管，10 -泄水管
2.充填工作
采用由远而近的后退式充填，
3.充填分层巷道
在分层巷道底板上铺设钢筋混凝土底板，构筑脱水砂门。对分层巷道进行充填。
9.3.1.6实例
9.3.2下向倾斜分层充填采矿法
9.3.2.1适应条件
矿石 围岩不稳固 高品位矿石
9.3.2.2构成要素
阶段高30m 。由于矿体厚大，矿块垂直走向布置。充填天井的一侧布置回采进路时，矿块长25 m，两侧布置进路时长50m 。
9.3.2.3采准切割
在矿体近下盘处掘进沿脉运输巷道9 。沿走向每隔50m 在矿块中开溜矿井，并用厚度为4.5-6mm 的钢板全焊接护壁、钢板后充填混凝土。掘进充填天井5 通穿脉充填平巷2 。上部分层开采后，充填井在胶结充填料中顺路形成，每分层垂直矿体走向掘进分层横巷7 ，规格为2.5×2.5m ，作为初始切割巷道。
9.3.2.4回采工作
分层高度为2.5m 。分层倾角视充填料的流动角而定，用细砂胶结充填为3°-5° ，用粗骨料胶结充填为8°-10°。分层用进路回采，随采随充。回采进路垂直分层横巷布置，可以间隔回采，也可以依次回采。回采进路多为六角形，回采进路规格为2.5×（3-4）m。相邻两条进路共用一下充填小井，充填小井与穿脉充填平巷2 联通。使用气腿式凿岩机浅孔落矿，30kw 电耙出矿。矿石经回采进路6 、分层横巷7、溜井8 落至沿脉运输巷道9 ，用振动放矿机装车运出。因为上分层的充填料是胶结体，且铺了金属网。所以，回采进路不需再进行支护。充填过程：如下
9.3.2.5充填工作
进路底板矿石清理干净后，在进路与分层横巷的结合部作木板隔墙，并用立柱加固，再钉上章袋，塑料编织布等滤水材料后开始充填。充填料经过沿脉充填平巷3 、穿脉充填平巷2 、充填小井进入待充进路，充填料的输送全用电耙。建滤水隔墙的目的是滤出充填前后清洗耙道而进入进路的多余水。每个进路的充填必须一次连续完成，不能多次充填，不然难以保证质量。最末的进路与分层横巷同时充填。
9.3.2.6评价
1）下向分层充填采矿法的开采，是在整体混凝土人工假顶下进行的，所以回采工作安全；
2）下向分层充填采矿法的矿石损失、贫化指标比任何采矿方法都低；
3）回采进路的方向、数量、规格均可根据矿床的条件变化而调整，因此该法较灵活、可靠；
4）开采矿岩极不稳固的矿体时，可使地表岩移达到最小。倾斜分层方案，由于充填料的接顶效果好，可以最大限度地保护地表及岩体；
5）该法均为单步骤回采，不留矿柱，省去了回采矿柱的麻烦。
下向分层充填采矿法缺点。
1）下向分层充填采矿法是所有采矿方法中工序最复杂的采矿方法之一；
2）矿块生产能力低，采矿强度低，采矿工劳动生产率低；
3）成本高。
9.4其它充填采矿法
9.4.1分段充填法
1 -沿脉运输巷道；2 -穿脉运输巷道；3 -分段巷道；4 -矿体，5 -充填体, 6-沿脉回风巷道，7 -穿脉回风巷道，8 -通风充填井
（1）适用条件
要求矿岩中等稳固,围岩不稳固,采用充填法要求,矿石品位高,矿石具有品位价值贵重等特点.
（2）结构
在矿块内形成沿脉加川脉或者环形阶段运输形式,在矿体内或者下盘围岩内开掘行人井,溜井及分段巷道,分段高度10-12米.
（3）采准切割
阶段运输巷根据矿体厚度设计或环形或者沿脉加川脉,上掘行人通风天井,5-6个进路,掘进一个,垂直进路方向掘进分段巷道,将进路连通.根据设计的尺寸掘进进路,间距大约10-12米,在进路尽头采用中深扇形炮孔形成切割槽.
（4）回采充填工作
回采时采用扇形中深孔分段回采,即将阶段划分为10-12米的分段,整个分段一次性回采,采用铲运机出矿,铲运机将矿石铲运到溜井.
充填分段一次性充填,一般采用胶结充填.
（5）评价:
损失贫化小,生产产量高,安全可靠,成本高
9.4.2分采充填法（见削壁充填法）
9.4.3阶段充填法
（1）阶段充填法的本质
阶段充填法是将矿块划分成矿房与矿柱,矿房的尺寸比矿柱还小,矿房的回采是采用空场法的方式,用空场片采完矿房后,将采后的空间用充填料一次性充填,充填的目的,不同于处理空区,而是要支撑上下盘围岩,为回采矿柱创造条件.
（2）阶段充填法的方案:
1.分段法回采矿房事后充填
2.阶段法回采矿房事后充填
3.VCR法回采矿房事后充填
4.留矿法回采矿房事后充填
5.房柱法回采矿房事后充填
（3）充填工作
1.一次充填量大,充填前将矿房与其主井巷封闭
2.充填采用胶强充填
3.充填前检查封闭情况和滤水情况;
4.充填采用分期分段充填,一般5-7米,滤清后放水
5.充填后要长时间养护.
（4）评价
1.回采效率高
2.充填量大,效率高;
3.回采与充填互不影响;
4.封闭滤水工作量大
9.4.4方框支柱充填采矿法
9.4.4.1全面回采方案
矿块沿矿体走向布置，矿块面积较大，在矿块全断面上用方框拉底回采。矿体沿走向较长时，可每15 - 20m 划分一个采区，由下而上逐台开采；采场内一般先采靠近上盘的矿石，待全面控制了上盘后，再开采靠近下盘的矿石。
9.4.4.2竖分条回采方案
1 -充填天井；2 -盘木溜矿井，3 -底柱，4 -沿脉运输平巷，5 -回风平巷，
6 -方框内人行道，7 -木板溜矿井；8 -未充填方框；9 -已充填方框，
10 -穿脉平巷，11 -竖分条
9.4.4.3短矿块回采方案
短矿块回采方案的特点是把矿体在水平面上划分为（4 - 6 ) ×（4-6）格方框。短矿块之间一般采用对角式开采顺序、相邻矿块间的超高应大于4- 6 台方框。每个短矿块也应有独立的运矿、人行、通风、充填等系统。若充填天井难以掘进，支护材料、充填料也可从相邻短矿块运来。
9.5充填理论
9.5.1充填料的要求
1.就地取材,来源丰富,价格便宜.
2.具有一定的强度和化学稳定性
3.脱水速度快,无毒,干火灾
4.不含有用成份,容易输送.
9.5.2充填料的性质
1.化学性质
2.强度
3.沉缩率
4.适水性
9.5.3充填体的作用
1.支撑上下盘围岩,防止片帮和冒落
2.改变矿柱受力状态,提高矿柱承载能力
3,作为回采工作台
4.防止火灾的发生
9.5.4充填料的输送的性质
1.两相流:固体物料和液体物料的混合物
2.砂浆重率:单位体积砂浆的重量.
3.砂浆浓度:固体物料占充填料总重量的百分数
4.砂浆粘性:吸附水的性质
5.管道阻力:靠近管壁阻力大.
6.充填倍线:充填管线长度与垂直高度的比值.
9.5.5常用设备
水力旋流器,搅拌机,砂浆泵,喷射机,射流制浆枪
9.5.6充填系统
1.干式充填系统
来源地 破碎 地面运 下井 井下运 充填井 采场
2.水力充填
来源地 破碎 地面运 砂仓 水力制浆 下井(管内) 井下运 采场充填 脱水 排水
3胶结充填
水泥仓 计量
水 计量 制浆机 砂浆机
砂仓 计量
碎石仓 计量 运输 搅拌
运输 充填
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