1、非煤固體礦床地下開采大作業學 號: 姓 名: 班 級: 指導老師: 上向水平分層干式充填采礦法摘要：充填采礦法作為一種綠色的的采礦方法，能夠很好的控制圍巖崩落和地表下沉，隨著礦床埋深的不斷增大，在礦山中正得到越來越普遍的應用。本文介紹一種新型的采礦法干式充填采礦法，通過對該方法特點、分類、使用條件以及實際案例的分析，對干式充填采礦法進行了全面的介紹，并對其未來進行了展望。關鍵詞：干式充填 上向水平分層 干式充填系統 系統評價 近年來，隨著淺部礦產資源逐漸減少，礦床開采深度正不斷增加，面對的地壓問題也越來越嚴峻。充填開采作為一種綠色開采方式不僅能夠減少或者避免地表沉陷，而且可以很好地控制地壓。隨

2、著充填技術不斷的進步，充填開采在礦山的應用正得到較快的發展。 本文介紹了充填法的一種干式充填法，指出了干式充填法的特點、分類和使用條件，并對上向水平分層干式充填法做了詳盡的闡述，以期對充填采礦法在礦山的普及工作有所幫助。1、 干式充填采礦法的特點和適用條件（一）特點： （1）將礦塊劃分為礦房和礦柱，先采房，后采柱，兩步驟回采。礦房是自下而上分層回采，隨著回采工作面的向上推進，逐層充填采空區的維護上、下盤圍巖，同時為繼續上采創造作業條件。 （2）干式充填采礦法多用廢石作為充填料，充填料利用主充填井下放到井下，再用其他運輸送到工作面進行采場充填工作。 （3）礦房回采到最后一個分層后，要進行接頂充填

3、。 （4）礦柱回采工作是在采完一批礦房以后或采完一個階段后進行。（二）適用條件適用開采品位高，價值高的礦石；（采礦體厚度小于4米的）；開采礦石穩固，而圍巖不穩固的急傾斜薄到中厚的礦體；礦體太厚時，充填工作量大，輸送充填料和在礦房中鋪平充填料的工作太繁重；缺乏水力充填的廉價材料；礦山開采中自然涌水量大，不宜采用水力充填法開采；缺乏水源地區的礦山，用水力充填法供應不上水。（三）干式充填法分類： 按工作面形式不同，可分為三類，即：上向水平分層干式充填法；傾斜分層干式充填法；削壁充填采礦法。2、 上向水平分層干式充填采礦法（一）上向水平分層干式充填采礦法特點：屬于干式充填法的一種，與干式充填法總的特點

4、基本相同。它也是兩步驟回采，向下而上分層回采。隨著工作面以向上推進，逐層充填采空區，用以支撐上、下盤圍巖并造成不斷上采的作業條件。當礦房采到最后一個分層后，要進行接頂充填。礦房采完后，再有計劃地回采礦柱。（二）礦塊構成要素 （1）礦塊布置方式 礦塊布置方式分為沿走向和切走向兩種。沿走向布置當礦石與圍巖比較穩固的條件下，礦體厚度又不超過1015米時，采用沿走向布置。切走向布置礦體厚度1015米時，用切走向布置。（因為圍巖不穩固，允許暴露的面積小，因而以1015米為界）。 （2）礦房長度礦房的長一般宜控制在50米以內。如果礦體厚度超過50米，則在礦體的垂直走向方向上布置兩排礦房，在兩排礦房之間留沿

5、走向的縱向礦柱。1-沿脈平巷 2-人行天井 3-聯絡道 4-充填天井 5-溜礦井（3）階段高度 階段高度一般為3060米（常用的是3545米）。 階段高度過大，在生產中會產生一些困難，如：當礦體厚度不大，而礦體傾角變化大時，會引起架設流礦井的困難；當礦體很厚，出礦量很多時，溜井下部磨損大，維護困難。（鋼溜井可通過1015萬噸礦石，予制混凝土溜井一般達不到10萬噸礦石）。（4）礦房的水平暴露面積 礦房的水平暴露面積，主要取決于礦石的穩固性。當礦石穩固時，水平暴露面積多在300500M2之間；當礦石很穩固時，可達到8001200 M2或更大， （個別礦山達到2000 M2）。（5）礦柱尺寸1）間柱

6、寬度：間距寬度取決于間柱的回采方法和礦巖的穩固性以及礦體厚度。用充填法回采間柱時，可留710米。當礦石和圍巖不太穩固且地壓較大時，則應取較大的尺寸。間柱留的過小，受的壓力大，不易回采礦柱；間柱留的過大，則又形成較大的采空區。當礦體很薄時（34米的薄礦脈），也可以不留間柱，此時采用在礦房之間澆灌混凝土隔墻的辦法；2）頂柱厚度 當上部運輸巷道需要保護時，則應當根據礦石的穩固性和礦房的大小，保留35米厚的頂柱。不留頂柱可以簡化回采步驟，因而可以減小礦石的損失和貧化，但需要建造人工假巷。3）底柱高度對于充填采礦法，由于采準巷道布置簡單，在底柱中的巷道很少，并且不在其中進行二次破碎。故礦石底柱的穩固性破

7、壞較小，因而底柱高度可以小一些。當礦房位于主要運輸平巷之上時，必須要留底柱。一般在運輸平巷上部只留2-3米高的底柱。（即從運輸水平底板算起總計高4-5米）。（三）采準工作 采準工作包括有：沿脈和穿脈平巷，天井、聯絡道，放礦溜井以及充填井。 （1）沿脈平巷和穿脈平巷為了便于探礦和采礦，一般靠近礦體下盤或上盤邊界掘進。沿脈運輸平巷多用于中厚以下礦體的回采中。當礦體很厚，礦房垂直走向布置時，為了布置溜井方便，相鄰礦塊采礦互不產影響等，通常采用穿脈運輸平巷）。當礦房和間柱沿走向的長度比較大時，則礦房和間柱分別開鑿獨立的運輸穿脈巷道。相反，則運輸穿脈巷道可開在礦房和間柱的交界外，共用一條巷道。運輸巷道的

8、斷面一般為2.1×2.5米，（依運輸設備定斷面）。 1-階段運輸平巷 2-回風巷道 3-充填天井 4-放礦溜井 5-人行通風天井 6-聯絡道（間距46m） 7-隔墻 8-底板 9-電耙膠車 10-頂柱 11-底柱 12-充填料 13-崩下礦石 14-炮孔 （2）在一個礦房中至少應當有兩個天井（一個是人行天井，另一個是定填天井）。1）人行天井-人行天井一般布置在間柱寬度的中央靠下盤處。通過聯絡道 與礦房聯通。如此布置，對天井的維護、探清礦體邊界和以后回采間柱都很有利。 人行天井斷面為(1.5m2.0m) ×2.5米2或2×2米2，其傾角應大于60°，以便回

9、采礦柱時可以改作充填井。礦體兩邊的人行通風天井，一般可以采用順路天井。優點是可以減少掘進工作量。同時能適應礦體形態的變化。順路天井的斷面一般為1.5×1.5米2。2） 充填井-充填井一般布置在礦房中央靠上盤的地方，以減少充填料的運搬距離。另外在定位時，應考慮到充填井與溜礦井、人行井之間的相互位置，做到既便于工作，而又確保礦房中工作的安全。充填井的上部出口與上部平巷或短橫巷相通，以便傾倒充填料。充填井的傾角應當保持在60°以上，以便充填料和混凝土能靠自重順利地溜下充填井斷面-應當滿足運送充填料，運送材料以及設備等的需要，因而井的斷面應當大一些。（3）放礦溜井在一個礦房中應設兩

10、個放礦溜井，以便于當一個溜井發生堵塞或破壞時，另一個溜井還能繼續生產。（當礦房很小時，有時只留一個溜礦井）。溜井的位置-溜井應設在礦石運搬距離最短的地方，同時使用的運搬機械不同，應有所區別。流礦井斷面-通常為園形斷面，內徑為1.5×1.8米2，它是由礦石的塊度及出礦量大小確定的。溜井砌筑-溜井可用混凝土澆灌或予制混凝土磚砌筑成，或者用鋼板焊接成園筒（如焦家金礦、紅花溝金礦都用鋼板）溜礦井的傾角應當大于60° 溜井的下口與平巷或橫巷相通，并設有放礦閘門。（4）聯絡道：自拉底水平的底板起，在天井中每隔46米，垂高布置一條聯絡道，使之與礦房相通。兩個天井的聯絡道，在垂直位置錯開布

11、置較好，以免充填時兩個天井中的聯絡邊同時被堵死。聯絡道要和天井掘進同時完成。聯絡道斷面為1.5×21.8×2米2。（四）切割工作（1）對于干式充填采礦法，切割工作只有一個拉底工作。在拉底之前，先在拉底水平掘進一條拉底巷道，它是先由人行天井第一條聯絡道掘進一條短巷，與溜礦進一相通，然后利用溜礦井出礦，同時把拉底巷道（在礦房中）掘進完畢。拉底水平位于運輸巷道上部2-3米處，拉底巷道斷面為1.8×2.02×2m2。在拉底巷邊的基礎上，向礦房兩邊擴大至礦房邊界。在拉底區的底板上要澆灌一層厚0.30.5米鋼筋混凝土作為下階段回采的保護層。 （即第二種拉底方法-留底

12、柱拉底方法）（2）拉底的方法可分為無底柱拉底方法和有底柱拉底方法兩種：1）無底柱拉底方法：（人工底柱） 無底柱拉底方法適用于開采貴重金屬的薄礦脈。 拉底方法是-從運輸平巷開始，在礦房范圍內，將平巷開幫，擴大到礦房邊界，再往上挑頂，使總高度達到56米。將礦石運出后，在底層鋪0.3米厚的鋼筋混凝土底板， 在此底板上人工澆注運輸平巷，其他空間用充填料充填滿，再澆0.2米厚的底板即可。 2）留底柱的拉底方法在運輸巷道頂上留有2-3米左右的礦石底柱，在底柱上拉底，媽先從井中的聯絡邊掘進一條切割巷道（短巷）和放礦溜井連通，以利于用溜井出礦。利用切割巷道拉底，在拉底巷道的基礎上，擴幫形成高為22.5米的拉底

13、空間。然后在上面澆注一層0.30.5米厚的鋼筋混凝土底板。上述兩種拉底方法，各有自己的優缺點。無底柱拉底方法的優點是：可以免除回采底柱的困難，可以提高礦石回收率。缺點是：工作繁重，勞動量大，效率低。留底柱拉底方法的優點是：效率高，拉底時對巷道的運輸工作影響較小。缺點是：回采底柱的損失比較大。（五）回采工作回采工作一般是按分層進行的，每采完一層，就充填一層，使工作空間始終2.02.2米左右的高度。這樣每采充一次便形成一個工作循環。每一分層的回采作業是相同的。每一個工作循環包括：薄礦、撬毛、運搬礦石、充填、澆注混凝土隔墻和底板，加高溜礦開和順路天井等。由此可見，縮短一個回采循環時間，即可提高充填法

14、技術經濟效果。（1）薄礦的分層高度 目前國內主要用淺孔崩礦，分層高度少為1.52.0米。如果用中深孔崩礦。則分層可達4-5米，或可采用兩次以致多次淺孔崩礦，逐步形成。加大分層高度有優點，也有不足。1）優點： 可減少輔助作業量，（如清場、澆注工作，吊遷設備等）可提高勞動生產率和采礦程度，降低采礦成本。2）缺點：撬毛工作困難：因采空區的空間高達6-7米，工人觀察，檢查頂板困難。處理浮石也難，故安全性差。巖用中深孔薄礦，則必然增加大塊，增加了破大塊工作量，影響電耙出礦效率。且污染空氣。若用人工澆注隔墻時，則由于隔墻高度增大，造成澆注工作勞動強度大，困難顯著增加。在條件許可情況下，可以采用高分層回采。

15、采用高分層的必要條件和應采取的措施是：礦石和上盤圍巖很穩固；有自行式升降臺，可隨時檢查頂板和處理浮石；有輸送混凝土澆注隔墻的機械設備；使用高效率的鑿巖設備，加大炮孔密度，減少大塊率。(2)鑿巖爆破工作 鑿巖方式有兩種：利用上向式鑿巖機打上向孔；打水平孔。一般多用上向孔，孔深1.62.0米，孔間距0.81.2米。前后排炮孔錯開布置，以充填井為自由面崩礦，每分層分為2-3次爆破。打上向孔，可以集中把眼打定，然后一次爆破，也可分次爆破。放炮后，集中出礦，適合用電耙出礦。打水平孔時，只能隨打隨崩礦，適用于裝礦機出礦。打水平孔崩礦、頂板比較平整，撬碴工作量小，有利于頂板管理，安全性比較好。（3）礦石運搬

16、目前國內充填法礦石運搬主要用電耙和裝運機兩種設備，它們各有優缺點。電耙子的優點：堅固耐用，操作簡單，維修費低，運搬能力大， （一臺28KW電耙，平均生產能力可達120150噸/臺）用電耙在采場內既可出礦，又可用來耙平混凝土料，也可用來鋪平充填料，效率高。缺點：靠邊處礦石耙不干凈，要人工輔助清理，要經常移動滑輪。需要有高強度的混凝土底板，否則會增加礦石的損失貧化。裝運機的優點是：運輸靈活，能比較干凈的把礦房內的礦石裝運出石。缺點是：不能耙平充填料，也不能用來鋪設混凝土。（4）混凝土澆灌工作干式填法的混凝土澆注工作有三項澆注底板。隔墻及放礦流井。有時也要澆注人工假底和順路天井。 1）澆注底板 為了

17、提高礦石回收率和改進作業條件，要在充填料上（每一分層回采完以后）面鋪一層厚為810cm的混凝土，人工澆注混凝土時，效率低，勞動強度大。 另一種方法是把攪拌好的混凝土從充填井下放，倒入采場中，然后用電耙子耙（耙斗翻過來放著）再輔助少量人力勞動即可完成。一個300500米2的礦房，且一個班時間可以鋪完混凝土底板。對混凝土底板強度要求一般要求在落礦之前軸向抗壓，強度不小 20kg/cm2，且應在鋪設后23個班內達到此強度。2）澆注混凝土隔墻。（有的礦山叫護壁）隔墻的作用是將間柱和充填料分開，為以后回采間柱創造條件，以降低礦石損失和貧化。隔墻的厚度各個礦山不一，一般為0.52.0米之間。目前多數礦山是

18、先充填礦房，而后砌筑隔墻的辦法。即首先用混凝土予制件做好隔墻的模板，之后進行充填工作，當進行到一個分層還差0.2米時停止充填，改為進行澆注混凝土底板工作，在此同時把混凝土入隔墻內，使底板和隔墻同時完成。這樣工作效率比較高。（5）充填工作1）充填的主要目的是利用充填料支撐兩盤圍巖和作為工人作業的工作臺。每采完一層后要進行充填，否則采完下的空區高度加高一層，對采礦作業不方便，且不安全。2）充填工藝礦房情況后，完成一部準備工作后，（如澆注隔墻，加高溜礦井及順路天井等），之后從充填井向礦房下放充填料，待充填量達到設計要求 的高度時停止，扒平表面，然后鋪一層混凝土底板。至此，充填工作結束，又可開始下一次

19、新的循環。3）干式充填所用的材料多用廢石，即井下掘進的廢石，或開辟專用的采石場掘進廢石。對充填料塊度要求：塊度不要太大，一般不超過300350mm，以及運送上的困難。要求充填料中含硫不應太高，以及含黃沙量應少，其他含粘結性的物質應少。三、干式充填系統 金屬礦山在使用干式充填時，多數是礦井上部就近設備采石場，采下的巖石用留井下進行充填，在可能的條件下，盡量利用自重運輸。干式充填系統如下方圖所示。實際生產中，當開采深度不大，且地表采石條件方便時，可采用多充填井下料。這種可以減少，坑內水平運輸工作。當采用主充填井下料方式時，為了不與運礦系統互相干擾，充填井多布置在礦體上盤，力求形成單獨充填運輸系統。當充填工作量較大時