1、采礦學(xué)采礦學(xué) 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述第二節(jié)第二節(jié) 采場暴露面和礦柱采場暴露面和礦柱第三節(jié)第三節(jié) 支護支護第五節(jié)第五節(jié) 崩落圍巖崩落圍巖第四節(jié)第四節(jié) 充填充填第十三章第十三章 地壓管理地壓管理第十三章第十三章 地壓管理地壓管理【目的要求【目的要求】 掌握采場地壓管理的方法和概念；掌握采場地壓管理的方法和概念；掌握采場暴露面的穩(wěn)定性評價、礦柱強度計算及尺寸確定掌握采場暴露面的穩(wěn)定性評價、礦柱強度計算及尺寸確定及各種支護方法的使用條件。及各種支護方法的使用條件。【重【重 點點】 掌握采場地壓管理的方法和概念；掌握采場地壓管理的方法和概念； 掌握各種支護方法的使用條件。掌握各種支護方法的使用條件。【

2、難【難 點點】掌握采場地壓管理的方法和概念；掌握采場地壓管理的方法和概念； 掌握各種支護方法的使用條件。掌握各種支護方法的使用條件。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一、概念一、概念1 1、原巖體、原巖體 未開挖的巖體或不受開挖影響的巖體部分稱為原巖體。未開挖的巖體或不受開挖影響的巖體部分稱為原巖體。2 2、原生應(yīng)力場、原生應(yīng)力場 原巖體中的巖石在上覆巖層重量以及其它力的作用下，處于一原巖體中的巖石在上覆巖層重量以及其它力的作用下，處于一種應(yīng)力狀態(tài)，一般把這種應(yīng)力狀態(tài)稱為原生應(yīng)力。種應(yīng)力狀態(tài)，一般把這種應(yīng)力狀態(tài)稱為原生應(yīng)力。3 3、地壓顯現(xiàn)、地壓顯現(xiàn) 巖體被開挖以后，破壞了原巖應(yīng)力平衡狀態(tài)，巖體中的應(yīng)力重

3、巖體被開挖以后，破壞了原巖應(yīng)力平衡狀態(tài)，巖體中的應(yīng)力重新分布，產(chǎn)生了次生應(yīng)力場，使巷道或采場周圍的巖石發(fā)生變形、新分布，產(chǎn)生了次生應(yīng)力場，使巷道或采場周圍的巖石發(fā)生變形、移動和破壞，這種現(xiàn)象稱為地壓顯現(xiàn)。移動和破壞，這種現(xiàn)象稱為地壓顯現(xiàn)。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述4 4、地壓、地壓 使圍巖變形、移動和破壞的力，稱為地壓或礦山壓力。使圍巖變形、移動和破壞的力，稱為地壓或礦山壓力。5 5、地壓管理、地壓管理 為保證正常回采，而采取的減少或避免地壓危害的措施，或為保證正常回采，而采取的減少或避免地壓危害的措施，或積極利用地壓進行開采，這種工作就是地壓管理。積極利用地壓進行開采，這種工作就是地壓管理。6

4、6、地壓管理方法、地壓管理方法 為進行地壓管理所采取的各種措施。為進行地壓管理所采取的各種措施。 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述二、采場地壓管理的基本方法二、采場地壓管理的基本方法 1、利用礦巖本身的強度和留必要的支撐礦柱，以保持采場的、利用礦巖本身的強度和留必要的支撐礦柱，以保持采場的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性。 2、采取各種支護方法，支撐回采工作面，以維持其穩(wěn)定性。、采取各種支護方法，支撐回采工作面，以維持其穩(wěn)定性。 3、充填采空區(qū)，支撐圍巖并保持其穩(wěn)定性。、充填采空區(qū)，支撐圍巖并保持其穩(wěn)定性。 4、崩落圍巖，使采場圍巖應(yīng)力降低，并使其重新分布達到新、崩落圍巖，使采場圍巖應(yīng)力降低，并使其重新分布達到新的應(yīng)力平

5、衡。的應(yīng)力平衡。第二節(jié)第二節(jié) 采場暴露面和礦柱采場暴露面和礦柱 一、采場暴露面的穩(wěn)定性評價一、采場暴露面的穩(wěn)定性評價 1 1）影響采場暴露面積大小的主要因素：）影響采場暴露面積大小的主要因素： 礦石和圍巖的力學(xué)性質(zhì)；礦石和圍巖的力學(xué)性質(zhì)； 開采深度；開采深度； 施加在開采空間頂板的上覆巖層高度；施加在開采空間頂板的上覆巖層高度； 暴露面維持的時間；暴露面維持的時間； 暴露面的幾何形狀等。暴露面的幾何形狀等。 2）覆巖總重假說認為，在水平或緩傾斜礦體中，開采空間承受）覆巖總重假說認為，在水平或緩傾斜礦體中，開采空間承受的載荷的載荷P，是開采空間上部直達地表全部覆巖重量的總和。，是開采空間上部直達

6、地表全部覆巖重量的總和。第二節(jié)第二節(jié) 采場暴露面和礦柱采場暴露面和礦柱第二節(jié)第二節(jié) 采場暴露面和礦柱采場暴露面和礦柱 3 3）拱形假說以松散體力學(xué)為理論基礎(chǔ)，認為在上部覆巖的壓力作用）拱形假說以松散體力學(xué)為理論基礎(chǔ)，認為在上部覆巖的壓力作用下，松散的巖體從開采的頂板向下冒落，形成自然平衡拱。作用在礦柱下，松散的巖體從開采的頂板向下冒落，形成自然平衡拱。作用在礦柱上或支架上的載荷，僅是冒落拱內(nèi)巖塊的重量，于開采空間埋藏深度無上或支架上的載荷，僅是冒落拱內(nèi)巖塊的重量，于開采空間埋藏深度無關(guān)。其方程式為：關(guān)。其方程式為： 式中：式中：aa平衡拱跨度之半平衡拱跨度之半 ff巖石堅固性系數(shù)，巖石堅固性系

7、數(shù)，f=tanf=tanafxy2第二節(jié)第二節(jié) 采場暴露面和礦柱采場暴露面和礦柱4 4）開采空間上部巖體所承受的載荷，不是其上部整個覆巖的重量，）開采空間上部巖體所承受的載荷，不是其上部整個覆巖的重量，而僅使其中的一部分。如果施加在開采空間頂板上面的巖層高而僅使其中的一部分。如果施加在開采空間頂板上面的巖層高度：度： 式中：式中：HH開采深度；開采深度； kk載荷系數(shù)。載荷系數(shù)。kHHb5）實踐證明：開采暴露面的穩(wěn)定性，不僅決定于面積大小，而）實踐證明：開采暴露面的穩(wěn)定性，不僅決定于面積大小，而且決定于暴露面的形狀。且決定于暴露面的形狀。l 暴露面長寬尺寸接近時（長度小于其暴露面長寬尺寸接近時

8、（長度小于其2倍寬度），穩(wěn)固性倍寬度），穩(wěn)固性決定于面積大小；決定于面積大小；l 暴露面長度遠大于寬度（大于暴露面長度遠大于寬度（大于2倍以上）時，穩(wěn)固性決定倍以上）時，穩(wěn)固性決定于寬度。于寬度。 為保持暴露面的穩(wěn)固性，開采空間跨度不得超過極限跨度或為保持暴露面的穩(wěn)固性，開采空間跨度不得超過極限跨度或面積不得超過其極限暴露面積。面積不得超過其極限暴露面積。 第二節(jié)第二節(jié) 采場暴露面和礦柱采場暴露面和礦柱 6）暴露面保持的時間，對穩(wěn)定性有很重要的影響。）暴露面保持的時間，對穩(wěn)定性有很重要的影響。 盡管載荷不增加，但長期靜載荷作用下，巖石由于盡管載荷不增加，但長期靜載荷作用下，巖石由于蠕變?nèi)渥儯?/p>

9、，變形迅速增加，使巖石破壞。因此相同條件下，提高開采強度，縮形迅速增加，使巖石破壞。因此相同條件下，提高開采強度，縮短開采空間的暴露時間，往往能夠獲得良好的開采效果。短開采空間的暴露時間，往往能夠獲得良好的開采效果。 第二節(jié)第二節(jié) 采場暴露面和礦柱采場暴露面和礦柱 第二節(jié)第二節(jié) 采場暴露面和礦柱采場暴露面和礦柱二、礦柱二、礦柱 1）礦柱的形狀對其強度的影響）礦柱的形狀對其強度的影響 礦柱的強度與其形狀有關(guān)。礦柱的寬度越大，高度越小，礦柱的強度與其形狀有關(guān)。礦柱的寬度越大，高度越小，礦柱處于三向壓縮狀態(tài)的部分越大，則礦柱的強度越高。礦柱處于三向壓縮狀態(tài)的部分越大，則礦柱的強度越高。 2 2）水平

10、和緩傾斜礦體礦柱計算：）水平和緩傾斜礦體礦柱計算： 保證礦柱強度必需的截面，按許用承載強度計算：保證礦柱強度必需的截面，按許用承載強度計算：式中：式中：SS礦柱支撐的上部覆巖面積；礦柱支撐的上部覆巖面積； HH開采深度開采深度 KK載荷系數(shù)，與巖石性質(zhì)有關(guān)載荷系數(shù)，與巖石性質(zhì)有關(guān) SS礦柱的截面積；礦柱的截面積； nn安全系數(shù)。安全系數(shù)。nksHkSf0第二節(jié)第二節(jié) 采場暴露面和礦柱采場暴露面和礦柱最終選定的礦柱尺寸，必須大于下列條件所限定的礦柱最小寬度：最終選定的礦柱尺寸，必須大于下列條件所限定的礦柱最小寬度： 1）為防止礦柱被爆破崩壞，）為防止礦柱被爆破崩壞，應(yīng)使礦柱寬度應(yīng)使礦柱寬度c2w

11、;2）為防止礦柱縱向彎曲，）為防止礦柱縱向彎曲，要求要求c 0.25h0.75礦柱礦柱h; 3）采 用 爆 破 崩 礦 時 ， 要 求采 用 爆 破 崩 礦 時 ， 要 求c35m，以保持礦柱中心，以保持礦柱中心部位穩(wěn)固；部位穩(wěn)固；4）如果頂板巖石強度低于）如果頂板巖石強度低于礦石強度，為防止礦柱壓入礦石強度，為防止礦柱壓入頂板，應(yīng)加大礦柱面積。頂板，應(yīng)加大礦柱面積。第二節(jié)第二節(jié) 采場暴露面和礦柱采場暴露面和礦柱3 3）急傾斜礦體礦柱計算）急傾斜礦體礦柱計算 開采急傾斜礦體時，開采急傾斜礦體時，一般留有頂柱，底柱和間一般留有頂柱，底柱和間柱。底柱因受放礦巷道切柱。底柱因受放礦巷道切割嚴重，對圍

12、巖的支撐能割嚴重，對圍巖的支撐能力很差；頂柱因受剪應(yīng)力力很差；頂柱因受剪應(yīng)力和彎曲應(yīng)力，只能承受部和彎曲應(yīng)力，只能承受部分載荷，因此頂柱和底柱分載荷，因此頂柱和底柱的支撐能力僅按安全系數(shù)的支撐能力僅按安全系數(shù)考慮；間柱厚大且連續(xù)，考慮；間柱厚大且連續(xù)，呈三向受力狀態(tài)，是支撐呈三向受力狀態(tài)，是支撐圍巖的主體部分。圍巖的主體部分。第三節(jié)第三節(jié) 支護支護一、木材支護一、木材支護 1、橫撐支柱和立柱、橫撐支柱和立柱 開采急傾斜薄礦脈時，用橫撐支柱支護兩幫圍巖，并在其開采急傾斜薄礦脈時，用橫撐支柱支護兩幫圍巖，并在其上架設(shè)木板或圓木，作為鑿巖爆破的工作臺。上架設(shè)木板或圓木，作為鑿巖爆破的工作臺。 開采緩

13、傾斜薄礦體時，可用立柱支護不穩(wěn)固的頂板，采幅開采緩傾斜薄礦體時，可用立柱支護不穩(wěn)固的頂板，采幅高度一般不大于高度一般不大于2.53m。根據(jù)頂板穩(wěn)固程度，采用帶帽立柱或。根據(jù)頂板穩(wěn)固程度，采用帶帽立柱或立柱加背板。立柱加背板。第三節(jié)第三節(jié) 支護支護、木垛支護、木垛支護 用于跨度不大而地壓較大的緩傾斜礦體或在充填體上面支用于跨度不大而地壓較大的緩傾斜礦體或在充填體上面支護頂板（圖護頂板（圖13-813-8）。木垛常用的木材長度為）。木垛常用的木材長度為1.5-2.5m1.5-2.5m，直徑，直徑120-200mm120-200mm。水平礦體所用木垛中木料最小長度不得小于高度的。水平礦體所用木垛中木

14、料最小長度不得小于高度的1/41/4，以保證其穩(wěn)定性。，以保證其穩(wěn)定性。第三節(jié)第三節(jié) 支護支護、方框支架和木棚、方框支架和木棚 方框支架是一個矩方框支架是一個矩形平行六面體的木結(jié)構(gòu)，形平行六面體的木結(jié)構(gòu)，隨回采工作面推移，由隨回采工作面推移，由下盤向上盤逐個架設(shè)，下盤向上盤逐個架設(shè)，由下向上逐層建造（圖由下向上逐層建造（圖13-913-9）。在不穩(wěn)定的圍）。在不穩(wěn)定的圍巖和礦石中，采用回采巖和礦石中，采用回采巷道回采時，常用間隔巷道回采時，常用間隔的或密集的木棚支護。的或密集的木棚支護。第三節(jié)第三節(jié) 支護支護二、錨桿和錨桿架支護二、錨桿和錨桿架支護 、錨桿支護、錨桿支護 綜合國內(nèi)外應(yīng)用的錨桿結(jié)

15、構(gòu)型式，其分類為：綜合國內(nèi)外應(yīng)用的錨桿結(jié)構(gòu)型式，其分類為：點錨固型式點錨固型式 全長錨固型式全長錨固型式機械錨固機械錨固粘結(jié)錨固粘結(jié)錨固楔縫式楔縫式漲殼式漲殼式倒楔式倒楔式樹脂樹脂粘結(jié)錨固粘結(jié)錨固樹脂樹脂砂漿砂漿摩擦錨固摩擦錨固管縫式管縫式液壓漲殼式液壓漲殼式第三節(jié)第三節(jié) 支護支護 1 1）點錨固式錨桿）點錨固式錨桿 在工作之初，先要擰緊螺帽，使其受到預(yù)加拉力，因在工作之初，先要擰緊螺帽，使其受到預(yù)加拉力，因此，也稱為預(yù)應(yīng)力錨桿，此，也稱為預(yù)應(yīng)力錨桿， 2 2）全長錨固式錨桿）全長錨固式錨桿 荷載沿錨桿全長作用，屬無預(yù)應(yīng)力型。荷載沿錨桿全長作用，屬無預(yù)應(yīng)力型。與點錨固式錨桿相比，全長錨固式錨桿

16、具有錨固力大、變與點錨固式錨桿相比，全長錨固式錨桿具有錨固力大、變形小、適應(yīng)范圍廣等優(yōu)點形小、適應(yīng)范圍廣等優(yōu)點, ,松軟性巖層中應(yīng)用，效果更好；松軟性巖層中應(yīng)用，效果更好；在需要用預(yù)應(yīng)力錨桿時，使用預(yù)應(yīng)力錨桿為好。在需要用預(yù)應(yīng)力錨桿時，使用預(yù)應(yīng)力錨桿為好。 【注【注】錨桿支護區(qū)別于木材支護的主要特點：錨桿支護區(qū)別于木材支護的主要特點： 錨桿和圍巖結(jié)合為一整體，共同作用，因此也稱為主動支錨桿和圍巖結(jié)合為一整體，共同作用，因此也稱為主動支護。護。第三節(jié)第三節(jié) 支護支護2、錨桿的力學(xué)作用錨桿的力學(xué)作用 1）懸吊作用懸吊作用：在塊狀結(jié)構(gòu)或碎裂結(jié)構(gòu)的巖層中，錨桿將不穩(wěn)：在塊狀結(jié)構(gòu)或碎裂結(jié)構(gòu)的巖層中，錨桿

17、將不穩(wěn)固的巖塊或巖層，懸吊在松動區(qū)以外的穩(wěn)固的巖層上，組織巖塊固的巖塊或巖層，懸吊在松動區(qū)以外的穩(wěn)固的巖層上，組織巖塊或巖層塌落。或巖層塌落。 ）組合作用組合作用：在層狀結(jié)構(gòu)的巖層中，錨桿如同連接螺栓，將：在層狀結(jié)構(gòu)的巖層中，錨桿如同連接螺栓，將薄層組合成厚梁，使圍巖承載能力大大提高薄層組合成厚梁，使圍巖承載能力大大提高 ）擠壓作用擠壓作用：在松軟的巖層中，以某種參數(shù)系統(tǒng)布置預(yù)應(yīng)力：在松軟的巖層中，以某種參數(shù)系統(tǒng)布置預(yù)應(yīng)力錨桿群，在圍巖內(nèi)形成一個承載拱，以提高圍巖的承載能力錨桿群，在圍巖內(nèi)形成一個承載拱，以提高圍巖的承載能力第三節(jié)第三節(jié) 支護支護2、錨桿桁架支護、錨桿桁架支護 錨桿架是礦山頂板

18、支護的新方法，它比錨桿支護具有更高的錨桿架是礦山頂板支護的新方法，它比錨桿支護具有更高的優(yōu)越性。優(yōu)越性。 19661966年在美年在美國研制成功，以國研制成功，以后應(yīng)用與煤和非后應(yīng)用與煤和非礦山的寬巷道，礦山的寬巷道，斜坡的頂板支護，斜坡的頂板支護，還用于房柱法的還用于房柱法的礦房頂板支護上。礦房頂板支護上。第三節(jié)第三節(jié) 支護支護三、金屬支架支護三、金屬支架支護 金屬支架具有強度金屬支架具有強度大，使用期限長，可多大，使用期限長，可多次復(fù)用，安裝容易，耐次復(fù)用，安裝容易，耐火性強等優(yōu)點，在地下火性強等優(yōu)點，在地下開采中的應(yīng)用逐漸增加。開采中的應(yīng)用逐漸增加。但這種支架重量大，成但這種支架重量大，

19、成本高，搬運和修理較困本高，搬運和修理較困難，因此多用于開拓和難，因此多用于開拓和采準(zhǔn)巷道的支護中，而采準(zhǔn)巷道的支護中，而采場中應(yīng)用較少。采場中應(yīng)用較少。 采空區(qū)液壓支護采空區(qū)液壓支護第三節(jié)第三節(jié) 支護支護 近年來，開采頂板不穩(wěn)近年來，開采頂板不穩(wěn)定的緩傾斜薄礦體時，探索定的緩傾斜薄礦體時，探索性移植了煤礦液壓式掩護支性移植了煤礦液壓式掩護支架。隨回采工作面向前推進，架。隨回采工作面向前推進，不斷移動掩護支架以支撐工不斷移動掩護支架以支撐工作面附近的頂板。在支架后作面附近的頂板。在支架后方，直接頂板可自然冒落。方，直接頂板可自然冒落。由于金屬礦石較堅硬，通常由于金屬礦石較堅硬，通常使用鑿巖爆破

20、法落礦，故掩使用鑿巖爆破法落礦，故掩護支架需有防爆措施。此外，護支架需有防爆措施。此外，尚應(yīng)研制與掩護支架配套的尚應(yīng)研制與掩護支架配套的采場搬運措施。采場搬運措施。第三節(jié)第三節(jié) 支護支護四四、混凝土和噴射混凝土支護混凝土和噴射混凝土支護 這種支護方法主要用于電耙巷道，噴射混凝土支護有時也這種支護方法主要用于電耙巷道，噴射混凝土支護有時也用于采礦巷道。用于采礦巷道。、混凝土支護混凝土支護 主要是使用主要是使用速速混凝土，但在一些關(guān)鍵部位采用配以鋼筋或混凝土，但在一些關(guān)鍵部位采用配以鋼筋或鋼軌鋼軌、工字鋼等整體澆灌的支護方法。工字鋼等整體澆灌的支護方法。 具有承壓大，整體性好，適應(yīng)各種漏斗布置形式

21、，支護表具有承壓大，整體性好，適應(yīng)各種漏斗布置形式，支護表面平整利于耙礦等優(yōu)點。面平整利于耙礦等優(yōu)點。 無可塑性，抗爆破沖擊震動性能差，需要較長的養(yǎng)生期，無可塑性，抗爆破沖擊震動性能差，需要較長的養(yǎng)生期，底柱回采后彎曲的鋼筋不利放礦。底柱回采后彎曲的鋼筋不利放礦。第三節(jié)第三節(jié) 支護支護、噴射混凝土支護噴射混凝土支護 將按比例并已經(jīng)攪拌好的干料（砂、石、水泥、速凝劑等混將按比例并已經(jīng)攪拌好的干料（砂、石、水泥、速凝劑等混合物），送入噴射機，用壓氣輸料管道送到工作面，干料在噴射合物），送入噴射機，用壓氣輸料管道送到工作面，干料在噴射咀的混合室內(nèi)與水混合，咀的混合室內(nèi)與水混合， 以高速噴射到所支護的

22、巖壁上，形成以高速噴射到所支護的巖壁上，形成噴射混凝土支護體。噴射混凝土支護體。 這種支護方法與被支護體的巖壁有很高的粘結(jié)力，能充填巖這種支護方法與被支護體的巖壁有很高的粘結(jié)力，能充填巖壁較大的裂隙，從而提高巖體的穩(wěn)定性和承載能力。噴射混凝土壁較大的裂隙，從而提高巖體的穩(wěn)定性和承載能力。噴射混凝土與巖壁共同作用，構(gòu)成統(tǒng)一的受力體系，成為主動的承載結(jié)構(gòu)。與巖壁共同作用，構(gòu)成統(tǒng)一的受力體系，成為主動的承載結(jié)構(gòu)。第四節(jié)第四節(jié) 充填充填 按照充填材料的成分和輸送方法不同，可分為干式充填、水按照充填材料的成分和輸送方法不同，可分為干式充填、水力充填和膠結(jié)充填。力充填和膠結(jié)充填。一、干式充填一、干式充填

23、按采場內(nèi)運輸廢石的方式，可以分為自重、機械和風(fēng)力充填按采場內(nèi)運輸廢石的方式，可以分為自重、機械和風(fēng)力充填三種。三種。 自重充填主要用于隨后充填，但當(dāng)采用傾斜分層回采時，也自重充填主要用于隨后充填，但當(dāng)采用傾斜分層回采時，也可用于同時充填。可用于同時充填。 機械充填是用自行設(shè)備，電耙或輸送機在采場內(nèi)撲平廢石。機械充填是用自行設(shè)備，電耙或輸送機在采場內(nèi)撲平廢石。 風(fēng)力充填應(yīng)用較少它是利用壓氣使充填料沿管路送向充填風(fēng)力充填應(yīng)用較少它是利用壓氣使充填料沿管路送向充填地點。地點。 由于干式充填效率低，充填工作勞動消耗大，充填不夠致密，由于干式充填效率低，充填工作勞動消耗大，充填不夠致密，逐漸為水力充填所

24、代替但對中小型礦山因為投資少，不需添置逐漸為水力充填所代替但對中小型礦山因為投資少，不需添置設(shè)備，因此仍有使用價值。設(shè)備，因此仍有使用價值。第四節(jié)第四節(jié) 充填充填二、水力充填二、水力充填 水力充填是用水作媒介，使充填料沿管道或鉆孔輸送到充水力充填是用水作媒介，使充填料沿管道或鉆孔輸送到充填地點。包括充填料的選擇和加工，砂漿制備和輸送，充填和填地點。包括充填料的選擇和加工，砂漿制備和輸送，充填和脫水以及廢水處理等。脫水以及廢水處理等。 1、充填材料的選擇和加工、充填材料的選擇和加工 水力充填材料有河砂，山砂，卵石，爐渣，采掘的巖石以及水力充填材料有河砂，山砂，卵石，爐渣，采掘的巖石以及選廠的尾砂

25、等。充填料的最大粒徑不應(yīng)超過管徑的選廠的尾砂等。充填料的最大粒徑不應(yīng)超過管徑的1/3，而且含，而且含量不超過總量的量不超過總量的15。砂漿的濃度用固體和液體的體積比或重量。砂漿的濃度用固體和液體的體積比或重量比表示，為了減少排水費用，固液比應(yīng)控制在比表示，為了減少排水費用，固液比應(yīng)控制在1:3.5以內(nèi)。以內(nèi)。 應(yīng)嚴格控制尾砂的硫化物的含量：黃鐵礦含量不得超過，應(yīng)嚴格控制尾砂的硫化物的含量：黃鐵礦含量不得超過，磁鐵礦不應(yīng)超過。否則應(yīng)進行脫硫處理。磁鐵礦不應(yīng)超過。否則應(yīng)進行脫硫處理。第四節(jié)第四節(jié) 充填充填 2、充填料的制備、充填料的制備 為了使充填料在管道中為了使充填料在管道中順利輸送，充填料在進

26、入管道順利輸送，充填料在進入管道前，必須和水均勻混合成砂漿，前，必須和水均勻混合成砂漿，這就是這就是砂漿制備砂漿制備。其目的是將。其目的是將充填料配制成合格的粒級組成，充填料配制成合格的粒級組成，控制細泥含量和砂漿濃度，以控制細泥含量和砂漿濃度，以保證順利輸送和達到必要的充保證順利輸送和達到必要的充填能力。填能力。 1267534 圖 13-16 水力旋流器示意圖1-錐形容器；2-圓柱體；3-進料管；4-排砂器； 5-頂蓋； 6-溢流器；7-導(dǎo)管第四節(jié)第四節(jié) 充填充填、砂漿的水力輸送、砂漿的水力輸送 制備好的砂漿，需用管道輸送至充填地點。管道由垂直和水制備好的砂漿，需用管道輸送至充填地點。管道

27、由垂直和水平部分組成，垂直部分砂漿柱要有一定高度（自然壓頭），保證平部分組成，垂直部分砂漿柱要有一定高度（自然壓頭），保證水平部分砂漿以必要的速度運移充填料。水平部分砂漿以必要的速度運移充填料。、充填體的形成與脫水、充填體的形成與脫水 目前國內(nèi)外的脫水方法有兩種：溢流脫水和滲透脫水。充填目前國內(nèi)外的脫水方法有兩種：溢流脫水和滲透脫水。充填料的粒級在料的粒級在19-27um以上時，宜用滲透脫水；對于以上時，宜用滲透脫水；對于17-27um以下的以下的則只能用溢流脫水。則只能用溢流脫水。、排泥、排泥 沉淀池或水倉內(nèi)沉淀的泥砂，必須定期清理，這個過程稱排沉淀池或水倉內(nèi)沉淀的泥砂，必須定期清理，這個過

28、程稱排泥。泥。第四節(jié)第四節(jié) 充填充填786542910121131 圖 13-17 水力充填系統(tǒng)示意圖1-料倉；2-混砂溝；3-水槍；4-充填管路；5-采空區(qū)；6-濾水墻；7-設(shè)排水溝的巷道；8-水池；9-水泵；10-水管；11-沉淀池；12-向水槍供清水的管路；第四節(jié)第四節(jié) 充填充填、水力充填評價、水力充填評價 與干式充填比較，水力充填工作可實現(xiàn)全面機械化，勞動與干式充填比較，水力充填工作可實現(xiàn)全面機械化，勞動生產(chǎn)率高，充填能力大，充填體密度大，但污染巷道，基建費生產(chǎn)率高，充填能力大，充填體密度大，但污染巷道，基建費用較高。與膠結(jié)充填比較，充填費用低，但充填體具有松散性，用較高。與膠結(jié)充填比

29、較，充填費用低，但充填體具有松散性，沉縮較大。對充填體強度沒有特殊要求時，水力充填有明顯的沉縮較大。對充填體強度沒有特殊要求時，水力充填有明顯的優(yōu)點。優(yōu)點。第四節(jié)第四節(jié) 充填充填三、膠結(jié)充填三、膠結(jié)充填 、充填材料：、充填材料： 混凝土膠結(jié)充填料和尾砂膠結(jié)充填料兩類。混凝土膠結(jié)充填料和尾砂膠結(jié)充填料兩類。 、膠結(jié)充填料的配比、膠結(jié)充填料的配比 混凝土膠結(jié)充填料，應(yīng)具有較好的流動性，便于向采場輸混凝土膠結(jié)充填料，應(yīng)具有較好的流動性，便于向采場輸送和澆注；尾砂膠結(jié)充填料的配比主要是指水泥和尾砂重量比送和澆注；尾砂膠結(jié)充填料的配比主要是指水泥和尾砂重量比和輸送濃度。和輸送濃度。 、膠結(jié)充填料的制備和

30、輸送、膠結(jié)充填料的制備和輸送 間歇式攪拌系統(tǒng)，連續(xù)式攪拌系統(tǒng)，半分離制備系統(tǒng)。間歇式攪拌系統(tǒng)，連續(xù)式攪拌系統(tǒng)，半分離制備系統(tǒng)。、膠結(jié)充填的評價、膠結(jié)充填的評價 與混凝土膠結(jié)充填比較，尾砂膠結(jié)充填的充填料便于管道與混凝土膠結(jié)充填比較，尾砂膠結(jié)充填的充填料便于管道輸送，制備工藝簡單，效率高，投資少，但其充填體強度較低。輸送，制備工藝簡單，效率高，投資少，但其充填體強度較低。應(yīng)用絮凝劑可以防止水泥離析現(xiàn)象，以提高充填體強度。應(yīng)用絮凝劑可以防止水泥離析現(xiàn)象，以提高充填體強度。第四節(jié)第四節(jié) 充填充填四、充填體的作用四、充填體的作用、充填體對礦柱的作用、充填體對礦柱的作用 充填體強度低，剛度小，只采用充填

31、料不能有效地防止圍巖充填體強度低，剛度小，只采用充填料不能有效地防止圍巖的移動。實踐證明，留有適量的礦柱，再充填礦房，能有效的的移動。實踐證明，留有適量的礦柱，再充填礦房，能有效的控制地壓和限制圍巖的移動，保持開采空間的穩(wěn)固性。控制地壓和限制圍巖的移動，保持開采空間的穩(wěn)固性。、充填體對圍巖應(yīng)力分布的影響充填體對圍巖應(yīng)力分布的影響 充填的作用在于限制圍巖和礦柱變形的發(fā)展，減緩巖石移充填的作用在于限制圍巖和礦柱變形的發(fā)展，減緩巖石移動的危害和降低地表的下沉程度。充填工作速度越快，圍巖變動的危害和降低地表的下沉程度。充填工作速度越快，圍巖變形受限制的時間越早，越有利于開采空間的穩(wěn)定。形受限制的時間越

32、早，越有利于開采空間的穩(wěn)定。第四節(jié)第四節(jié) 充填充填 當(dāng)采用間隔開采和膠結(jié)充填，以及在接頂又較理想的條件下，當(dāng)采用間隔開采和膠結(jié)充填，以及在接頂又較理想的條件下，第一步回采礦柱的應(yīng)力分布曲線，圖第一步回采礦柱的應(yīng)力分布曲線，圖13-21a13-21a；第二步驟回采礦房；第二步驟回采礦房時，原礦房上部的支撐壓力轉(zhuǎn)移到人工礦柱上面，使回采工作處時，原礦房上部的支撐壓力轉(zhuǎn)移到人工礦柱上面，使回采工作處于應(yīng)力降低區(qū)，可保證回采作業(yè)的安全。于應(yīng)力降低區(qū)，可保證回采作業(yè)的安全。第五節(jié)第五節(jié) 崩落圍巖崩落圍巖 在回采工程中或回采結(jié)束后，可采用自然方式或強制方式在回采工程中或回采結(jié)束后，可采用自然方式或強制方式

33、崩落圍巖充滿采空區(qū)的方法，以改變圍巖應(yīng)力分布狀態(tài)，達到有崩落圍巖充滿采空區(qū)的方法，以改變圍巖應(yīng)力分布狀態(tài)，達到有效地控制地壓的目的。效地控制地壓的目的。 第五節(jié)第五節(jié) 崩落圍巖崩落圍巖一、開采水平和緩傾斜礦體的地壓及其控制一、開采水平和緩傾斜礦體的地壓及其控制 隨回采工作面的向前推進，可周期性的切斷直接頂板，崩落隨回采工作面的向前推進，可周期性的切斷直接頂板，崩落的圍巖充滿采空區(qū)。此時，在回采工作面附近形成一個壓力拱，的圍巖充滿采空區(qū)。此時，在回采工作面附近形成一個壓力拱，拱的前腳落在工作面前方，拱的后腳落在崩落的巖石上，形成應(yīng)拱的前腳落在工作面前方，拱的后腳落在崩落的巖石上，形成應(yīng)力升高區(qū)，工作面上方，卻形成應(yīng)力降低區(qū)。力升高區(qū)，工作面上方，卻形成應(yīng)力降低區(qū)。第五節(jié)第五節(jié) 崩落圍巖崩落圍巖二、開采傾斜和急傾斜礦體的地壓及其控制二、開采傾斜和急傾斜礦體的地壓及其控制、松散礦巖對底柱的壓力、松散礦巖對底柱的壓力 在放礦過程中，底柱上在放礦過程中，底柱上的壓力隨放礦情況而變化。的壓力隨放礦情況而變化。采場底部承受的壓力小于上采場底部承受的壓力小于上覆松散礦巖的總重，其壓力覆松散礦巖的總重，其壓力分布如圖分布如圖13-22。由于放礦漏。由于放礦漏斗上部松動橢球體頂端出現(xiàn)斗上部松動橢球體頂端出現(xiàn)免壓拱，從而出現(xiàn)以放礦漏免壓拱