充填採礦法
正文
屬人工支護採礦法。在礦房或礦塊中,隨著回採工作面的推進,向採空區送入充填材料,以進行地壓管理、控制圍岩崩落和地表移動,並在形成的充填體上或在其保護下進行回採。本法適用於開採圍岩不穩固的高品位、稀缺、貴重礦石的礦體;地表不允許陷落,開採條件複雜,如水體、鐵路幹線、主要建築物下面的礦體和有自燃火災危險的礦體等;也是深部開採時控制地壓的有效措施。充填法的優點是適應性強,礦石回採率高,貧化率低,作業較安全,能利用工業廢料,保護地表等;缺點是工藝複雜,成本高,勞動生產率和礦塊生產能力都較低。根據所用充填材料和輸送方式不同,充填採礦法可分三組:①乾式充填法,充填材料為專用露天採石場采出的碎石、露天礦剝離或地下礦採掘的廢石等。經破碎,用機械、人工或風力輸送至采場。②水力充填法,充填材料為砂、碎石、選廠尾砂或爐渣等。用管道借水力輸送至采場。③膠結充填法,充填材料為水泥等膠凝材料和砂石、爐渣或尾砂等配製的漿狀膠結物料,凝固後有一定強度,用管道借水力或機械輸送至采場。乾式充填法套用最早,它的生產效率低,勞動強度大,採礦成本高。至20世紀50年代,已逐漸為其他高效率採礦方法所取代。由於開採深度增加,環境保護要求嚴格,又急需降低稀缺高價礦石的損失和貧化,各國都加強了對充填新工藝的研究。50~60年代水力充填和膠結充填新工藝投入生產,克服了乾式充填的一系列缺點,使充填採礦法的套用比例逐年增加。中國有色金屬礦山各類充填採礦法歷年產量所占百分比見表。
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削壁充填法 主要用於極薄礦脈,可以降低貧化率。為形成回採工作空間,須崩落上盤或下盤圍岩。礦石和圍岩分次崩落,利用崩下的圍岩作充填材料。崩礦前在充填料上嚴密鋪墊隔離物,防止粉礦丟失在充填料中。崩下的礦石自礦石溜井運出,崩下的圍岩量應能填滿採空區。礦石和圍岩之間有弱面時,可改善礦石貧化和損失指標。
方框支架充填法 適用於開採礦體極不規則、礦石和圍岩都不穩固的高價礦體。用方框支架和充填料來維護採空區。回採時,每次將體積與方框體積相等的礦石崩落(方框的長、寬、高約為1.5m×1.5m×2.0m),並立即架設方框支護頂板,然後向方框中填入乾充填料,以保證安全。溜井和行人通風天井在方框中架設。礦石可在工作面進行手選,選出廢石填入方框作充填料。礦體劃分成3~4個方框寬的分條或面積為3×4個方框的短礦塊,充填一個分條或短礦塊時,可回採另一個。
各種充填法中,如礦塊劃分為礦房和礦柱,回採時要一併考慮礦房采完後礦柱的回採。在充滿乾式或水砂充填料的礦房中回採礦柱時,鬆散的充填料可能湧入回採空間,故多用崩落法。如礦房回採時已構築隔牆,礦柱可用上向或下向分層充填法回採。前者用於回採支承壓力不大的礦柱,後者在圍岩不允許崩落或用上向分層充填法不安全時採用;但均須待礦房內的充填料壓實後(一般需六個月以上)進行。礦房填滿膠結充填料時,礦柱回採方法取決於充填體的強度和圍岩穩固性。強度高時,可用留礦採礦法,階段礦房採礦法,上向分層充填採礦法等;強度低時,用下向分層充填採礦法。如礦房頂底板圍岩穩固,可用VCR法回採礦柱(見自然支護採礦法)。
參考書目
冶金部長沙礦山研究院等編:《充填採礦法》,冶金工業出版社,北京,1978。