CN104405436A - 一种提高矿体充填接顶率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高矿体充填接顶率的方法，包括以下步骤：A、布置采场；B、改变顶板形状；C、架设充填管和排气管；D、打眼装药；E、充填；F、脱水；G、断管；H、强制接顶。本发明的提高矿山充填接顶率的方法对采场和顶板形状作了一定的布置和修改，对充填管和排气管作了合理的架设，且选择了合适的充填料及其充填料料浆进行充填，同时，在充填过程中进一步脱水提高无水率以及通过断管形成多点下料，最后通过采用微差***崩落矿柱上面支撑顶板的局部岩柱强制接顶，从而达到密实接顶。本发明克服了现有技术矿山填充过程中影响充填接顶率的不利因素，充填接顶率高、充填强度好，具有很好的应用前景和社会价值。
Description
技术领域
本发明属于采矿技术领域，具体涉及一种提高矿体充填接顶率的方法。
背景技术
采矿是矿产资源开发和利用的基础工业，但是采矿工业在为人类提供原材料的同时，也不可避免地会扰动和破坏地球环境，带来安全隐患。随着工业社会的飞速发展，矿产需求量迅速增加，矿产资源开采利用引发的环境破坏和废物排放，以成为相当严峻的环境问题。所以充填采矿法在矿山中应用比例越来越大，它能提高矿石的回收率降低采矿贫化率，而且能够减少矿山地压，保证矿山生产安全，减少固体废物的排放和保护地表不受破坏，但充填采矿法存在劳动强度大，及充填不接顶问题，因此有效的控制充填接顶率的措施成为充填采矿法需要解决的当务之急。
白银有色集团股份有限公司小铁山矿现有充填尾砂由一泵站、二泵站经12.7km管道泵送至充填料制备站砂仓，水泥由散装水泥运输车运至制备站，依靠压气输送到水泥仓内。充填料制备站有两个独立的制浆***，每个***均由一个立式砂仓（容积190立方米）、一个水泥仓、一个搅拌罐及仪表控制设备组成。砂仓设有底部放砂和虹吸放砂两套装置。正常情况下，一个***工作，一个***备用，需要时，两***可同时使用。每个***的设计制浆能力60-100m3/h。制备好的充填料浆先经四条直径175mm的充填钻孔----三中段（1724水平）充填平巷-→三中段800充填井----1560水平800充填井----1560水平1000充填井----采场联络道----各回采进路充填作业面。充填中各个采场效果不同，接顶率都不是很高，充填过程中溢出水严重，需要抽水，清泥后才能进行转层生产。
通常情况下充填过程中充填不接顶造成很大的危害：1、易造成巷道大范围冒落，形成冒落区；2、造成局部围岩松动，发生片帮冒落；3、易形成应力传导，矿山地压增大，对巷道薄弱环节产生变形破坏；4、岩工在作业时易受到浮石的物体打击，影响作业安全；5、破坏正常生产***，须重新变更设计，设计一系列绕道。
现有矿山填充过程中影响充填接顶率的因素主要有以下几个方面：
1、充填接顶率与充填料浆流动规律：
采场充填工艺中主要是下料点的位置、一次充填厚度、充填次数等对充填接顶率影响较大，这些因素与料浆在采场中的流动规律密切相关。
充填料浆在无限平面上的流动规律：充填管口排出的胶结料浆，在无限平面淤积成椎状堆体，顶部为一圈形冲坑，注入坑内的浆体，不断从冲坑周边溢出，并沿椎体周边均匀流淌，沿途逐渐沉积，浓度稀释。在生产中决定下料点位置及充填次数，是一个非常重要的指标。其值由水泥耗量、料浆浓度、骨料的加权平均粒径等因素决定。
2、充填料浆固结沉降：
充填料浆的沉降是以料浆管道水力自流输送为主要特点的传统胶结充填中一种不可避免的现象。一方面，当胶结充填料浆充满井下空区后，由于大小颗粒在水中的沉降速度不同而使充填料浆分层离析，固体颗粒逐渐下沉，迫使大部分水离析在充填体表面，当这些水以径流的方式脱除后，在充填体表面和顶板之间就出现了沉缩空间。另一方面，存在于固体颗粒间空隙中的重力水通过渗透方式排除后，充填体还会沉降。此外，高浓度的充填料浆充填到采场后由于脱水而存在一定的收缩率（5%～22%），严重影响采场的接顶效果。因此，充填不接顶是充填料沉降的直接结果。
3、充填料浆自流坡度：
若采用自流输送充填的方式，充填料浆在采场充填的过程中其骨料会出现沉降。因此，从充填管道出料口到采场边缘形成自流坡度，充填料浆充填性能越差其坡度就越大。当充填管出料口接顶时，由于自流坡度的影响导致采场边缘或端部不能完全接顶。
4、充填料浆浓度过低和滤水速度慢：
过低的料浆浓度，容易导致充填料离析分层，增大自然坡积角。同时，大量的积存水难以及时排出，占据充填空间，阻碍充填接顶。此外，随着充填体的增高，越向其顶部，滤水难度亦越大。由于水的大量存在，一方面阻碍了充填料浆流动，另一方面大量料浆的溢出也污染了巷道。
5、空区顶板形状不规整：
对于充填空区的几何形状，在回采设计时往往没有严格要求，特别是顶板形状很不规整，再加之充填方法不合适，如单点下料，逐渐堆积，在下料点形成较大自然坡角，在堆顶堵塞下料口后，致使部分空区无法充满，产生空顶。
6、引导水和洗管水影响充填接顶：
为防止充填管路的堵塞，每次充填前后，总要排放近十几分钟的引导水和洗管水，而这些对采空区充填毫无益处的引导水、洗管水往往通过管道直接进入待充填接顶的采空区，影响充填接顶。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种提高矿体充填接顶率的方法，以解决现有技术中存在的矿山充填过程中充填接顶率低、充填效果不理想的技术问题。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种提高矿体充填接顶率的方法，包括以下步骤：
A、布置采场：采用“品”字形结构布置采场；
B、改变顶板形状：将顶板设置成倾斜状且使顶板倾角坡度为8-15%，在无法使顶板设置成倾斜状时采用拱形顶板；
C、架设充填管和排气管：将充填管的出口架设在顶板最高处，将排气管的出口架设在顶板上方30-40cm处，不符合要求时，进行放炮挑顶处理；
D、打眼装药：在充填空区顶板及帮眼上打眼，装好***；
E、充填：选择充填灰砂比为1:10-1:4的充填料，通过充填***将充填浓度为65-68%、充填流量为63-65%的充填料料浆充入到充填空区内；
F、脱水：利用滤水管实施下行泄水以及利用充填井实施上行水泵抽水将充填过程中的积水尽快排出，使充填体具有足够的密实性；
G、断管：在充填接顶距离小于1m时，对充填管进行断管，形成多点下料，待看到从排气管溢出充填料料浆后，再经过10-15分钟充填；
H、强制接顶：采用微差***崩落矿柱上面支撑顶板的局部岩柱。
进一步地，所述步骤A中“品”字形结构采场上分层按下分层进路宽度筑坝0.5m高，上分层可穿脉架设充填管路。
进一步地，所述步骤B中在采场顶板上钻凿观测孔。
进一步地，所述步骤C中充填管的出口放置在充填进路端部距离掌子面5m处。
进一步地，所述步骤C中排气管的直径小于充填管的直径。
进一步地，所述步骤C中充填挡墙外的充填管连接三通阀门。
进一步地，所述步骤E中充填灰砂比为1:4、1:6、1:8、1:10且采用各充填灰砂比的适用条件为：充填灰砂比为1：4适用于各下分层所回采的所有进路，并铺设钢筋网金属假底；充填灰砂比为1：6适用于各回采进路的接顶，以便形成工作底板；充填灰砂比为1：8适用于有相邻进路的采场；充填灰砂比为1：10适用于单条进路的采场和相邻进路最后一个采场。
进一步地，所述步骤E中接顶时充填料料浆的充填浓度为68%。
进一步地，所述步骤G中在充填管30米处人员进行断管，或用导爆管缠绕在充填管上8-10圈，然后用30克***与一非电***用胶布包裹严实，进行引爆断管。
进一步地，所述步骤H中岩石破碎后破胀系数为1.4-1.7。
本发明相对现有技术具有以下有益效果：本发明的提高矿山充填接顶率的方法对采场和顶板形状作了一定的布置和修改，对充填管和排气管作了合理的架设，且选择了合适的充填料及其充填料料浆进行充填，充填料料浆粒度分布合适、透水性较好、自然沉缩率较小、流动性较好又不会有太多积水存在，同时，在充填过程中进一步脱水提高无水率以及通过断管形成多点下料，最后通过采用微差***崩落矿柱上面支撑顶板的局部岩柱强制接顶，从而达到密实接顶。本发明克服了现有技术矿山填充过程中影响充填接顶率的不利因素，充填接顶率高、充填强度好，具有很好的应用前景和社会价值。
附图说明
图1为本发明的充填管和排气管的布置示意图。
附图标记含义如下：1、充填管；2、排气管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
一种提高矿体充填接顶率的方法，包括以下步骤：
A、布置采场：采用“品”字形结构布置采场，“品”字形结构采场上分层按下分层进路宽度筑坝0.5m高，在充填过程中利用上分层穿脉架设充填管1进行充填，溢流水易于排放。
B、改变顶板形状：顶板的形状应以适应充填接顶的需要为佳，应使采场顶底板的倾角大于料浆自然坡积角，以满足接顶的需要，将顶板设置成倾斜状且使顶板倾角坡度为8-15%，在无法使顶板设置成倾斜状时采用拱形顶板，采用拱形顶板时，可较好地控制地压，又能在受到人为因素影响时，采空区仍然能部分接顶，即拱形顶板的两侧接顶，在采场顶板上钻凿观测孔，当充填达到接顶时，就会有水甚至充填料浆从观测孔中溢出，由此可以判断充填是否接顶。
C、架设充填管1和排气管2：抬高充填管1和排气管2架设位置，如图1所示，在架设充填管1和排气管2时，将充填管1的出口架设在顶板最高处，将排气管2的出口架设在顶板上方30-40cm处，不符合要求时，进行放炮挑顶处理；充填进路较长时，比如按50米进路，充填管1出口应尽量放置在进路端部距离掌子面5m处，排气管2的管径小于充填管1的直径，充填挡墙外的充填管1必须接三通阀门，进路充填前和充填完毕后，在冲刷地表到井下的充填管1时，关闭充填阀门同时打开泄水阀，严禁将充刷水充入进路。
D、打眼装药：在充填开始前，在充填空区顶板及帮眼上打眼，装好***。
E、充填：充填料充入采场后，由于水的渗出，充填料在从饱和状态过渡到潮湿状态的过程中，在毛细力作用下会发生下沉。因此，应选择合适粒级分布、较好透水性和较小自然沉缩率及足够流动性的充填料。另一方面，现有充填***及工艺的输送参数要求充填料浆要有较好的流动性，而料浆的流动性随料浆浓度的增加逐渐变差，这就限制了充填料浆的浓度。一般来说，应选择流动性较好又不会有太多积水存在的料浆浓度作为最佳浓度。故选择充填灰砂比为1:10-1:4的充填料，通过充填***将充填浓度为65-68%、充填流量为63-65%的充填料料浆充入到充填空区内，接顶时充填料料浆的充填浓度为68%，充填灰砂比为1:4、1:6、1:8、1:10且采用各充填灰砂比的适用条件为：充填灰砂比为1：4适用于各下分层所回采的所有进路，并铺设钢筋网金属假底；充填灰砂比为1：6适用于各回采进路的接顶，以便形成工作底板；充填灰砂比为1：8适用于有相邻进路的采场；充填灰砂比为1：10适用于单条进路的采场和相邻进路最后一个采场。
F、脱水：利用滤水管实施下行泄水以及利用充填井实施上行水泵抽水将充填过程中的积水尽快排出，使充填体具有足够的密实性，从而缩短充填作业的循环时间。
G、断管：在充填接顶距离小于1m时，在充填管30米处人员进行断管，或用导爆管缠绕在充填管上8-10圈，然后用30克***与一非电***用胶布包裹严实，进行引爆断管，形成多点下料，因为排气管在进路最高点，待看到从排气管溢出充填料料浆后，再经过10-15分钟充填，充填料料浆就会充实进路，砂浆从排气管溢出，达到完全接顶。
H、强制接顶：采用微差***崩落矿柱上面支撑顶板的局部岩柱，岩石破碎后，有一定的碎胀性，碎胀系数约为1.4～1.7，能保证顶板密实接顶。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例限制，其他未背离本发明精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种提高矿体充填接顶率的方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、布置采场：采用“品”字形结构布置采场；
B、改变顶板形状：将顶板设置成倾斜状且使顶板倾角坡度为8-15%，在无法使顶板设置成倾斜状时采用拱形顶板；
C、架设充填管和排气管：将充填管的出口架设在顶板最高处，将排气管的出口架设在顶板上方30-40cm处，不符合要求时，进行放炮挑顶处理；
D、打眼装药：在充填空区顶板及帮眼上打眼，装好***；
E、充填：选择充填灰砂比为1:10-1:4的充填料，通过充填***将充填浓度为65-68%、充填流量为63-65%的充填料料浆充入到充填空区内；
F、脱水：利用滤水管实施下行泄水以及利用充填井实施上行水泵抽水将充填过程中的积水尽快排出，使充填体具有足够的密实性；
G、断管：在充填接顶距离小于1m时，对充填管进行断管，形成多点下料，待看到从排气管溢出充填料料浆后，再经过10-15分钟充填；
H、强制接顶：采用微差***崩落矿柱上面支撑顶板的局部岩柱。
2.根据权利要求1所述的一种提高矿体充填接顶率的方法，其特征在于：所述步骤A中“品”字形结构采场上分层按下分层进路宽度筑坝0.5m高，上分层可穿脉架设充填管路。
3.根据权利要求1所述的一种提高矿体充填接顶率的方法，其特征在于：所述步骤B中在采场顶板上钻凿观测孔。
4.根据权利要求1所述的一种提高矿体充填接顶率的方法，其特征在于：所述步骤C中充填管的出口放置在充填进路端部距离掌子面5m处。
5.根据权利要求1所述的一种提高矿体充填接顶率的方法，其特征在于：所述步骤C中排气管的直径小于充填管的直径。
6.根据权利要求1所述的一种提高矿体充填接顶率的方法，其特征在于：所述步骤C中充填挡墙外的充填管连接三通阀门。
7.根据权利要求1所述的一种提高矿体充填接顶率的方法，其特征在于：所述步骤E中充填灰砂比为1:4、1:6、1:8、1:10且采用各充填灰砂比的适用条件为：充填灰砂比为1：4适用于各下分层所回采的所有进路，并铺设钢筋网金属假底；充填灰砂比为1：6适用于各回采进路的接顶，以便形成工作底板；充填灰砂比为1：8适用于有相邻进路的采场；充填灰砂比为1：10适用于单条进路的采场和相邻进路最后一个采场。
8.根据权利要求1所述的一种提高矿体充填接顶率的方法，其特征在于：所述步骤E中接顶时充填料料浆的充填浓度为68%。
9.根据权利要求1所述的一种提高矿体充填接顶率的方法，其特征在于：所述步骤G中在充填管30米处人员进行断管，或用导爆管缠绕在充填管上8-10圈，然后用30克***与一非电***用胶布包裹严实，进行引爆断管。
10.根据权利要求1所述的一种提高矿体充填接顶率的方法，其特征在于：所述步骤H中岩石破碎后破胀系数为1.4-1.7。
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