充填采矿法种类
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充填采矿法求助编辑百科名片充填采矿法属人工支护采矿法。
在矿房或矿块中,随着回采工作面的推进,向采空区送入充填材料,以进行地压管理、控制围岩崩落和地表移动,并在形成的充填体上或在其保护下进行回采。
本法适用于开采围岩不稳固的高品位、稀缺、贵重矿石的矿体;地表不允许陷落,开采条件复杂,如水体、铁路干线、主要建筑物下面的矿体和有自燃火灾危险的矿体等;也是深部开采时控制地压的有效措施。
充填法的优点是适应性强,矿石回采率高,贫化率低,作业较安全,能利用工业废料,保护地表等;缺点是工艺复杂,成本高,劳动生产率和矿块生产能力都较低。
编辑本段分类根据所用充填材料和输送方式不同,充填采矿法可分三组:①干式充填法,充填材料为专用露天采石场采出的碎石、露天矿剥离或地下矿采掘的废石等。
经破碎,用机械、人工或风力输送至采场。
②水力充填法,充填材料为砂、碎石、选厂尾砂或炉渣等。
用管道借水力输送至采场。
③胶结充填法,充填材料为水泥等胶凝材料和砂石、炉渣或尾砂等配制的浆状胶结物料,凝固后有一定强度,用管道借水力或机械输送至采场。
干式充填法应用最早,它的生产效率低,劳动强度大,采矿成本高。
至20世纪50年代,已逐渐为其他高效率采矿方法所取代。
由于开采深度增加,环境保护要求严格,又急需降低稀缺高价矿石的损失和贫化,各国都加强了对充填新工艺的研究。
50~60年代水力充填和胶结充填新工艺投入生产,克服了干式充填的一系列缺点,使充填采矿法的应用比例逐年增加。
20世纪70年代,广泛采用自行无轨设备和斜坡道采准布置,用梯段工作面长采场或包括几个矿块的盘区回采。
在回采工艺方面应用上向高分层崩矿,锚杆和金属网支护顶板(见巷道与硐室支护),低价高强度胶结充填材料等新技术,使充填采矿法得到进一步完善。
水力和胶结充填法尚存在工艺复杂,渗滤废水和细泥污染井下环境,充填成本较高等问题,尚需进一步研究改进。
根据采场结构,回采方向和回采工艺,充填采矿法又可分为上向分层充填法、下向分层充填法、壁式充填法、削壁充填法和方框支架充填法。
浅谈煤矿开采中的充填采矿技术应用摘要:虽然在当前社会的不断发展下各类新型能源出现,作为不可再生资源,煤矿资源仍旧占据了一定的比例,且在整个开采过程中会对生态环境造成影响,其中为从根本上减少煤矿开采所带来的负面影响,充填采矿技术得到有效应用,为进一步分析充填采矿技术的有效性,本文多方面的展开了分析与研究,旨在实现煤矿开采的可持续发展。
关键词:煤矿开采;充填采矿技术;应用众所周知,当前我国矿产资源已经迈入了高峰期,且矿产业面临地质灾害与生态环境双重困境,为实现资源再利用,推动可持续发展,充填采矿技术得到了有效的应用。
其中在与传统采矿方式的对比中可以了解到,充填采矿技术可以提高矿石的回采率,减少资源浪费现象,并且还可以提高采矿的安全性,除此之外,充填采矿技术在井下无轨自行设备中得到广泛应用,现逐渐发展成为了开采效率高且具备环保性的采矿方法。
一、充填采矿技术的概念与类型从理论上分析,充填采矿技术是应用人工力量对矿区支护的一种采矿方式,尤其在伴随着采矿作业深度的不断增加,需要做好采空区防护工作,并且严格按照实际的发展情况向采空区输送填充材料,实现对围岩的控制,减少崩塌现象的发生。
其中从类型上分析,充填采矿技术主要包括三种:第一是干式充填法。
干式充填法主要是将采石场所提供的碎石作为主要的采空区填充材料,将石料进行破碎加工,用人工机械的方式将其送到采空区,从某个角度分析,干式填充法可以实现矿房与矿柱的相互分离,并且在进行回采的时候可以严格按照先采房后采柱的方式,形成自下而上的顺序。
除此之外,在整个充填过程中,还需要根据回采的效果进行推行,这种方式在经济价值较高的矿石开采中得到有效的应用,且保证矿体的整体厚度在四米以下得到应用,包括倾斜分层,上向水平分层等多种填充方法;第二种是水力填充法。
所谓的水力填充法主要是应用碎石、沙子、炉渣等各类材料,将其作为主要的填充物,并且通过输水管道的方式用水流的力量对材料加以运输,水力填充,将水和填充材料混合成砂浆,并且应用泵压或者自然水压的方式,从钻孔中将填充物运输到回采作业区域之内进行脱水处理,这样可形成有效的田冲体。
采矿工程中充填采矿技术及应用采矿工程中充填采矿技术及应用概述充填采矿技术在采矿工程中起着至关重要的作用。
它是一种通过将废弃物材料回填至采矿空洞中,以支撑地表和保护环境的方法。
本文将介绍充填采矿技术的基本原理、分类、应用场景及其优缺点,并讨论其在采矿工程中的应用前景。
一、充填采矿技术的基本原理充填采矿技术是将废弃物材料运送至采矿空洞中,形成稳定的支撑剂,以填充采矿空洞,进而保护地表和环境。
该技术主要基于以下原理:1. 废弃物利用原理:通过将矿山废弃物进行综合利用,可以减少对环境的污染,并且可以提高资源利用率。
2. 地压控制原理:通过将废弃物填充至采矿空洞中,可以控制地表沉陷和裂缝的形成,从而保护地表建筑和环境安全。
3. 结构强化原理:填充材料的引入可以增加采矿空洞的强度和稳定性,从而提高采矿效率。
4. 支撑稳定原理:填充材料形成的支撑体可以避免地表下沉和塌陷,保护地下设施和环境。
二、充填采矿技术的分类根据填充材料的性质和采矿空洞的位置,充填采矿技术可以分为不同的分类:1. 固体充填技术:采用固体材料进行回填,如矸石、尾矿、矿渣等。
利用固体充填技术可以减少有害物质对环境的影响,并使采矿后的地表得到加固和稳定。
2. 水泥充填技术:采用水泥、石灰等胶结材料进行回填,以增强填充体的强度和稳定性。
水泥充填技术广泛应用于地下金属矿山、煤矿等采矿工程中。
3. 浆体充填技术:采用水泥浆、胶体等液态材料进行回填,以形成浆体填充体。
浆体充填技术具有较高的流动性,适用于较复杂的采矿空洞。
4. 气体充填技术:采用氮气、二氧化碳等气体进行充填,以减轻填充体的重量,避免压力过大导致地表沉陷。
三、充填采矿技术的应用场景充填采矿技术在采矿工程中有着广泛的应用。
以下是几个常见的应用场景:1. 黄金矿山:在金矿开采过程中,大量的矿山废弃物会产生。
采用充填采矿技术,可以将废弃物回填至采矿空洞中,保护地表和水源,减少环境污染。
2. 煤矿:煤矿采矿后会形成大量的废弃物和空洞。
编号:SY-AQ-04314充填采矿方法(完整篇)Filling mining method( 安全管理)单位:_____________________审批:_____________________日期:_____________________WORD文档/ A4打印/ 可编辑充填采矿方法(完整篇)导语:进行安全管理的目的是预防、消灭事故,防止或消除事故伤害,保护劳动者的安全与健康。
在安全管理的四项主要内容中,虽然都是为了达到安全管理的目的,但是对生产因素状态的控制,与安全管理目的关系更直接,显得更为突出。
随着回采工作面的推进,逐步用充填料充填采空区的采矿方法。
有时还用支架与充填料相配合,以维护采空区。
充填采空区的目的,主要是利用所开成的充填体进行地压管理,以控制围岩崩落和地表下沉,并为回采创造安全和便利的条件。
有时还用来预防自燃矿石的内因火灾。
按矿块结构和回采工作面推进方向又可分为单层充填采矿法、上向分层充填采矿法、下向分层充填采矿法和分采充填采矿法。
按采用的充填料和输出方式不同,又可分为干式充填采矿法、水力充填采矿法和胶结充填采矿法。
(1)单层充填采矿法。
适用于缓倾斜薄矿体中,用矿块倾斜全长的壁式回采面沿走向方向一次按矿体全厚回采,随工作面的推进有计划地用水力或胶结充填采空区,以控制顶板。
(2)上向水平分层充填采矿法。
一般将矿块划分为矿房和矿柱,第一步回采矿房,第二步回采矿柱。
回采矿房时,自下向上水平分层进行,随着工作面向上推进,逐层充填采空区,并留出继续上采的工作空间。
充填体维护两面帮围岩,并作为上采的工作平台。
崩落的矿石落在充填体的表面上,用机械方法将矿石运至溜井中。
矿房架采到最上面分层时,进行接顶充填。
矿柱则在采完若干矿房或全阶段采空后,再进行回采。
矿房架采的充填方法,可用干式充填、水力充填或胶结充填。
(3)上向倾斜分层充填采矿法。
这种方法与上向水平分层充填法的区别是用倾斜分层回采,在采场内矿石和充填料的搬运主要靠重力。
充填采煤法的特点:
充填采煤法是一种采空区岩层控制方法。
其特点是用取自釆场外部的砂、石、矿渣或炉灰等充填材料(简称填料),填满采空区并靠填料的支承作用减少顶板下沉和垮落。
用充填方法控制顶板的釆煤方法统称为充填釆煤法。
各种充填方法的特点:
各种充填采煤方法都有其鲜明的特点,矿井要根据实际情况选择应用,以追求更大的经济效益和社会效益。
固体充填的特点充填材料取自本矿的煤矸石和粉煤灰,不使用水泥等胶结料,价格便宜,配料简单,成木较低,充填体强度较高,充填率较高,可达95%以上,需专门制作充填支架和后输送机;机械化作业,劳动强度低,操作简
单
膏体充填的特点质量浓度高,可达80%以上;料浆基木上不沉淀,不沁水,不离析,降低凝结前的隔离要求,无需复杂的过滤排水设施,节省了排水费用,降低了矿井水的污染;充填休强度较高,易于接顶,有利于作业安全;充填休压缩率低;充填系统复杂,初期投资较高;充填成木较高;设备较多,需要大功率充填泵输送浆休;容易堵管;施工工序复杂。
似膏体自流充填特点浆体流动性好,无需专门泵送,实现了自流充填;料浆充填脱水量小;充填体强度高且消耗水泥量少;施工工艺简单;充填成木较低;质量浓度低于似膏体,脱水量比似膏体大。
高水材料充填的特点充填系统相对简单,无需井上充填站和钻孔,初期投资较低;充填料浆以水为主,输送方便;充填与回釆I互不影响,充填速度快;充填工艺简单,劳动强度低;充填体在干燥环境下易失水粉化;高水衬料配比要求严格;充填材料成本较高,不能消化矿井的煤矸石和粉煤灰。
固体充填,膏体充填和似膏体充填都使用大量的煤矸石,粉
煤灰作为骨料,适于产生大量煤矸石和粉煤灰的矿井;膏体充填
使用了水淬炉渣作为胶结料,适于附近有钢厂的矿井;髙水充填适
于没有矸石粉煤灰,水源充足,地面占地困难的矿井,要求煤层倾角在
15度以上,尤其适于大体积隐蔽空间的充填.。
1.3.3充填采煤方法分类
1.3.3.1根据所用充填材料和输送方式不同,充填采矿法可分三组:
①干式充填法,充填材料为专用露天采石场采出的碎石、露天矿剥离或地下矿采掘的废石等。
经破碎,用机械、人工或风力输送至采场。
②水力充填法,充填材料为砂、碎石、选厂尾砂或炉渣等。
用管道借水力输送至采场。
③胶结充填法,充填材料为水泥等胶凝材料和砂石、炉渣或尾砂等配制的浆状胶结物料,凝固后有一定强度,用管道借水力或机械输送至采场。
干式充填法应用最早,它的生产效率低,劳动强度大,采矿成本高。
1.3.3.2根据采场结构,回采方向和回采工艺:
充填采矿法又可分为上向分层充填法、下向分层充填法、壁式充填法、削壁充填法和方框支架充填法。
从我国煤矿充填法发展过程来看,充填开采可分为传统煤矿充填工艺和现代煤矿充填技术。
传统煤矿采空区充填工艺有以下几种
(1)水力充填—水力充填法是采用水力输送方式,通过充填管路将充填料浆送入采空区进行充填的煤矿采空区充填工艺;
(2)粉煤灰充填;
(3)风力充填—风力充填采煤法是利用压缩空气的风压,将充填材料通过垂直管路输送到井下贮料仓,然后由普通输送机输送到采空区风力充填机,风力充填机利用风压,通过充填管道将充填材料输送到采空区进行充填;
(4)矸石自溜充填工艺是用单轨吊车、齿轨车或卡轨车等新型辅助运输工具把矸石由掘进工作面直接运输、倾卸到采空区。
当煤层倾角较大时,采用矸石自溜充填法对采空区进行充填;
(5)矸石带状充填—矸石带状充填是沿工作面开切眼或推进方向,每隔一定距离垒砌一个矸石带来支撑顶板,以达到减少地表下沉的目的。
现代煤矿充填技术包括以下几种
2.2.1 注浆胶结充填技术
注浆胶结充填技术可分为两种,一种是采空区高浓度浆液充填技术,另一种是离层带注浆技术。
采空区高浓度浆液充填是将膏状的高固低水浆液在地面制备后,用管道输送到
井下工作面,在工作面推进过程中同时充填采空区。
利用冒落带特性,在采空区冒落矸石之间的空隙未被压实之前,由钻孔向离层空间注浆,具有固化功能的细粒级浆体填充离层和冒落空间,在有限的时间内充填材料与冒落矸石胶结后,形成固化体与冒落的岩块共同支撑上覆岩层,发送了采空区上覆岩层的物理力学性质,起到减缓地表变形的作用。
离层带注浆是最近几年研发的一种岩层控制的方法。
其原理为:在一定的地质条件下,开采空间达到一定尺寸时,采空区上覆岩层中断裂带与弯曲带的结合部一定范围内岩层会出现离层,通过地面钻孔向离层带内注入粉煤灰等充填材料,并在岩体中形成一种支撑结构来控制覆岩下沉,进而达到控制地表下沉的目的。
2.2.2 膏体充填技术
膏体充填是在煤层采出后顶板冒落前,将煤矸石、粉煤灰、劣质土等固体废物制作成无临界流速、不需脱水的膏状浆体,通过泵压或重力作用,经过管道输送到回采工作面,对采空区的一部分空间进行充填,构筑相间的充填条带,靠充填条带支撑覆岩,适时充填采空区的绿色开采技术。
膏体充填分胶结膏体充填、非胶结膏体填。
该充填技术具有高采出率、环保、高安全性、管道运输、材料选择广泛等优点。
应用实例:2007年底新汶矿业集团孙村煤矿21101工作面采用了仰斜膏体充填开采技术。
新汶矿业集团孙村矿采用2套充填系统联合运用, 其一,主要应用膏体充填,其二辅以矸石充填,达到矸石不上井。
2.2.3 超高水材料充填技术
超高水材料充填技术采用由中国矿业大学研制的ZKD型高水速凝充填材料(该材料由A、B料和A-A、B-B添加剂构成。
该材料掺水量较高,可达95%以上,大大减少了固体粉料用量)作为理想的充填材料。
并采用水力泵送、挂包充填。
其基本工艺流程如下:制作高水速凝充填材料,将材料送至泵,然后由泵送进行充填,随时监控充填情况。
冀中能源集团邯郸矿业陶一矿运用高水材料充填技术进行采空区充填,已成功采出压煤20余万t。
2.2.4 煤矿似膏体充填技术
煤矿似膏体充填技术是利用全砂土固结材料(选用工业废渣,如沸腾炉渣、钢渣、高炉水淬矿渣,再加入适量天然矿物及化学激发剂,经磨细、均化等工艺,制成的
一种粉状物料)做胶结剂,工业垃圾或河砂等作骨料,骨料中配以15%~30%的细粒级砂(-37μm),制成重量浓度为74%~76%,外观近似膏体一样的浆体(称之为“似膏体”)进行充填,称为“似膏体充填”。
似膏体充填料浆既具有水力充填料浆良好的流动性,又具有膏体充填强度高、井下不脱水的优点,是现代煤矿采空区充填的理想方法之一。
通过煤矿似膏体充填技术的试验,煤矿似膏体充填技术改善了井下的采矿作业环境;降低了充填采矿费用;提高了充填采矿生产效率;提升了安全采矿水平:似膏体充填可以有效地控制地压活动,能有效的避免内因火灾的发生。
充填采煤方法的选择原则:
充填采煤方法可分为4种,即自溜充填、机械充填、风力充填和水力充填。
其中,自溜充填只能在急斜煤层中应用。
机械充填所用的设备简单,对充填材料要求不严格,但是充填能力低,充填质量差,在我国没有应用。
风力充填时,充填材料的运输比较简单,适应性强,充填能力大,但对充填材料的要求比较严格,电耗大,管路磨损严重。
这种充填方法在国外有一定的应用,目前我国主要是水力充填方法。
但水力充填法有一些缺点,如:增加了井上充填系统的设备和相应设施,从而增加了建设投资;生产中消耗了大量的材料及充填水,从而大大提高了吨煤成本;充填工艺比较复杂,全部人工操作;工艺落后难以实现机械化,效率低。
因此,目前我国只在某些特殊条件下才使用,如三下开采煤层、特厚煤层以及极易自燃的煤层,才考虑用水力充填法。