【正文】 充填采礦方法與充填技術(shù)王新民 中南大學(xué)資源與安全工程學(xué)院二 00九年十二月提 綱216。充填法應(yīng)用現(xiàn)狀216。充填法開采方案216。充填材料及試驗216。管道輸送水力計算216。充填關(guān)鍵技術(shù)充填法應(yīng)用現(xiàn)狀應(yīng)用背景淺地表礦產(chǎn)資源逐漸開采枯竭采深劇增使開采環(huán)境更加嚴峻眾多礦床的開采條件復(fù)雜多變“三下 ” 和城鎮(zhèn)附近的礦床眾多大量開采廢料地表堆積污染嚴重 政府對環(huán)境保護要求越來越高充填法應(yīng)用現(xiàn)狀應(yīng)用背景空場采礦法空場采礦法 留設(shè)大量永久礦柱 ,資源損失量大崩落采礦法崩落采礦法 地表塌陷、災(zāi)害和環(huán)境破壞嚴重充填采礦法充填采礦法將地表堆積廢料回填到井下，處理空區(qū)，大大提高回采作業(yè)安全程度，提高深部資源回收率 30% ，且解決地表堆積廢料造成的環(huán)境污染，實現(xiàn)綠色開采。充填法應(yīng)用現(xiàn)狀充填優(yōu)點支護巖層，控制地壓活動，保護地表地物改善礦柱受力狀態(tài)，最大限度回收資源保證安全回采有內(nèi)因火災(zāi)危險的高硫礦床控制深井開采巖爆，降低深部地溫保證露天和地下聯(lián)合開采的安全生產(chǎn)處理固體廢料，保護地表環(huán)境充填法應(yīng)用現(xiàn)狀發(fā)展歷程1985年，有色礦山充填法比重達 19%1990年，有色礦山充填法比重達 %1997年至今，有色礦山充填法比重超過 %近年來，充填采礦法在非金屬礦山，如開陽磷礦、孫村煤礦、淮南煤礦等得到了廣泛應(yīng)用充填采礦法在國外，如加拿大、澳大利亞、印度、波蘭、法國、德國、瑞典、意大利、芬蘭、愛爾蘭、墨西哥、南非等國都等到了廣泛應(yīng)用 發(fā)展歷程上世紀 50年代以前，廢石干式充填60年代開始采用水砂充填 70年代開始發(fā)展細砂膠結(jié)充填技術(shù) 80~90年代發(fā)展高濃度全尾礦充填、膏體充填和廢石膠結(jié)充填等新技術(shù) 充填法應(yīng)用現(xiàn)狀發(fā)展歷程砼充填水砂充填膠結(jié)充填以水泥作為膠結(jié)材料的膠結(jié)充填 新型的膠凝材料的膠結(jié)充填細砂膠結(jié)充填 塊石膠結(jié)充填 全尾砂膠結(jié)充填 膏體泵送充填 高水膠結(jié)充填 全砂土膠結(jié)充填 赤泥膠結(jié)充填廢石干式充填充填法應(yīng)用現(xiàn)狀充填法應(yīng)用現(xiàn)狀應(yīng)用現(xiàn)狀充 填 采 礦 法 分 類 情 況 應(yīng) 用 實 例上向水平分層充填法普通方式 凡口鉛鋅礦、新橋硫鐵礦、康家灣鉛鋅礦、紅透山銅礦、澳大利亞芒特 — 艾薩礦和布羅肯 — 希爾鉛鋅礦、加拿大湯普森鎳礦、瑞典烏登鉛鋅礦點柱方式 三山島金礦、鳳凰山銅礦、銅錄山硐礦、加拿大斯特拉思科納鎳礦、澳大利亞王島多爾芬白鎢礦進路方式 焦家金礦、小鐵山多金屬礦、金川二礦區(qū)、銅錄山銅礦、新城金礦、瑞典克里斯汀貝格礦和倫斯吐姆多金屬礦下向水平分層充填法 普通方式 應(yīng)用極少進路方式 金川龍首礦、二礦、武山銅礦、焦家金礦、招遠金礦、黃沙坪鉛鋅礦、柏坊銅礦、磐石鎳礦、德國格倫德鉛鋅礦、拉梅爾斯貝格鉛鋅礦兩步驟回采空場嗣后充填法 分段充填方式 小鐵山多金屬礦、雞冠咀金礦、豐山銅礦、德國巴德 —格德鉛鋅礦、愛爾蘭納范鉛鋅礦、俄羅斯諾德斯貝格礦階段充填方式 安慶銅礦、銅錄山銅礦、凡口鉛鋅礦、開陽磷礦、錫礦山南礦、紅透山銅礦、澳大利亞芒特 — 艾薩礦應(yīng)用現(xiàn)狀分級尾礦充填高濃度全尾礦膠結(jié)充填廢石膠結(jié)充填膏體泵送膠結(jié)充填其它：磨砂膠結(jié)充填、赤泥膠結(jié)充填、高水固化膠結(jié)充填、天然砂膠結(jié)充填和干式充填 充填法應(yīng)用現(xiàn)狀應(yīng)用現(xiàn)狀分級尾礦充填n分級尾礦充填是中國礦山應(yīng)用最為廣泛的充填工藝，約在 60余座礦山得到應(yīng)用，其輸送濃度為 65%~70 ％左右充填法應(yīng)用現(xiàn)狀應(yīng)用現(xiàn)狀全尾礦膠結(jié)充填n 自上世紀 90年代初在凡口礦建成第一個全尾礦膠結(jié)充填系統(tǒng)后，先后在張馬屯鐵礦、銅綠山銅礦、武山銅礦、湘西金礦和南京鉛鋅礦等礦山應(yīng)用n 尾礦利用率 85％以上，其中南京鉛鋅礦計劃將全部尾礦充入井下，地表不建尾礦庫充填法應(yīng)用現(xiàn)狀應(yīng)用現(xiàn)狀廢石膠結(jié)充填n成規(guī)模應(yīng)用廢石膠結(jié)充填的礦山有新橋硫鐵礦、豐山銅礦、銅坑錫礦和吉林鎳礦等n局部應(yīng)用的礦山較多，如金川二礦、凡口礦和金山金礦等，主要利用井下掘進廢石進行膠結(jié)充填充填法應(yīng)用現(xiàn)狀應(yīng)用現(xiàn)狀膏體泵送膠結(jié)充填n中國于 1994年和 2023年先后在金川二礦和銅綠山銅礦建成了膏體泵送充填系統(tǒng)，均采用德國泵n山東湖田鋁土礦曾采用中國沈陽泵建成了赤泥膏體泵送充填系統(tǒng) 充填法應(yīng)用現(xiàn)狀應(yīng)用現(xiàn)狀其它充填技術(shù)磨砂膠結(jié)充填已逐步減少，目前成規(guī)模應(yīng)用的礦山主要有金川鎳礦、武山銅礦和建德銅礦赤泥膠結(jié)充填于 20世紀 90年代在山東湖田鋁土礦應(yīng)用成功，并在山東萊蕪鐵礦開展了赤泥全尾礦膠結(jié)充填工業(yè)試驗高水固化膠結(jié)充填成規(guī)模應(yīng)用的礦山主要有雞冠嘴金礦和焦家金礦充填法應(yīng)用現(xiàn)狀研究成果水泥替代品研究取得重大突破 充填骨料應(yīng)用范圍日益擴大 混凝土外加劑得到廣泛應(yīng)用充填體承載機理研究成果豐碩兩相流理論得到重大發(fā)展 深井充填材料與技術(shù)研究廣泛管道磨損對策研究成果豐碩充填法應(yīng)用現(xiàn)狀充填法應(yīng)用現(xiàn)狀發(fā)展趨勢大型化、機械化、盤區(qū)化、連續(xù)化開采無廢害化兩步驟回采嗣后充填法廣泛應(yīng)用充填理論及技術(shù)不斷發(fā)展充填設(shè)施、機械、監(jiān)測儀表更新 充填法開采方案典型方案凡口鉛鋅礦機械化上向水平分層充填法機械化下向水平分層充填法 金川鎳礦VCR兩步驟回采嗣后充填法 安慶銅礦兩步驟分段回采嗣后充填法 新橋硫鐵礦 開陽磷礦充填法開采方案典型方案 1 機械化上向水平分層充填法工作面溜井運輸平巷斜坡道充填體充填法開采方案典型方案 1 機械化上向水平分層充填法劃分礦房和礦柱，先采礦房，后采礦柱礦房自下而上分層回采，依次充填以維護上下盤圍巖，并創(chuàng)造不斷上采的作業(yè)條件，礦房回采到最后一個分層時，進行接頂充填礦柱在采完若干礦房或全階段后，進行回采機械化程度高，生產(chǎn)能力大該法占我國充填法 60% 以上基本特征基本特征充填法開采方案典型方案 1 機械化上向水平分層充填法 IIII II I IIIII井溜礦出 天井6ma硐室底柱底柱充填體礦體充填體川脈川脈井天a炮孔溜井礦界a脫水井 采場界線礦石線界8m8m40m川脈川脈D3tbD3tb川脈脫水井一分段二分段三分段四分段凡口盤區(qū)機械化上向水平分層充填采礦法 充填法開采方案典型方案 1 機械化上向水平分層充填法鑿巖： HS150X型上向接桿臺車裝藥： NT30/NBB150型井下裝藥車起爆： 導(dǎo)爆索毫秒雷管非電復(fù)式網(wǎng)絡(luò)出礦： ST311/2型 3m3鏟運機充填： 灰砂比 1:4 的 3mm棒磨砂開采工藝開采工藝充填法開采方案典型方案 1 機械化上向水平分層充填法技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)采場能力 (t/d)鑿巖效率(m/臺班 )出礦效率(t/臺班 )采切比(m/kt)損失率 /%貧化率 /%炸藥單耗 (kg/t)采礦直接成本 (元 /t)充填成本 (元 / m3)資料年限 96 388 1994充填法開采方案典型方案 1 機械化上向水平分層充填法適用于礦巖穩(wěn)固或圍巖穩(wěn)固性較差、礦體輪廓復(fù)雜、品位高或稀貴礦體“三下 ” 、有內(nèi)因火災(zāi)危險的礦體及深部礦體使用的回采方案多，機動靈活，適應(yīng)多種開采技術(shù)條件的需要損失貧化率低 方法評價方法評價充填法開