【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(kāi)采方案216。充填材料及試驗(yàn)216。管道輸送水力計(jì)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(kāi)采枯竭采深劇增使開(kāi)采環(huán)境更加嚴(yán)峻眾多礦床的開(kāi)采條件復(fù)雜多變“三下 ” 和城鎮(zhèn)附近的礦床眾多大量開(kāi)采廢料地表堆積污染嚴(yán)重 政府對(duì)環(huán)境保護(hù)要求越來(lái)越高充填法應(yīng)用現(xiàn)狀應(yīng)用背景空?qǐng)霾傻V法空?qǐng)霾傻V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(yán)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(shí)現(xiàn)綠色開(kāi)采。充填法應(yīng)用現(xiàn)狀充填優(yōu)點(diǎn)支護(hù)巖層，控制地壓活動(dòng)，保護(hù)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(xiǎn)的高硫礦床控制深井開(kāi)采巖爆，降低深部地溫保證露天和地下聯(lián)合開(kāi)采的安全生產(chǎn)處理固體廢料，保護(hù)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(dá) 19%1990年，有色礦山充填法比重達(dá) %1997年至今，有色礦山充填法比重超過(guò) %近年來(lái)，充填采礦法在非金屬礦山，如開(kāi)陽(yáng)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(guó)外，如加拿大、澳大利亞、印度、波蘭、法國(guó)、德國(guó)、瑞典、意大利、芬蘭、愛(ài)爾蘭、墨西哥、南非等國(guó)都等到了廣泛應(yīng)用 發(fā)展歷程上世紀(jì) 50年代以前，廢石干式充填60年代開(kāi)始采用水砂充填 70年代開(kāi)始發(fā)展細(xì)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(xì)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(lèi) 情 況 應(yīng) 用 實(shí) 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(diǎn)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(jìn)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(jìn)路方式 金川龍首礦、二礦、武山銅礦、焦家金礦、招遠(yuǎn)金礦、黃沙坪鉛鋅礦、柏坊銅礦、磐石鎳礦、德國(guó)格倫德鉛鋅礦、拉梅爾斯貝格鉛鋅礦兩步驟回采空?qǐng)鏊煤蟪涮罘?分段充填方式 小鐵山多金屬礦、雞冠咀金礦、豐山銅礦、德國(guó)巴德 —格德鉛鋅礦、愛(ài)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(kāi)陽(yáng)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(jí)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(jí)尾礦充填n分級(jí)尾礦充填是中國(guó)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(jì) 90年代初在凡口礦建成第一個(gè)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(jì)劃將全部尾礦充入井下，地表不建尾礦庫(kù)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(jìn)廢石進(jìn)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(guó)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(guó)泵n山東湖田鋁土礦曾采用中國(guó)沈陽(yáng)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(jì) 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(kāi)展了赤泥全尾礦膠結(jié)充填工業(yè)試驗(yàn)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(kuò)大 混凝土外加劑得到廣泛應(yīng)用充填體承載機(jī)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(duì)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(shì)大型化、機(jī)械化、盤(pán)區(qū)化、連續(xù)化開(kāi)采無(wú)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(jī)械、監(jiān)測(cè)儀表更新 充填法開(kāi)采方案典型方案凡口鉛鋅礦機(jī)械化上向水平分層充填法機(jī)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(kāi)陽(yáng)磷礦充填法開(kāi)采方案典型方案 1 機(jī)械化上向水平分層充填法工作面溜井運(yùn)輸平巷斜坡道充填體充填法開(kāi)采方案典型方案 1 機(jī)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(hù)上下盤(pán)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(gè)分層時(shí)，進(jìn)行接頂充填礦柱在采完若干礦房或全階段后，進(jìn)行回采機(jī)械化程度高，生產(chǎn)能力大該法占我國(guó)充填法 60% 以上基本特征基本特征充填法開(kāi)采方案典型方案 1 機(jī)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(chǎng)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(pán)區(qū)機(jī)械化上向水平分層充填采礦法 充填法開(kāi)采方案典型方案 1 機(jī)械化上向水平分層充填法鑿巖： HS150X型上向接桿臺(tái)車(chē)裝藥： NT30/NBB150型井下裝藥車(chē)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(yùn)機(jī)充填： 灰砂比 1:4 的 3mm棒磨砂開(kāi)采工藝開(kāi)采工藝充填法開(kāi)采方案典型方案 1 機(jī)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(chǎng)能力 (t/d)鑿巖效率(m/臺(tái)班 )出礦效率(t/臺(tái)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(kāi)采方案典型方案 1 機(jī)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(xiǎn)的礦體及深部礦體使用的回采方案多，機(jī)動(dòng)靈活，適應(yīng)多種開(kāi)采技術(shù)條件的需要損失貧化率低 方法評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)充填法開(kāi)