【正文】 填采礦法一、概述 (一) 膠結(jié)充填采礦法是在水力充填采礦法使用的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。從水力充填法可知，存在不少缺點(diǎn)，干式充填缺點(diǎn)也不少，它們都未能很好地解決充填體的壓縮沉降問題，也沒有為回采礦柱創(chuàng)造安全方便的條件，因而還不能徹底防止巖層移動(dòng)問題。因而人們研究出膠結(jié)充填法。 (二) 膠結(jié)充填法特點(diǎn)——它屬充填法之一，它是在充填料中加入適當(dāng)?shù)啬z凝材料，使松散的充填料凝結(jié)成具有一定強(qiáng)度的正體，用以改善礦柱的回采條件，并使回采方案具有較大的靈活性，用以適應(yīng)復(fù)雜的開采技術(shù)條件。膠結(jié)充填的目的還在于降低礦石損失和貧化，同時(shí)更嚴(yán)格的保護(hù)地表。 (三) 膠結(jié)充填法發(fā)展簡(jiǎn)況——它是從50年代后期從加拿大開始使用的，并逐步獲得推廣。我國的凡口鉛鋅礦，使用上向水平分層尾砂膠結(jié)充填法開采，金川龍骨礦也使用膠結(jié)充填法。二、膠結(jié)充填采礦法典型方案 (一) 礦塊劃分及礦柱尺寸 膠結(jié)充填采礦法的實(shí)質(zhì)在于：把礦體劃分成礦房和礦柱，分兩步回采，先用膠結(jié)充填法回采Ⅰ部分，然后用干式充填或水力充填法來回采第Ⅱ部分。 礦房和礦柱的尺寸，是根據(jù)礦石和圍巖的穩(wěn)固程度來考慮的，同時(shí)還應(yīng)考慮到膠結(jié)充填法的成本高。因此，在礦巖穩(wěn)定性允許條件下，只要人工礦柱Ⅰ能保證第Ⅱ部分回采的安全性，則第Ⅰ部分就應(yīng)采用較小尺寸，第Ⅱ部分都應(yīng)采用較大尺寸。實(shí)際上Ⅰ部分膠結(jié)充填法回采后，形成了人工礦柱，為回采第Ⅱ部分創(chuàng)造了條件。 (二) 構(gòu)成要素及采準(zhǔn)、切割、回采工藝 膠結(jié)充填采礦法的構(gòu)成要素、采準(zhǔn)、切割及回采工藝和水力充填法基本相同，不再重述。下面僅介紹不同處。 (1) 不設(shè)濾水井 一般不設(shè)濾水井，個(gè)別礦山（如焦穴金礦）設(shè)濾回井。由于膠結(jié)充填料中采用了高標(biāo)號(hào)的水泥和絮凝劑。如果再讓它濾出大量水份，反而不利于水泥的硬化。（但也不能使水過量多，水過多會(huì)使充填體形成蜂窩狀，降低了充填體強(qiáng)度。）（焦穴金礦設(shè)了濾水井、實(shí)麻布、眼又被堵死了。國外也存在這個(gè)問題。） 膠結(jié)充填法主要是用溢流脫水。 (2) 溜井的形成 溜井不必專門砌筑，只要事先打好模板即可，但當(dāng)采用低標(biāo)號(hào)材料充填時(shí)，還要專門砌筑溜井。 (3) 當(dāng)?shù)V塊回采時(shí)，在階段運(yùn)輸水平全面拉開，用混凝土砌筑人工巷道和人工腐柱。礦塊的回采是一直采到上階段的混凝土府柱為上。不留頂柱。 (4) 接頂方法——在許多情況下，要求保護(hù)好地表，不允許巖層有較大移動(dòng)和地表陷落。因而接頂問題成為關(guān)鍵問題之一。 接頂?shù)姆椒ㄓ幸韵聨追N： 1) 人工接頂方法——即把最后一個(gè)充填分層，然后一個(gè)分條，一個(gè)分條的澆注。澆注之前，先立好模板()，之后隨著澆注體的加高而逐漸加高模板。膠結(jié)充填料是靠用鐵鏟物送到模板里的。，再用石塊或混凝土磚抹砂漿砌筑接頂，使殘余的空間完全填滿。這種接頂方法可靠。但勞動(dòng)很繁重，效率低，消耗木材量很大。 2) 砂漿加壓接頂方法——即用液壓泵將砂漿沿管道壓入接頂空間，使接頂空間填滿的辦法。接頂前要嚴(yán)格的做好接頂空間的密封工作。（堵塞頂板和邦上的裂縫等）。這種方法只要壓力夠用，效果比較好。（焦穴金礦用此法）。 3) [參考內(nèi)容] ① 采用混凝土泵和混凝土澆注機(jī)風(fēng)力充填接頂方法。我國龍骨礦進(jìn)行過試驗(yàn)。結(jié)果表明，效果良好，實(shí)側(cè)頂板留下的空隙很小，僅有幾厘米，而這幾厘米還是由于混凝土體硬化收縮的結(jié)果。 ② 噴射式接頂法——日本用這種方法接頂，它是把充填管道鋪設(shè)在接頂充填空間的頂板上，適當(dāng)加大管道中的砂漿流的剩余壓力，使排出的砂漿具有一定的壓力和速度，使之形成向上的砂漿流，促使充填料充滿接頂空間。 (三) 膠結(jié)充填使用的材料 膠結(jié)充填材料包括：膠凝材料、粗骨料（粗骨料粒徑一般為5～50毫米。最大不大于輸送管徑的）、細(xì)骨料和水。① ① 膠凝材料——我國用水泥。② 粗骨料——碎石、卵石。③ 細(xì)骨料——河沙、尾砂。（西北地區(qū)有些礦山用劃畢集料）（～5毫米的砂料。分級(jí)后的尾砂、） 水泥用量大，人們尋求代用品。（如用爐碴、磁硫化鐵粉、粉煤灰、石灰、鋁廠赤泥法、經(jīng)過加工制成膠結(jié)材料）（在充填成本中，水泥費(fèi)用所占比例一般達(dá)到40%以上。因?yàn)楣杷猁}水泥價(jià)格很高。而且1米3充填料中水泥的用量達(dá)到150～350kg.）三、對(duì)膠結(jié)充填采礦法的評(píng)價(jià) (一) 評(píng)價(jià)：膠結(jié)充填采礦法是近十幾年內(nèi)發(fā)展起來的新工藝。膠結(jié)充填法對(duì)于防止巖層移動(dòng)和地表沉陷，提高礦柱回采的回收率和降低貧化率，保證工作安全方面有差較好的效果。它是有發(fā)展前途的一種采礦方法。存在的一些問題是暫時(shí)的，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，將會(huì)逐步加以解決。 (二) 適用范圍 (1) 開采貴重金屬、稀有金屬、有色金屬的富礦體。 (2) 開采有自燃危險(xiǎn)的，有色金屬富礦體，便于杜絕內(nèi)燃災(zāi)。 (3) 露天和地下同時(shí)開采富礦。 (4) 優(yōu)先開采礦床中的富礦區(qū)，并盡可能保護(hù)上部暫緩，開采的貧礦。 (5) 在河床或水下開采富礦。(6) 提前開采保安礦柱。（井簡(jiǎn)法）(7) 地表需要特殊保護(hù)。（呈不足富礦體） (三) 存在的問題 (1) 充填成本高——膠結(jié)充填成本費(fèi)用為20元/米3以上。充填費(fèi)用占采礦直接成本的比例為：充填方法國內(nèi)國外膠結(jié)35～50%50%水力15～25%5%成本高的原因：① 采用了較貴的水泥。（每1米3充填料中用150～350kg水泥，在充填成本中，水泥費(fèi)用占40%以上。 ② 采用了成本很高的壓氣輸送膠結(jié)材料。 (2) 水泥的離析問題——造成水泥離析的原因在于水份過大，在輸送時(shí)水份大、濃度小。多數(shù)礦山用的濃度為40%～50%（重量濃度）。解決辦法是加入適量的絮凝劑。經(jīng)東大采礦系試驗(yàn)研究，認(rèn)為：使用“聚丙烯酰胺”絮凝劑，可以使充填體水泥離析現(xiàn)象大為改善，‰的此種絮凝劑。，～%。 （焦家金屬在試驗(yàn)中濃度可達(dá)60%以上，把握的好，有可能達(dá)到70%。） (3) 采充不協(xié)調(diào)問題——從礦山實(shí)際情況看，充填趕不上回采的要求。直接影響著采場(chǎng)生產(chǎn)能力的提高。（平均日產(chǎn)僅45～50噸）。應(yīng)由研究充填料的輸送方法和充填工藝。 (4) 膠結(jié)充填與水力充填之間的矛盾——目前我國多用膠結(jié)充填法采礦房，而又用水力充填法采礦柱。生產(chǎn)初期膠結(jié)充填工作量大，而后期水力充填工作量大。很不平衡，造成充填系統(tǒng)和技術(shù)管理上的復(fù)雜化。若只用膠結(jié)充填，成本太高。 (5) 改善了回采間柱和條件，但回采階段礦柱仍然很復(fù)雜，若筑混凝土底柱速度慢，影響生產(chǎn)任務(wù)完成。167。5 充填采礦法結(jié)束語 在過去，充填采礦法是一種效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，采礦成本高的采礦方法，使用不廣泛。但近年來，由于實(shí)現(xiàn)了充填工作的機(jī)械化、自動(dòng)化，采用高效率的采裝運(yùn)設(shè)備，利用成本低廉、來源豐富的尾砂做充填料以后，這就使得它固有的缺點(diǎn)有些已經(jīng)得到改善或不存在了。 由于充填采礦法是一種很靈活的采礦方法，因而充填采礦法有它自身的適用條件。如露天與地下同時(shí)開采，開采江、河、湖泊下面的礦床，開采有自燃性的礦床，開采礦巖不穩(wěn)固但品位很高的礦床等。用充填料致密地充填了采空區(qū)，不但人員、設(shè)備可以直接達(dá)到礦體回采的各個(gè)部位，進(jìn)行邊探邊回采，而且充填體具有一般支架所不能比擬的強(qiáng)大支護(hù)能力，可以有效地維護(hù)周圍的巖石不發(fā)生大規(guī)?？迓??？梢员ＷC在各個(gè)部位采下的礦石都能順利地運(yùn)搬出來，是礦石損失貧化最低礦法之一。 但是，在目前條件下，充填采礦法還有許多具體問題，有待進(jìn)一步解決或改進(jìn)。如輔助作業(yè)的機(jī)械化問題；膠結(jié)充填料的輸送問題；水力輸送充填料的參數(shù)計(jì)算問題等。如果這些問題能得到很好的解決，充填采礦法將會(huì)獲得更廣泛的應(yīng)用。[參考資料] (1) 下向水平分層充填采礦法的適用條件。 在高品位有色和稀貴金屬礦床開采中，當(dāng)?shù)V巖極不穩(wěn)固或地壓很大時(shí)，可以有效地使用下向分層充填采礦法。這種方法有很大的適應(yīng)性，但一般說來，主要用于回采礦柱，特別是用于回采在很大地壓下遭受破壞的礦柱。 (2) 目前應(yīng)用下向分層充填的國家有：日本、美國、加拿大、瑞典、法國、蘇聯(lián)以及其他一些國家（國內(nèi)也用）。 國外使用下向分層充填法的礦山有：① 瑞典的加潘泊礦和北加潘伯礦。② 日本的小板礦山。（用巷道式下向水平分層充填法開采地面有河流，礦巖不穩(wěn)固的各金屬礦床，用裝載機(jī)出礦。③ 美國馬各瑪(Magma)銅礦（采用電耗出礦和裝道機(jī)出礦）。 (3) 下向水平分層充填法勞動(dòng)生產(chǎn)率為14噸/I班，用鏟運(yùn)機(jī)出礦時(shí)可達(dá)20～30噸/I噸。 (4) 河底可采用錨桿吊掛的辦法。加拿大曾用儀表進(jìn)行過測(cè)定，認(rèn)為從理論上講，用錨桿吊掛是安全可靠的。 (5) 目前我國充填采礦法存在的問題 根據(jù)1981年調(diào)查情況，可看出存在以下幾方面問題： 1) 礦石損失與貧化大如凡口鉛鋅礦和錫礦山南礦，%%，%和10%，而采用點(diǎn)柱式（即礦房中留一些小礦柱）尾核算，充填法的銅錄山銅礦和鳳凰山銅礦、損失率分別為：%～%，%%。（以上未包括采下?lián)p失和采場(chǎng)裝運(yùn)礦石過程中充填料混入引起的貧化，因此僅為礦房部分指標(biāo)）。礦山貧損凡口鋁鋅礦錫礦山南礦銅錄山銅礦鳳凰山銅礦損失率(%)%%%～%貧化率(%)%10%%% 造成貧損的原因很多，各礦不一，但主要是： ① 采礦方法選擇不合理。（%左右的銅礦不應(yīng)該用點(diǎn)柱式上向水平分層充填法，國外于用低品位的） ② 管理不善，不按設(shè)計(jì)施工。 ③ 礦石采下?lián)p失大。（如采下礦石運(yùn)搬后，充填石未清掃，周圍留有殘礦等。） ④ 頂板管理不好造成損失。 2) 采場(chǎng)生產(chǎn)能力低 用電耙或T2G出礦的采場(chǎng)生產(chǎn)能力為30噸/日左右。用柴油驅(qū)動(dòng)的鏟運(yùn)機(jī)出礦（）的采場(chǎng)，生產(chǎn)能力為65噸/日左右。（純出礦時(shí)間短，設(shè)備本身的能力沒有充分發(fā)揮出來。） 3) 頂?shù)字罅糠e壓 目前各礦所留頂?shù)字催M(jìn)行回采。有的礦山積壓達(dá)數(shù)百萬噸礦石。（如鳳凰山銅截至80年1月1日，%。黃沙、%，該礦上部中段開始出現(xiàn)地壓活動(dòng)。 4) 制度不健全，管理不夠完善。 許多礦山還未建立采場(chǎng)管理辦法和驗(yàn)收制度?！秴⒖假Y料》① 國家調(diào)撥的水泥一般為400噸，一立米混凝土的水泥用量約150～350公斤。水泥費(fèi)用占充填成本的40%或更多。 ② 盡量采用散裝水泥。一噸袋裝水泥的紙袋及包裝費(fèi)用為8～9元，約為水泥調(diào)撥價(jià)格的20%。③ 盡量使用代用材料。例如粉煤灰可代替20～30%的水泥。 ④ 只要允許，在充填砂漿中加入一定量的粗骨料是有好處的，～。而粗骨料的成本僅為砂漿的～。因而說，只要輸送系統(tǒng)可靠，采用混凝土充填在經(jīng)濟(jì)上常常是合理的。采用混凝土的目的正是為了節(jié)省膠凝材料（水泥），這里指的是用100噸以下的混凝土作膠結(jié)充填材料）。 ⑤ 充填用的混凝土的水灰比為1:2，即250～500公斤/米3。水泥膠結(jié)硬化反應(yīng)的需水量是較少的，只需水泥重量的20%以下。膠結(jié)充填為了輸送便利而增加用水量，對(duì)強(qiáng)度損害極大。因而在制備過程中控制水量具有重要意義。