[发明专利]一种提高矿体充填接顶率的方法

说明书

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系统，每个系统均由一个立式砂仓（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，一个系统工作，一个系统备用，需要时，两系统可同时使用。每个系统的设计制浆能力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、破坏正常生产系统，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