一種提高礦體充填接頂率的方法
【專利摘要】本發明公開了一種提高礦體充填接頂率的方法，包括以下步驟：A、布置采場；B、改變頂板形狀；C、架設充填管和排氣管；D、打眼裝藥；E、充填；F、脫水；G、斷管；H、強制接頂。本發明的提高礦山充填接頂率的方法對采場和頂板形狀作了一定的布置和修改，對充填管和排氣管作了合理的架設，且選擇了合適的充填料及其充填料料漿進行充填，同時，在充填過程中進一步脫水提高無水率以及通過斷管形成多點下料，最后通過采用微差爆破崩落礦柱上面支撐頂板的局部巖柱強制接頂，從而達到密實接頂。本發明克服了現有技術礦山填充過程中影響充填接頂率的不利因素，充填接頂率高、充填強度好，具有很好的應用前景和社會價值。
【專利說明】一種提高礦體充填接頂率的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于采礦【技術領域】，具體涉及一種提高礦體充填接頂率的方法。
【背景技術】
[0002]采礦是礦產資源開發和利用的基礎工業，但是采礦工業在為人類提供原材料的同時，也不可避免地會擾動和破壞地球環境，帶來安全隱患。隨著工業社會的飛速發展，礦產需求量迅速增加，礦產資源開采利用引發的環境破壞和廢物排放，以成為相當嚴峻的環境問題。所以充填采礦法在礦山中應用比例越來越大，它能提高礦石的回收率降低采礦貧化率，而且能夠減少礦山地壓，保證礦山生產安全，減少固體廢物的排放和保護地表不受破壞，但充填采礦法存在勞動強度大，及充填不接頂問題，因此有效的控制充填接頂率的措施成為充填采礦法需要解決的當務之急。
[0003]白銀有色集團股份有限公司小鐵山礦現有充填尾砂由一泵站、二泵站經12.7km管道泵送至充填料制備站砂倉，水泥由散裝水泥運輸車運至制備站，依靠壓氣輸送到水泥倉內。充填料制備站有兩個獨立的制漿系統，每個系統均由一個立式砂倉(容積190立方米)、一個水泥倉、一個攪拌罐及儀表控制設備組成。砂倉設有底部放砂和虹吸放砂兩套裝置。正常情況下，一個系統工作，一個系統備用，需要時，兩系統可同時使用。每個系統的設計制衆能力60-100m3/h。制備好的充填料衆先經四條直徑175mm的充填鉆孔----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----采場聯絡道----各回采進路充填作業面。充填中各個采場效果不同，接頂率都不是很高，充填過程中溢出水嚴重，需要抽水，清泥后才能進行轉層生產。
[0004]通常情況下充填過程中充填不接頂造成很大的危害:1、易造成巷道大范圍冒落，形成冒落區；2、造成局部圍巖松動，發生片幫冒落；3、易形成應力傳導，礦山地壓增大，對巷道薄弱環節產生變形破壞；4、巖工在作業時易受到浮石的物體打擊，影響作業安全；5、破壞正常生產系統，須重新變更設計，設計一系列繞道。
[0005]現有礦山填充過程中影響充填接頂率的因素主要有以下幾個方面:
1、充填接頂率與充填料漿流動規律:
采場充填工藝中主要是下料點的位置、一次充填厚度、充填次數等對充填接頂率影響較大，這些因素與料漿在采場中的流動規律密切相關。
[0006]充填料漿在無限平面上的流動規律:充填管口排出的膠結料漿，在無限平面淤積成椎狀堆體，頂部為一圈形沖坑，注入坑內的漿體，不斷從沖坑周邊溢出，并沿椎體周邊均勻流淌，沿途逐漸沉積，濃度稀釋。在生產中決定下料點位置及充填次數，是一個非常重要的指標。其值由水泥耗量、料漿濃度、骨料的加權平均粒徑等因素決定。
[0007]2、充填料漿固結沉降:
充填料漿的沉降是以料漿管道水力自流輸送為主要特點的傳統膠結充填中一種不可避免的現象。一方面，當膠結充填料漿充滿井下空區后，由于大小顆粒在水中的沉降速度不同而使充填料漿分層離析，固體顆粒逐漸下沉，迫使大部分水離析在充填體表面，當這些水以徑流的方式脫除后，在充填體表面和頂板之間就出現了沉縮空間。另一方面，存在于固體顆粒間空隙中的重力水通過滲透方式排除后，充填體還會沉降。此外，高濃度的充填料漿充填到采場后由于脫水而存在一定的收縮率(5%?22%)，嚴重影響采場的接頂效果。因此，充填不接頂是充填料沉降的直接結果。
[0008]3、充填料漿自流坡度:
若采用自流輸送充填的方式，充填料漿在采場充填的過程中其骨料會出現沉降。因此，從充填管道出料口到采場邊緣形成自流坡度，充填料漿充填性能越差其坡度就越大。當充填管出料口接頂時，由于自流坡度的影響導致采場邊緣或端部不能完全接頂。
[0009]4、充填料漿濃度過低和濾水速度慢:
過低的料漿濃度，容易導致充填料離析分層，增大自然坡積角。同時，大量的積存水難以及時排出，占據充填空間，阻礙充填接頂。此外，隨著充填體的增高，越向其頂部，濾水難度亦越大。由于水的大量存在，一方面阻礙了充填料漿流動，另一方面大量料漿的溢出也污染了巷道。
[0010]5、空區頂板形狀不規整:
對于充填空區的幾何形狀，在回采設計時往往沒有嚴格要求，特別是頂板形狀很不規整，再加之充填方法不合適，如單點下料，逐漸堆積，在下料點形成較大自然坡角，在堆頂堵塞下料口后，致使部分空區無法充滿，產生空頂。
[0011]6、引導水和洗管水影響充填接頂:
為防止充填管路的堵塞，每次充填前后，總要排放近十幾分鐘的引導水和洗管水，而這些對采空區充填毫無益處的引導水、洗管水往往通過管道直接進入待充填接頂的采空區，影響充填接頂。
【發明內容】
[0012]本發明的目的是為了提供一種提高礦體充填接頂率的方法，以解決現有技術中存在的礦山充填過程中充填接頂率低、充填效果不理想的技術問題。
[0013]為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案:一種提高礦體充填接頂率的方法，包括以下步驟:
A、布置采場:采用“品”字形結構布置采場；
B、改變頂板形狀:將頂板設置成傾斜狀且使頂板傾角坡度為8-15%，在無法使頂板設置成傾斜狀時采用拱形頂板；
C、架設充填管和排氣管:將充填管的出口架設在頂板最高處，將排氣管的出口架設在頂板上方30-40cm處，不符合要求時，進行放炮挑頂處理；
D、打眼裝藥:在充填空區頂板及幫眼上打眼，裝好炸藥；
E、充填:選擇充填灰砂比為1:10-1:4的充填料，通過充填系統將充填濃度為65-68%、充填流量為63-65%的充填料料漿充入到充填空區內；
F、脫水:利用濾水管實施下行泄水以及利用充填井實施上行水泵抽水將充填過程中的積水盡快排出，使充填體具有足夠的密實性；
G、斷管:在充填接頂距離小于Im時，對充填管進行斷管，形成多點下料，待看到從排氣管溢出充填料料漿后，再經過10-15分鐘充填； H、強制接頂:采用微差爆破崩落礦柱上面支撐頂板的局部巖柱。
[0014]進一步地，所述步驟A中“品”字形結構采場上分層按下分層進路寬度筑壩0.5m高，上分層可穿脈架設充填管路。
[0015]進一步地，所述步驟B中在采場頂板上鉆鑿觀測孔。
[0016]進一步地，所述步驟C中充填管的出口放置在充填進路端部距離掌子面5m處。
[0017]進一步地，所述步驟C中排氣管的直徑小于充填管的直徑。
[0018]進一步地，所述步驟C中充填擋墻外的充填管連接三通閥門。
[0019]進一步地,所述步驟E中充填灰砂比為1:4、1:6、1:8、1:10且采用各充填灰砂比的適用條件為:充填灰砂比為1:4適用于各下分層所回采的所有進路，并鋪設鋼筋網金屬假底；充填灰砂比為1:6適用于各回采進路的接頂，以便形成工作底板；充填灰砂比為1:8適用于有相鄰進路的采場；充填灰砂比為1:10適用于單條進路的采場和相鄰進路最后一個米場。
[0020]進一步地，所述步驟E中接頂時充填料料漿的充填濃度為68%。
[0021]進一步地，所述步驟G中在充填管30米處人員進行斷管，或用導爆管纏繞在充填管上8-10圈，然后用30克炸藥與一非電雷管用膠布包裹嚴實，進行引爆斷管。
[0022]進一步地，所述步驟H中巖石破碎后破脹系數為1.4-1.7。
[0023]本發明相對現有技術具有以下有益效果:本發明的提高礦山充填接頂率的方法對采場和頂板形狀作了一定的布置和修改，對充填管和排氣管作了合理的架設，且選擇了合適的充填料及其充填料料漿進行充填，充填料料漿粒度分布合適、透水性較好、自然沉縮率較小、流動性較好又不會有太多積水存在，同時，在充填過程中進一步脫水提高無水率以及通過斷管形成多點下料，最后通過采用微差爆破崩落礦柱上面支撐頂板的局部巖柱強制接頂，從而達到密實接頂。本發明克服了現有技術礦山填充過程中影響充填接頂率的不利因素，充填接頂率高、充填強度好，具有很好的應用前景和社會價值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1為本發明的充填管和排氣管的布置示意圖。
[0025]附圖標記含義如下:1、充填管；2、排氣管。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。
[0027]—種提高礦體充填接頂率的方法，包括以下步驟:
A、布置采場:采用“品”字形結構布置采場，“品”字形結構采場上分層按下分層進路寬度筑壩0.5m高，在充填過程中利用上分層穿脈架設充填管I進行充填，溢流水易于排放。
[0028]B、改變頂板形狀:頂板的形狀應以適應充填接頂的需要為佳，應使采場頂底板的傾角大于料漿自然坡積角，以滿足接頂的需要，將頂板設置成傾斜狀且使頂板傾角坡度為8-15%，在無法使頂板設置成傾斜狀時采用拱形頂板，采用拱形頂板時，可較好地控制地壓，又能在受到人為因素影響時，采空區仍然能部分接頂，即拱形頂板的兩側接頂，在采場頂板上鉆鑿觀測孔，當充填達到接頂時，就會有水甚至充填料漿從觀測孔中溢出，由此可以判斷充填是否接頂。
[0029]C、架設充填管I和排氣管2:抬高充填管I和排氣管2架設位置，如圖1所示，在架設充填管I和排氣管2時，將充填管I的出口架設在頂板最高處，將排氣管2的出口架設在頂板上方30-40cm處，不符合要求時，進行放炮挑頂處理；充填進路較長時，比如按50米進路，充填管I出口應盡量放置在進路端部距離掌子面5m處，排氣管2的管徑小于充填管I的直徑，充填擋墻外的充填管I必須接三通閥門，進路充填前和充填完畢后，在沖刷地表到井下的充填管I時，關閉充填閥門同時打開泄水閥，嚴禁將充刷水充入進路。
[0030]D、打眼裝藥:在充填開始前，在充填空區頂板及幫眼上打眼，裝好炸藥。
[0031]E、充填:充填料充入采場后，由于水的滲出，充填料在從飽和狀態過渡到潮濕狀態的過程中，在毛細力作用下會發生下沉。因此，應選擇合適粒級分布、較好透水性和較小自然沉縮率及足夠流動性的充填料。另一方面，現有充填系統及工藝的輸送參數要求充填料漿要有較好的流動性，而料漿的流動性隨料漿濃度的增加逐漸變差，這就限制了充填料漿的濃度。一般來說，應選擇流動性較好又不會有太多積水存在的料漿濃度作為最佳濃度。故選擇充填灰砂比為1:10-1:4的充填料，通過充填系統將充填濃度為65-68%、充填流量為63-65%的充填料料漿充入到充填空區內，接頂時充填料料漿的充填濃度為68%，充填灰砂比為1:4、1:6、1:8、1:10且采用各充填灰砂比的適用條件為:充填灰砂比為1:4適用于各下分層所回采的所有進路，并鋪設鋼筋網金屬假底；充填灰砂比為1:6適用于各回采進路的接頂，以便形成工作底板；充填灰砂比為1:8適用于有相鄰進路的采場；充填灰砂比為I:10適用于單條進路的采場和相鄰進路最后一個采場。
[0032]F、脫水:利用濾水管實施下行泄水以及利用充填井實施上行水泵抽水將充填過程中的積水盡快排出，使充填體具有足夠的密實性，從而縮短充填作業的循環時間。
[0033]G、斷管:在充填接頂距離小于Im時，在充填管30米處人員進行斷管，或用導爆管纏繞在充填管上8-10圈，然后用30克炸藥與一非電雷管用膠布包裹嚴實，進行引爆斷管，形成多點下料，因為排氣管在進路最高點，待看到從排氣管溢出充填料料漿后，再經過10-15分鐘充填，充填料料漿就會充實進路，砂漿從排氣管溢出，達到完全接頂。
[0034]H、強制接頂:采用微差爆破崩落礦柱上面支撐頂板的局部巖柱，巖石破碎后，有一定的碎脹性，碎脹系數約為1.4?1.7，能保證頂板密實接頂。
[0035]上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例限制，其他未背離本發明精神實質與原理下所做的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種提高礦體充填接頂率的方法，其特征在于:包括以下步驟: A、布置采場:采用“品”字形結構布置采場； B、改變頂板形狀:將頂板設置成傾斜狀且使頂板傾角坡度為8-15%，在無法使頂板設置成傾斜狀時采用拱形頂板； C、架設充填管和排氣管:將充填管的出口架設在頂板最高處，將排氣管的出口架設在頂板上方30-40cm處，不符合要求時，進行放炮挑頂處理； D、打眼裝藥:在充填空區頂板及幫眼上打眼，裝好炸藥； E、充填:選擇充填灰砂比為1:10-1:4的充填料，通過充填系統將充填濃度為65-68%、充填流量為63-65%的充填料料漿充入到充填空區內； F、脫水:利用濾水管實施下行泄水以及利用充填井實施上行水泵抽水將充填過程中的積水盡快排出，使充填體具有足夠的密實性； G、斷管:在充填接頂距離小于Im時，對充填管進行斷管，形成多點下料，待看到從排氣管溢出充填料料漿后，再經過10-15分鐘充填； H、強制接頂:采用微差爆破崩落礦柱上面支撐頂板的局部巖柱。
2.根據權利要求1所述的一種提高礦體充填接頂率的方法，其特征在于:所述步驟A中“品”字形結構采場上分層按下分層進路寬度筑壩0.5m高，上分層可穿脈架設充填管路。
3.根據權利要求1所述的一種提高礦體充填接頂率的方法，其特征在于:所述步驟B中在采場頂板上鉆鑿觀測孔。
4.根據權利要求1所述的一種提高礦體充填接頂率的方法，其特征在于:所述步驟C中充填管的出口放置在充填進路端部距離掌子面5m處。
5.根據權利要求1所述的一種提高礦體充填接頂率的方法，其特征在于:所述步驟C中排氣管的直徑小于充填管的直徑。
6.根據權利要求1所述的一種提高礦體充填接頂率的方法，其特征在于:所述步驟C中充填擋墻外的充填管連接三通閥門。
7.根據權利要求1所述的一種提高礦體充填接頂率的方法，其特征在于:所述步驟E中充填灰砂比為1:4、1:6、1:8、1:10且采用各充填灰砂比的適用條件為:充填灰砂比為1:4適用于各下分層所回采的所有進路，并鋪設鋼筋網金屬假底；充填灰砂比為1:6適用于各回采進路的接頂，以便形成工作底板；充填灰砂比為1:8適用于有相鄰進路的采場；充填灰砂比為1:10適用于單條進路的采場和相鄰進路最后一個采場。
8.根據權利要求1所述的一種提高礦體充填接頂率的方法，其特征在于:所述步驟E中接頂時充填料料漿的充填濃度為68%。
9.根據權利要求1所述的一種提高礦體充填接頂率的方法，其特征在于:所述步驟G中在充填管30米處人員進行斷管，或用導爆管纏繞在充填管上8-10圈，然后用30克炸藥與一非電雷管用膠布包裹嚴實，進行引爆斷管。
10.根據權利要求1所述的一種提高礦體充填接頂率的方法，其特征在于:所述步驟H中巖石破碎后破脹系數為1.4-1.7。
【文檔編號】E21F15/00GK104405436SQ201410496383
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年9月25日 優先權日:2014年9月25日
【發明者】陶再斌 申請人:白銀有色集團股份有限公司