CN107524469A - 一种缓倾斜矿体盘区开采废石与尾砂胶结复合充填方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缓倾斜矿体盘区开采废石与尾砂胶结复合充填方法，在缓倾斜薄到中厚矿体中采用盘区全厚度条带开采、铲运机出矿和无轨设备运输的井下盘区机械化采矿方法中，针对分条开采存在的采空区，采用铺设土工格栅定型‑废石堆填空区‑注浆导管导流胶固‑尾砂胶结充填接顶的废石与尾砂胶结复合充填新方法，此充填方法的主要过程包括采空区土工格栅铺设、废石装运堆填、土工格栅定型与搭接、导管定位与埋置、采空区充填挡墙构筑、胶结充填接顶等工序，构筑分条开采的采空区的充填处理，实现废石定型堆存与胶结充填接顶的新型充填方法。

Description

一种缓倾斜矿体盘区开采废石与尾砂胶结复合充填方法

技术领域

本发明属于采矿技术，具体涉及一种缓倾斜矿体盘区开采废石与尾砂胶结复合充填方法，尤其是适用于地下矿缓倾斜薄到中厚(矿体厚度3-7m)矿体的全厚度盘区机械化条带开采后的采空区充填处理方法。

背景技术

目前，充填处理采空区已经成为矿业发展的主要途径，然而受充填经济成本限制，充填处理对矿山生产具有很大的制约作用。合理选择充填材料和充填方式，保障开采安全、提高技术经济效果、改善矿山作业环境成为充填发展的必然选择。

缓倾斜薄到中厚矿体适合盘区条带开采，然而盘区条带开采充填难度大，矿房内没有专门的充填天井，运用废石充填无法接顶充填，而胶结充填成本高等难题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：为合理解决矿山充填轻度和充填成本的关系，改善废石充填的充填体强度低、二步资源回采的废石混入率高和贫化损失大的技术难题，本发明提供了一种缓倾斜矿体盘区开采废石与尾砂胶结复合充填方法，实现高强度充填，降低混入率，保障采场生产作业安全。

本发明采用如下技术方案实现：

一种缓倾斜矿体盘区开采废石与尾砂胶结复合充填方法，包括如下步骤：

第一步、在采空区的底面和两帮矿壁上铺设双向土工格栅，并将两帮矿壁上的土工格栅临时悬挂固定；

第二步、向铺设土工格栅后的采空区内堆填废石；

第三步、将废石堆表面整平后，将两帮矿壁上的土工格栅向废石堆顶部收紧搭接；

第四步、在废石堆表面向下布置注浆导管；

第五步、在采空区与采区巷道的出口处构筑混凝土挡墙；

第六步、在采区巷道架设充填管道和加压装置，通过注浆导管向采空区内部的废石堆充填胶结料。

本发明的一种缓倾斜矿体盘区开采废石与尾砂胶结复合充填方法适用的盘区采场沿矿体走向布置，长度为100-110m，宽度为5-7m，高度为4-5m。

在所述第一步中，多块呈U形的土工格栅沿采空区长度方向展开铺设在采空区的底面和两帮矿壁上，铺设的土工格栅长度超前废石堆长度8-10m。

进一步的，两帮矿壁上的土工格栅用铁钉临时固定，相邻土工格栅之间用收紧带拼接固定。

在所述第二步中，堆填的废石堆在采空区内的高度控制在2.8-3.2m之间。

在所述第三步中，所述土工格栅的搭接方法是在土工格栅的重叠部分间交叉穿过塑料连接棒，再用塑料收紧条固定。

在所述第四步中，所述注浆导管沿重叠的土工格栅之间布置两排，两排注浆导管之间交错布置，每排相邻注浆导管之间间距1.0-1.5m，两排注浆导管之间间距2.5-3.0m；所述注浆导管长度为1.5-2m，其中埋0.8-1.0m在废石堆中，并预留底部的0.5-0.7m高度置入胶结料中。

进一步的，所述第四步中，所述第四步中，所述注浆导管周边设置若干出料孔。

在所述第五步中，所述挡墙上预留注浆孔和滤水孔。

在所述第六步中，所述胶结充填采用尾砂加压膏体作为胶结料进行一次性充填，胶结充填后对采空区密实接顶。

本发明的一种缓倾斜矿体盘区开采废石与尾砂胶结复合充填方法适用的盘区采场沿矿体走向布置，长度为100-110m，宽度为5-7m，高4-5m或安全可控的矿体全厚度；在采区中间布置采区巷道，巷道宽4-5m，高与左右采区高度平齐，矿房隔一采一。

本发明将双向土工格栅呈U形展开铺设在采空区的底板与两帮矿壁，从空区内向出口处逐块铺设，土工格栅悬挂临时固定在矿壁上，保障足够的宽度覆盖搭接。

本发明利用井下生产废石堆填在铺设了土工格栅的采空区内，实现矿山建设排土场等废弃物堆置场地，减少土地资源的占用。

在采空区废石堆填达到整个长度范围后，将两帮土工格栅在废石上表面收紧搭接。在土工格栅重叠搭接的1m区域内，呈梅花形布置两排注浆导管。注浆导管的四周设有出料孔，这样既可辅助胶结料流到废石中，又能联结废石与胶结体、充当复合充填体的核心承载柱。

在采空区出口处构筑一道充填挡墙，挡墙上预留注浆孔和滤水孔。通过充填管口向空区充填尾砂胶结料，胶结料中的水通过下面滤水管流出。胶结料联合注浆导管使废石与胶结充填体充分耦合、形成一个高强度的整体。

由上所述，本发明的有益效果是解决了缓倾斜矿体充填难、成本高的问题，采用废石充填避免了胶结充填的高成本，利用土工格栅定型废石和胶结充填接顶解决安全和散体混入等问题。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为实施例中的缓倾斜矿体盘区采场俯视图，其中的五个采空区分别对应本实施例的图2-图6中的状态示意。

图2为实施例中的缓倾斜矿体盘区的采空区示意图。

图3为实施例中铺设土工格栅后的采空区示意图。

图4为实施例中堆填废石后的采空区示意图。

图5为实施例中设置注浆导管后的采空区示意图。

图6为实施例中采空区充填后的截面示意图。

图中标号：1—矿体，2—采区巷道，3—矿石，4—采空区，5—土工格栅，6—废石，7—注浆导管，8—胶结料，9—挡墙，10—注浆孔，11—滤水孔。

具体实施方式

实施例

参见图1，图示为缓倾斜矿体盘区条带开采示意图，将矿区划分为正规的若干条带形状，采用采一条留一条的形式，将条带矿区内的矿石3采空后，形成若干条保留的条带矿体1分隔的采空区4，采空区4之间由采区巷道2串联起来，用于输送设备以及输出矿石。在采完一条带矿区后，通过本实施例的复合充填方法对形成的采空区4进行充填。

本实施例的盘区采场沿矿体走向布置，具体的长度为100-110m，宽度为5-7m，高4-5m或安全可控的矿体全厚度；在采区中间布置的采区巷道4-5m，高与左右采区高度平齐，矿房隔一采一。

结合参见图2-6，具体的充填过程如下：

第一步、在图2中所示的采空区4底面和两帮矿壁上铺设土工格栅5，并将两帮矿壁上的土工格栅5临时悬挂固定，如图3中所示。铺设在采空区的土工格栅选用双向土工格栅，土工格栅的网格尺寸要求小于堆填废石块度的平均值，强度要求能承受3m高废石堆的侧压力。本实施例在采空区4长度方向采用多块呈U形的土工格栅拼装铺设，每块土工格栅长8-10m，宽17-19m，将宽的那一边折弯成U形铺设在空区底板与两帮矿壁，采用铁钉在两帮的顶点将土工格栅临时固定，相邻土工格栅之间用收紧带连接。

第二步、向铺设土工格栅5后的采空区内堆填废石6，如图4所示，在堆填废石的过程中，可通过汽车将采准工程产生的废石堆填在铺设了土工格栅5的空区中，本实施例的废石堆填高度控制在2.8-3.2m之间，堆填长度为整个采空区，铺设土工格栅的长度要超前废石堆长度8-10m，另外在运输废石的过程中，应当尽量减少载重汽车对土工格栅的磨损。

第三步、将废石堆表面整平后，将两帮矿壁上的土工格栅5向废石堆顶部收紧搭接，土工格栅的搭接方法是将两帮矿壁上的土工格栅向废石堆顶部包覆，并在两侧土工格栅的重叠部分间交叉传过塑料连接棒再用塑料收紧条固定。

第四步、在废石堆表面向下布置注浆导管，如图5所示，在废石堆上表面重叠的土工格栅间布置两排注浆导管7，两排注浆导管之间交错布置，两排注浆导管之间间距2.5-3.0m，每排相邻注浆导管之间间距1.0-1.5m。注浆导管7的周边设置有若干出料孔，有利于充填浆液在不同深度废石中的渗流，提高胶结充填浆液对废石的胶结作用。本实施例的注浆导管外径为40mm，内径为38mm，长度为1.5-2m；将注浆导管7埋0.8-1.0m在废石堆中，并且将注浆导管7预留0.5-0.7m置入充填后的胶结料中。

第五步、在胶结充填之前，在采空区4与采区巷道2的出口处构筑混凝土挡墙9，如图6中所示，挡墙9为18-20cm厚的混凝土隔墙，挡墙的高度为采空区的高度，在挡墙的中央顶部预留一个直径20-25cm的注浆孔10，在挡墙3m高处和底部各预留两个左右排布的直径10-15cm的滤水孔11。

第六步、在采区巷道架设充填管道和加压装置，通过注浆导管7向采空区内部的废石堆胶结充填胶结料8。胶结料8采用尾砂加压膏体进行充填，胶结充填后对采空区密实接顶。胶结料浓度既要满足接顶的要求，还要保证胶结料能沿着注浆导管流到废石的间隙中。为保证充填效果，本次充填为一次性的胶结充填，不进行分层充填处理。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种缓倾斜矿体盘区开采废石与尾砂胶结复合充填方法，其特征在于包括如下步骤：

第一步、在采空区的底面和两帮矿壁上铺设双向土工格栅，并将两帮矿壁上的土工格栅临时悬挂固定；

第二步、向铺设土工格栅后的采空区内堆填废石；

第三步、将废石堆表面整平后，将两帮矿壁上的土工格栅向废石堆顶部收紧搭接；

第四步、在废石堆表面向下布置注浆导管；

第五步、在采空区与采区巷道的出口处构筑混凝土挡墙；

第六步、在采区巷道架设充填管道和加压装置，通过注浆导管向采空区内部的废石堆充填胶结料。

2.根据权利要求1所述的一种缓倾斜矿体盘区开采废石与尾砂胶结复合充填方法，盘区采场沿矿体走向布置，长度为100-110m，宽度为5-7m，高度为4-5m。

3.根据权利要求2所述的一种缓倾斜矿体盘区开采废石与尾砂胶结复合充填方法，所述第一步中，多块呈U形的土工格栅沿采空区长度方向展开铺设在采空区的底面和两帮矿壁上，铺设的土工格栅长度超前废石堆长度8-10m。

4.根据权利要求3所述的一种缓倾斜矿体盘区开采废石与尾砂胶结复合充填方法，两帮矿壁上的土工格栅用铁钉临时固定，相邻土工格栅之间用收紧带拼接固定。

5.根据权利要求2所述的一种缓倾斜矿体盘区开采废石与尾砂胶结复合充填方法，所述第二步中堆填的废石堆在采空区内的高度控制在2.8-3.2m之间。

6.根据权利要求2所述的一种缓倾斜矿体盘区开采废石与尾砂胶结复合充填方法，所述第三步中，所述土工格栅的搭接方法是在土工格栅的重叠部分间交叉穿过塑料连接棒，再用塑料收紧条固定。

7.根据权利要求2所述的一种缓倾斜矿体盘区开采废石与尾砂胶结复合充填方法，所述第四步中，所述注浆导管沿重叠的土工格栅之间布置两排，两排注浆导管之间交错布置，每排相邻注浆导管之间间距1.0-1.5m，两排注浆导管之间间距2.5-3.0m；所述注浆导管长度为1.5-2m，其中埋0.8-1.0m在废石堆中，并预留底部的0.5-0.7m高度置入胶结料中。

8.根据权利要求7所述的一种缓倾斜矿体盘区开采废石与尾砂胶结复合充填方法，所述第四步中，所述注浆导管周边设置若干出料孔。

9.根据权利要求2所述的一种缓倾斜矿体盘区开采废石与尾砂胶结复合充填方法，所述第五步中，所述挡墙上预留注浆孔和滤水孔。

10.根据权利要求2所述的一种缓倾斜矿体盘区开采废石与尾砂胶结复合充填方法，所述第六步中，所述胶结充填采用尾砂加压膏体作为胶结料进行一次性充填，胶结充填后对采空区密实接顶。