CN114562327A - 一种下向分段充填方法 - Google Patents

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Abstract

一种下向分段充填方法，针对金属矿山地下中等稳固矿体的高阶段大规模回采，它包括：A.在阶段采场竖直方向上划分为若干个分段，分段高度视围岩稳定性状况适度调整，每个分段高应大于15m；B.将充填体填充于采场空区，限制顶板和侧帮的位移；C.将采场内爆破崩落矿石作为存窿矿石，在上部充填体的保护下出矿石；D.用位于存窿矿石堆上表面的柔性隔离层将上部充填体与下部松散矿石隔离开；E.将充填巷道设于矿房上部间柱内，与两侧相邻矿房连通；F.将充填挡墙设于每个充填分段底部充填巷道口，以阻止采场内充填料浆泄漏，它具有既能适应中等稳固矿体的高阶段大规模开采和有效控制采场的稳定性，又能提高采场生产能力和减少矿石的贫化与损失等优点。

Description

一种下向分段充填方法
技术领域
本发明涉及金属矿山地下开采充填采矿技术领域，具体涉及一种下向分段充填方法。
背景技术
随着“绿色矿山”概念的提出与实践，由粗放式开采引发的环境和安全问题正得到逐步解决。充填采矿法作为国家绿色矿山建设和无废矿山建设的重要手段和支撑技术，正逐步成为矿山地下开采的主要趋势。充填技术经历了干式充填、水砂充填、分级尾砂充填、全尾砂胶结充填、高浓度充填以及膏体充填等阶段，在技术上已得到极大的提高。
在矿山充填应用中，针对不同的开采需求，有边采边充的上向水平分层充填、下向水平分层充填、进路式充填；也有空场嗣后充填，包括分段空场嗣后充填、阶段空场嗣后充填等。以上充填方式均是在采场内矿石完全出净的情况下才能开始充填，其中边采边充的充填方式存在一次性充填量小，充填循环次数多，阶段空场嗣后充填一次性充填量大，对围岩的稳定性要求高且阶段高度也是受到较大限制等问题。
如今采场规模逐步往高阶段大尺寸发展，对充填技术也有提出了更高的要求：(1)对矿岩稳定性好的矿床，可以一次性形成相对较大的空场，待矿石全部出完后，进行嗣后一次性充填，然而阶段高度仍然有限；(2)针对矿岩稳定性中等的矿床，在实际开采中，无法做到完全出完采场内矿石，且能维持大规格空场的稳定，故需要采用分段充填的方式进行。现有的充填技术只能满足一个分段矿石完全回采并出空后，开始进行充填，尚无法做到在具有大量存窿矿石时开始充填，即在松散矿石堆上部进行充填，这就大大的限制了开采效率和矿山生产能力的进一步提高。
经本课题发明人检索，未检到既能大规模开采和控制采场稳定性，又能提高生产能力和减少矿石的贫化与损失的下向分段充填方法。
为此研发一种经济适用的下向分段充填方法就显得尤为迫切和意义重大。
发明内容
本发明的任务是为了克服现有技术的不足，提供一种下向分段充填方法，既能适应中等稳固矿体的高阶段大规模开采和有效控制采场的稳定性，又能提高采场生产能力和减少矿石的贫化与损失。
本发明的任务是通过以下技术方案来完成的：
一种下向分段充填方法，针对金属矿山地下中等稳固矿体的高阶段大规模回采，它包括但不限于以下步骤与条件：
A.在阶段采场竖直方向上划分为若干个分段，分段高度视围岩稳定性状况适度调整，每个分段高应大于15m；
B.将充填体填充于采场空区，限制顶板和侧帮的位移；
C.将采场内爆破崩落矿石作为存窿矿石，在上部充填体的保护下出矿石；
D.用位于存窿矿石堆上表面的柔性隔离层将上部充填体与下部松散矿石隔离开；
E.将充填巷道设于矿房上部间柱内，与两侧相邻矿房连通；
F.将充填挡墙设于每个充填分段底部充填巷道口，以阻止采场内充填料浆泄漏。
本发明与现有技术相比，具有以下优点或效果：
(1)可满足针对中等稳固矿体的高阶段大规模回采充填需求，采场充填循环少，极大提高了充填效率，减少大规模采场充填工艺环节；
(2)在存窿矿石的支撑作用下进行充填，维护了采场的稳定，保证了出矿安全；
(3)采用柔性隔离层可有效阻止充填料浆与矿石发生混合，避免因充填造成的矿石贫化、损失。
整体来说：一是要解决充填体与存窿矿石的隔离问题，以防止充填料浆渗透至矿石缝隙中，导致矿石的贫化、损失；二是要解决空区暴露面积大，难以长时间维持稳定的问题。
附图说明
图1是依据本发明提出的一种下向分段充填方法采场结构A-A向正视示意图。
图2为图1所示下向分段充填采场结构B-B向俯视示意图。
图3为图1所示下向分段充填采场结构C-C向左视示意图。
图4为图1所示下向分段充填前采场示意正视图。
附图中各标识分别表示：
1.采场 2.柔性隔离层 3.充填挡墙 4.充填体 5.存窿矿石 6.充填巷道 7.充填联络道 8.出矿进路 9.采场空区
以下结合附图对说明作进一步详细地描述。
具体实施方式
如图1-4所示，本发明提出的一种下向分段充填方法，针对金属矿山地下中等稳固矿体的高阶段大规模回采，它包括但不限于以下步骤与条件：
A.在阶段采场(1)竖直方向上划分为若干个分段，分段高度视围岩稳定性状况适度调整，每个分段高应大于15m；
B.将充填体(4)填充于采场空区(9)，限制顶板和侧帮的位移；
C.将采场(1)内爆破崩落矿石作为存窿矿石(5)，在上部充填体(4)的保护下出矿石；
D.用位于存窿矿石(5)堆上表面的柔性隔离层(2)将上部充填体(4)与下部松散矿石隔离开；
E.将充填巷道(6)设于矿房上部间柱内，与两侧相邻矿房连通；
F.将充填挡墙(3)设于每个充填分段底部充填巷道(6)口，以阻止采场内充填料浆泄漏。
本发明的工艺可以进一步是：
充填采用自上而下的顺序，每次充填一个分段高，充填体(4)底部以矿房内崩落的松散矿石为支撑。
一个分段充填完并达到设计强度后，底部继续出矿至一个分段高的矿石后，停止出矿，控制矿石上表面坡度2～5°，在矿石表面铺上柔性隔离层(2)，在该分段底部水平充填巷道(6)砌筑充填挡墙(3)后进行这一分段的充填。
所述柔性隔离层(2)为表面具有一定的耐磨性及防渗透性的带有充气口的充气柔性袋。
所述充气柔性袋呈扁平状，充气后高度≤300mm。
所述充气柔性袋的充气口与固定在充填挡墙(3)上的直径约30mm接口连接，当空区内敷设有充气柔性袋和充填管道时，充气柔性袋与输送充填料浆的充填管道固定于充填挡墙(3)并露出充填挡墙(3)。
下分段充填至接近上部充填体(4)时，将充气柔性袋放气，使分段间充填体(4)固结后处于紧密衔接状态。
所述充气柔性袋承受充填料载荷后能与采场四周帮壁接触。
实施时，矿块沿矿体走向布置，如对于矿岩稳固的矿体，阶段采场(1)长为100m、高150m，而对于矿岩中等稳固的矿体，采场(1)长为60m、高50m；在所述阶段采场(1)竖直方向上划分为3个分段，前者每个分段高50m，后者每个分段高16.7m；每个分段均布置一条充填联络道(7)及充填巷道(6)；所述充填巷道(6)每分段布置1条，布置于每分段采场(1)上部，与两相邻阶段采场(1)连通；阶段采场(1)内崩落的存窿矿石(5)统一在采场底部出矿进路(8)进行出矿；待存窿矿石(5)出空至一个分段高时，形成采场空区(9)，在存窿矿石(5)上敷设柔性隔离层(2)；存窿矿石(9)堆的上表面自分段充填巷道(6)口为基点形成2～5°的下坡，创造下分段充填时的接顶条件；充填前，通过充气的方式将可充气柔性袋敷设在存窿矿石(5)表面，形成充填体(4)与存窿矿石(5)之间的柔性隔离层(2)。充气柔性袋，具有一定的耐磨性和防渗透性，在充填过程中不会大面积破损；充气柔性袋带有充气口，充气口固定于充填挡墙(3)上，位于充填挡墙(3)的外侧，可充气柔性袋承受充填料载荷后，能与采场四周帮壁接触；充填前在分段空区下部的充填巷道(6)砌筑充填挡墙(3)，当空区内敷设有充气柔性袋和充填管道时，充气柔性袋与充填管道固定于充填挡墙(3)并露出充填挡墙(3)；敷设好柔性隔离层(2)、砌筑好充填挡墙(3)后，对采场空区(9)进行充填至空区完全接顶；待充填体(4)凝固并达到设计强度后，继续从阶段采场(1)底部出矿，出至下一个分段高停止出矿，然后重复以上柔性隔离层(2)的敷设及充填挡墙(3)砌筑步骤；接下来对这一分段空区进行充填，充填至接近上分段充填体(4)时，先将柔性隔离层(2)中残留的空气放净，继续充填接顶至上一分段充填体(4)；待充填体(4)凝固达到设计强度后，重复以上出矿及充填步骤，直至整个矿房充填完毕。
如上所述，便可较好地实现本发明。上述实施例仅为本发明最佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替换、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种下向分段充填方法，针对金属矿山地下中等稳固矿体的高阶段大规模回采，其特征在于它包括但不限于以下步骤与条件：
A.在阶段采场(1)竖直方向上划分为若干个分段，分段高度视围岩稳定性状况适度调整，每个分段高应大于15m；
B.将充填体(4)填充于采场空区(9)，限制顶板和侧帮的位移；
C.将采场(1)内爆破崩落矿石作为存窿矿石(5)，在上部充填体(4)的保护下出矿石；
D.用位于存窿矿石(5)堆上表面的柔性隔离层(2)将上部充填体(4)与下部松散矿石隔离开；
E.将充填巷道(6)设于矿房上部间柱内，与两侧相邻矿房连通；
F.将充填挡墙(3)设于每个充填分段底部充填巷道(6)口，以阻止采场内充填料浆泄漏。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是充填采用自上而下的顺序，每次充填一个分段高，充填体(4)底部以矿房内崩落的松散矿石为支撑。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是一个分段充填完并达到设计强度后，底部继续出矿至一个分段高的矿石后，停止出矿，控制矿石上表面坡度2～5°，在矿石表面铺上柔性隔离层(2)，在该分段底部水平充填巷道(6)砌筑充填挡墙(3)后进行这一分段的充填。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述柔性隔离层(2)为表面具有一定的耐磨性及防渗透性的带有充气口的充气柔性袋。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征是所述充气柔性袋呈扁平状，充气后高度≤300mm。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征是所述充气柔性袋的充气口与固定在充填挡墙(3)上的直径约30mm接口连接，当空区内敷设有充气柔性袋和充填管道时，充气柔性袋与输送充填料浆的充填管道固定于充填挡墙(3)并露出充填挡墙(3)。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征是下分段充填至接近上部充填体(4)时，将充气柔性袋放气，使分段间充填体(4)固结后处于紧密衔接状态。
8.根据权利要求4或5或6所述的方法，其特征是所述充气柔性袋承受充填料载荷后能与采场四周帮壁接触。
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