混凝土泵送技术在下向充填采矿法中的应用

混凝土泵送技术在下向充填采矿法中的应用

尹江华

身份证号：522230196702160018

摘要：随着采矿方法的多样化，水平矿柱的出现越来越普遍。许多矿产资源的开采，由于开采方案的设计和开采条件的限制，不得不使用水平矿柱来达到开采要求。基于此，对混凝土泵送技术在下向充填采矿法中的应用进行研究，以供参考。

关键词：混凝土;泵送技术;下向;充填采矿;技术应用

引言

随着社会的快速发展，人类对矿产资源的需求日益增加，致使浅部易采资源消耗巨大，矿山企业开采作业逐步向深部转移。由于深部资源开采受“三高一扰动”的影响，故不能完全照搬浅部的采矿技术条件，如何高效且安全地回采深部矿体是目前热点研究之一。充填采矿技术，是人工支护采矿措施的一种，指的是在采矿工作实践中，不再使用以前的采矿技术，在进行回踩时，持续向采矿区的内部运回和填充一些填充材料。使用这一方法，可确保回踩过程的安全，从而让整个采矿工作的安全性得到明显提高，根据矿体深部矿体赋存条件，采用下向水平进路充填采矿法开采深部破碎矿体，该采矿方法不但降低了采矿损失率和矿石贫化率，减少了回采过程中的支护成本，还实现了矿山的安全高效生产。

1充填采矿技术在开采中的应用

1.1上向分层充填技术

上向分层充填技术是干式充填技术中的一类，如图1，需要将矿体进行分层，按照从下到上的施工工序，依照已经划分完成的层次进行资源开采和矿区填充，还需要构建出排水井以及矿井等。使用该技术时，矿块的铺设模式主要划分为两类，分别为切走向以及沿走向，若是整个矿区的矿石足够稳定，围岩较为安全可靠，且矿体的厚度保持在15m之内，则可以运用沿走向的铺设模式；若是与其相反，则可以运用切走向的铺设模式；若是矿体的厚度达到了50m之上，则需要依照矿体在垂直上的方向，构建两排矿房，同时在矿房的房间内，预留出沿着开采走向的纵向矿柱。

1.2下向分层充填技术

对于下向分层充填技术来说，比较适合矿石稳定性较差，围岩固定程度不足的矿体，能够对矿柱展开更加科学合理的回采工作。下向分层充填技术的实际使用过程中，设置出较为完善的行人天井等，并构建出溜井，直接将开采到的矿石运输到矿井的下部巷道里，同时将需要进行填充的废石等材料传送到采空区中。在展开回采作业时，需要秉承着从上到下的工作原则，促使充填作业能够和回采作业两者交叉进行。在进行分层的过程中，应该运用水平分层的分层模式，或者是直接倾斜10°~15°来展开分层处理。在正式展开回采作业之前，应该首先将巷道、行人天井等进行连接，通过切割巷道来展开相应的回采作业。基于安全角度进行综合考量，应该在每一层分层充填物的下部，构建出相应的胶结顶。

2混凝土泵送技术在下向充填采矿法中的应用

2.1泵送设备选型与布置

（1）混凝土泵：目前市场上有多种类型，需严格根据混凝土浇筑工程量、浇筑进度以及混凝土坍落度进行选型，此外还需对混凝土泵送压力、每台混凝土泵需配备运输车数量、混凝土泵发动机功率等进行计算，以此做好设备准备工作。（2）采准工程布置在矿体下盘布置采准工程，采准工程主要有采区斜坡道、脉外分段巷、分层联络道、穿脉出矿巷道、溜井、溜井联络道、充填回风井及联巷。两个盘区布置一条采区斜坡道；每两个采场共用一个溜井（已有工程不再施工）；分段巷布置在矿体下盘且避开中砾岩层；每个采场的每个分层布置一条分层联络道；每个采场布置一条充填回风井，在脉外分段巷适当位置设置联络巷与之相连。

2.2支护

（1）采准工程支护。采准工程一般布置在稳定性较好的岩石中，设计采用管缝式锚杆支护，每排7根，排距为1.5m，不稳固地段和联络道开口处增加锚网、长锚索及喷射混凝土支护。（2）采场支护。由于矿岩节理裂隙发育，矿体涌水量大，造成围岩极其不稳定，所以生产中实行“短掘短支”的方式开采，支护方式主要为锚网喷、锚索及钢拱架支护，

2.3混凝土配合比

泵送混凝土即沿管道输送混凝土，需要混凝土具有良好的泵送性。此外，混凝土作为下分层回采的顶板，需要其具有满足其承载要求的强度。根据采场结构参数，通过结构力学验算以及塌落度试验，选择混凝土强度等级为C20，浇筑厚度为0.4m。

2.4混凝土制浆工艺及输送

混凝土原材料（如水泥、中砂、石子）提前用卡车从地表运至指定的分段硐室储存。充填时，砂子、石子可通过小铲车或人工向搅拌泵送一体机受料斗中按比例供料，水泥可通过人工或者小铲车定量添加到受料斗中，然后受料斗在升降机的作用下，将物料送至混凝土搅拌泵送一体机搅拌槽内，再按比例加水经搅拌后形成混凝土料浆，水不能为井下酸性水，混凝土制浆工艺流程如图所示。混凝土输送管选用DN125mm钢管，以满足输送压力要求。输送管道在达到浇筑区域之前采用钢管，到达浇筑区域之后换成软管。

3充填采矿技术的应用管理建议

3.1积极研发新型的填充材料

尽管在当前的矿山开采工作中，有很多企业积极使用充填采矿技术，但是，仍有一部分充填材料难以满足充填采矿技术的要求，让采矿实效性降低，所以，应该结合充填采矿技术的运用状况，积极研发新型的填充材料。关于充填材料，它物理性质特征包含粒度、抗压强度、孔隙率等，骨料的结构和成分决定了充填材料的强度，也就对开采场地的稳定性产生了很大的影响。在使用充填采矿技术的时候，要充分研究材料的基本性能。在回填矿山的时候使用高水材料，建议使用全尾砂，它的固结速度非常快，与此同时，也不会有重力水排出的状况出现，所以，在保护生态环境、降低环境被污染的程度等方面的作用显著，但是，全尾砂的强度较低，材料的成本比较高，在使用时，依然存在很多不足，甚至还有一些缺点，该材料的改进空间还是很大的。因此，不仅要积极研发先进的充填采矿技术，而且需积极研发先进的填充材料，让这些材料的性能得到极大地提升。

3.2积极创新采矿工艺

在采矿工作实践中，应该积极使用充填采矿技术。将矿床开采技术条件和矿山的具体状况有机结合，让充填采矿技术可以更好地运用到不同矿山的开采作业中。如开采矿山时，出现缓倾斜极薄矿脉的状况，在采矿时建议暴力运矿采矿法、削壁填充采矿法等方法进行开采，在开采时有废弃的石块出现，可把这些石块抛掷到充填空区。如果遇到矿岩稳固的矿脉，在开采时应该结合矿山实际状况开采，建议使用将高水材料填充至镂空区的填充方式进行开采，即填充采矿技术。这一技术被广泛应用于矿岩稳固的矿体的开采，借助这一技术，采矿率极大提升，同时，企业采矿成本也得到了有效降低，另外，在矿山开采时，还应合理处理采空区。

结束语

充填采矿技术的不断发展，对矿山的地下开采产生了巨大影响，越来越多的开采技术难题得到解决。同时，由于矿山资源的逐渐减少，矿山开采过程中对矿石的回收率会越来越重视，因此充填采矿法的应用比重将会不断增加。矿体整体赋存条件十分复杂，矿岩十分破碎，但是矿石品位较高，开采价值大，故在浅部采用适用于破碎的高品位矿体回采的下向进路充填采矿方法进行开采。

参考文献

[1]郭海龙.矿山充填采矿法充填配套设施的应用[J].冶金管理,2020(21):13-14.

[2]赵兴东,黄雪松,关强兵,王勉,王向阳,慈勤智,杨开鹏.阶段空场嗣后充填采矿法回采工艺应用研究[J].采矿技术,2020,20(06):1-3+16.

[3]原虎军,钟超.非煤矿山中充填采矿法应用研究[J].中国金属通报,2020(10):30-31.

[4]王大川,周密林.采矿中充填采矿技术的应用及存在的问题[J].当代化工研究,2020(19):46-47.

[5]王云.现代采矿理念与充填采矿研究[J].能源与节能,2020(09):92-93.