專利名稱：下向水平分層干式充填采礦法的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種采礦方法，尤其是一種回采效率高，能有效防止采空區(qū)自燃發(fā)火， 同時避免地表塌陷情況發(fā)生的下向水平分層干式充填采礦法。
背景技術：
充填采礦法屬人工支護采礦法。在礦房或礦塊中，隨著回采工作面的推進，向采空 區(qū)送入充填材料，以進行地壓管理、控制圍巖崩落和地表移動，并在形成的充填體上或在其 保護下進行回采。本法適用于開采圍巖不穩(wěn)固的高品位、稀缺、貴重礦石的礦體，地表不允 許陷落、開采條件復雜、如水體、鐵路干線、主要建筑物下面的礦體以及有自燃火災危險的 礦體等；也是深部開采時控制地壓的有效措施。充填法的優(yōu)點是適應性強，礦石回采率高， 貧化率低，作業(yè)較安全，能利用工業(yè)廢料，保護地表等；缺點是工藝復雜，成本高，勞動生產(chǎn) 率和礦塊生產(chǎn)能力都較低。
根據(jù)所用充填材料和輸送方式不同，充填采礦法可分為三種1、干式充填法充 填材料為專用露天采石場采出的碎石、露天礦剝離或地下礦采掘的廢石等。經(jīng)破碎，用機 械、人工或風力輸送至采場。2、水力充填法充填材料為砂、碎石、選廠尾砂或爐渣等，用管 道借水力輸送至采場。3、膠結充填法充填材料為水泥等膠凝材料和砂石、爐渣或尾砂等配 制的漿狀膠結物料，凝固后有一定強度，用管道借水力或機械輸送至采場。
干式充填法應用最早，它的生產(chǎn)效率低，勞動強度大，采礦成本高，至20世紀50年 代，已逐漸為其他高效率采礦方法所取代。由于開采深度增加，環(huán)境保護要求嚴格，又急需 降低稀缺高價礦石的損失和貧化，各國都加強了對充填新工藝的研究。50 60年代水力充 填和膠結充填新工藝投入生產(chǎn)，克服了干式充填的一系列缺點，使充填采礦法的應用比例 逐年增加。20世紀70年代，廣泛采用自行無軌設備和斜坡道采準布置，用梯段工作面長 采場或包括幾個礦塊的盤區(qū)回采。在回采工藝方面應用上向高分層崩礦，錨桿和金屬網(wǎng)支 護頂板，低價高強度膠結充填材料等新技術，使充填采礦法得到進一步完善。水力和膠結充 填法尚存在工藝復雜，滲濾廢水和細泥污染井下環(huán)境，充填成本較高等問題，尚需進一步研 究改進。
目前，充填采礦法主要使用上向分層充填法，上向分層充填法是將礦房或礦塊在 垂直高度上水平地或傾斜地劃分分層，由下向上逐層回采。每采完一個分層，隨即進行充 填。并在充填體中順路構筑放礦溜井和行人天井。在礦塊中布置充填天井，用來下放充填 料；有時兼作提運設備、材料、通風和行人用?；夭蛇^程是鑿巖、崩礦、出礦、架設行人天井和 礦石溜井，建造隔墻，充填和鋪蓋膠結底板等。水力充填時每一分層充填料上部均鋪蓋 強度較大的膠結底板，以減少出礦時礦石的貧化和損失并提高出礦效率?？拷V柱建造隔 墻，將松散充填料與礦柱隔開，為下一步回采礦柱創(chuàng)造良好的條件。該法用于開采礦石穩(wěn)固 而圍巖不穩(wěn)固的礦體。礦石和圍巖均不穩(wěn)固時，可用微傾斜進路回采，傾角約為7-10°使水 力充填或膠結充填材料能自流接頂。礦石中等穩(wěn)固時，也可用錨桿加固頂板礦石。
上向分層充填法存在充填后接頂不好、采場頂板容易垮落，垮落后的礦煤掉入充填空隙中，造成礦煤損失同時容易氧化發(fā)熱引起自燃發(fā)火；同時由于接頂不嚴實，采空區(qū)上 方還時有小面積的地表塌陷發(fā)生。發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的就是現(xiàn)有上向分層充填法，采場頂板熔體垮落，采空區(qū)上方還時 有小面積的地表塌陷發(fā)生的問題，提供一種能有效防止礦材自燃，同時避免地表塌陷情況 發(fā)生的下向水平分層干式充填采礦法。
本發(fā)明的下向水平分層干式充填采礦法，其特征在于該采礦法的回采順序為從上 向下翻層，每個回采層為2 - 2. 2m,回采層底部用物料進行充填，回采過程中隨采隨充填， 該充填層作為下一個回采層的頂板，工作面推進方向由頂板向底板推進；生產(chǎn)過程中回采 工作面保持最大控頂距離3. 2米，最小控頂距2. 2米，在每個回采層設置一至兩層鋼筋混凝 土隔水層，隔水層向一側傾斜，在下一個分層將水排到水倉，經(jīng)礦井排水系統(tǒng)排出井外。
所述的充填層包括充填材料、鋼絲網(wǎng)和支撐木梁，支撐木梁預設在回采層底板上， 鋼絲網(wǎng)鋪設在支撐木梁上，充填材料用塑料編織袋裝袋后放置在鋼絲網(wǎng)上。
所述的充填層中使用的充填材料為施工過程中產(chǎn)生的矸石和冶煉廢渣，加入黃泥 或水泥以及自然發(fā)火阻化劑后，攪拌均勻得到。
所述的充填層內還加注漿料，該漿料用充填材料與水攪拌混合而成,每100重量 份漿料選用60重量份充填材料和40重量份水混合后，攪拌均勻制成，每充填300mm高的充 填材料就加注30mm的漿料，漿料自然流到袋裝的充填材料的間隙中，提高裝袋后的充填材 料的穩(wěn)固性及密封性。
所述的回采層內等距離設置單體支柱，相鄰各個單體支柱間的距離為800mm。
本發(fā)明的下向水平分層干式充填采礦法，改變傳統(tǒng)的采礦工藝，采用下向分層的 充填采礦法，回采效率提高，回采率從85%達到93%以上，最大達到了 94. 7%。貧化率也下 降到8%以下；做到隨采隨充填，使采礦及冶煉過程中產(chǎn)生的廢物得到充分利用，減少了排 放污染物對環(huán)境造成的污染，不需設置專門的矸石山堆放矸石，減少了占用土地資源；同時 將采空區(qū)空間體積減少到最小，隔絕了浮煤與空氣的接觸路徑，有效的延緩了煤的氧化時 間，采空區(qū)空頂距離縮小，暴露面積小，暴露時間短、加之充填及時，下沉量小，基本杜絕了 冒頂事故發(fā)生。
采用本發(fā)明的采礦法，可以極大的提高經(jīng)濟和社會效益，具體如下1、經(jīng)濟效益采礦、冶煉成本據(jù)礦山和冶煉廠提供的資料，提煉至區(qū)熔鍺產(chǎn)品的生產(chǎn)成本為3200 元/千克；各種稅費1150元/千克；綜合成本4350元/千克；區(qū)熔鍺產(chǎn)品銷售價格目前約為9500萬元，從鍺礦到區(qū)熔鍺產(chǎn)品的總回收率為80 83%，這里按80%計算，節(jié)約的鍺資源可以生產(chǎn)的區(qū)熔鍺產(chǎn)品數(shù)量為243X80%=194. 4噸； 產(chǎn)品產(chǎn)量(區(qū)熔鍺)X (銷售價格一采冶綜合成本)=194400 千克 X (9500 元 / 千克-4350 元 / 千克)X 10 一4 =100116 萬元按638. 68噸的保有儲量，平均年耗資源30噸計算的服務年限為21年，以21年計算， 平均每年的經(jīng)濟效益為100116 + 21 ~ 4767 萬元 / 年2、社會效益新增加工作崗位80人，解決當?shù)責o業(yè)人員就業(yè)；上繳稅費1150元/千克X 194400千克X 10 — 4=22356萬元，按21年計算，平均每年上繳稅費1065萬元/年；充填材料消耗掉公司及周邊冶煉廠的尾渣和本礦掘進尾礦，采用尾礦充填不需再建新的尾礦庫，顯著減少尾渣對環(huán)境的污染，有利于節(jié)約土地，還可清除原占用的廢棄尾渣堆放場地復用，預計可恢復耕地500畝左右。
本發(fā)明的下向水平分層干式充填采礦法還具有以下優(yōu)點1、下向水平分層干式充填采礦法提高了采區(qū)回采率，采區(qū)回采率達到95%以上，有效的利用了珍貴的礦產(chǎn)資源，極大的提高了在急傾斜、頂?shù)装鍢O端不穩(wěn)定礦層回采的回采率；2、有效的保護了當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，回采后基本控制了采空區(qū)的塌陷、下沉，保護了當?shù)丨h(huán)境地貌不因米礦塌陷而破壞；3、礦井基建過程中產(chǎn)生大量的矸石，封包后作充填料，減少了矸石排放量，減少了環(huán)境污染，可節(jié)省大筆環(huán)境治理費用；4、現(xiàn)充填余下的矸石在基建結束后，作為充填材料的后備，全部要回填到采空區(qū)去，對保護當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境能起到積極的保護作用；5、矸石排放場占用土地減少；6、在采用采空區(qū)干式封包充填法的同時，改進支護材料，使用可重復使用的單體液壓支柱代替坑木，節(jié)約了大量的坑木，降低了生產(chǎn)成本；7、由于提高了回采率，采空區(qū)丟煤少，充填又有效的減小了采空區(qū)空間，這樣就降低了采空區(qū)的發(fā)火機率。
具體實施方式
實施例1 :一種下向水平分層干式充填采礦法，其回采順序為從上向下翻層，每個回采層為2 - 2. 2m，回采層底部用物料進行充填，回采過程中隨采隨充填，該充填層作為下一個回采層的頂板，工作面推進方向由頂板向底板推進；生產(chǎn)過程中回采工作面保持最大控頂距離3. 2米，最小控頂距2. 2米，在每個回采層設置一至兩層鋼筋混凝土隔水層，隔水層向一側傾斜，在下一個分層將水排到水倉，經(jīng)礦井排水系統(tǒng)排出井外。充填層包括充填材料、鋼絲網(wǎng)和支撐木梁，支撐木梁預設在回采層底板上，鋼絲網(wǎng)鋪設在支撐木梁上，充填材料用塑料編織袋裝袋后放置在鋼絲網(wǎng)上。該充填材料為施工過程中產(chǎn)生的矸石和冶煉廢渣，加入黃泥或水泥以及自然發(fā)火阻化劑后，攪拌均勻得到。在袋裝的充填材料的間隙中， 還加注漿料，該漿料用充填材料與水攪拌混合而成，每100重量份漿料選用60重量份充填材料和40重量份水混合后，攪拌均勻制成，每充填300mm高的充填材料就加注30mm的漿料，漿料自然流到袋裝的充填材料的間隙中，提高裝袋后的充填材料的穩(wěn)固性及密封性?；夭蓪觾鹊染嚯x設置單體支柱，相鄰各個單體支柱間的距離為800mm。
下向水平分層干式充填采礦法，回采效率提高，回采率從85%達到93%以上，最大達到了 94. 7%。貧化率也下降到8%以下；做到隨采隨充填，使采礦及冶煉過程中產(chǎn)生的.廢物得到充分利用，減少了排放污染物對環(huán)境造成的污染，不需設置專門的矸石山堆放矸石，減少了占用土地資源；同時將采空區(qū)空間體積減少到最小，隔絕了浮煤與空氣的接觸路徑，有效的延緩了煤的氧化時間，采空區(qū)空頂距離縮小，暴露面積小，暴露時間短、加之充填及時，下沉量小，基本杜絕了冒頂事故發(fā)生。
權利要求
1.一種下向水平分層干式充填采礦法，其特征在于該采礦法的回采順序為從上向下翻層，每個回采層為2 - 2. 2m，回采層底部用物料進行充填，回采過程中隨采隨充填，該充填層作為下一個回采層的頂板，工作面推進方向由頂板向底板推進；生產(chǎn)過程中回采工作面保持最大控頂距離3. 2米，最小控頂距2. 2米，在每個回采層設置一至兩層鋼筋混凝土隔水層，隔水層向一側傾斜，在下一個分層將水排到水倉，經(jīng)礦井排水系統(tǒng)排出井外。
2.如權利要求1所述的下向分層干式充填采礦法，其特征在于所述的充填層包括充填材料、鋼絲網(wǎng)和支撐木梁，支撐木梁預設在回采層底板上，鋼絲網(wǎng)鋪設在支撐木梁上，充填材料用塑料編織袋裝袋后放置在鋼絲網(wǎng)上。
3.如權利要求2所述的下向分層干式充填采礦法，其特征在于所述的充填層中使用的充填材料為施工過程中產(chǎn)生的矸石和冶煉廢渣，加入黃泥或水泥以及自然發(fā)火阻化劑后， 攪拌均勻得到。
4.如權利要求3所述的下向分層干式充填采礦法，其特征在于所述的充填層內還加注漿料，該漿料用充填材料與水攪拌混合而成，每100重量份漿料選用60重量份充填材料和 40重量份水混合后，攪拌均勻制成，每充填300mm高的充填材料就加注30mm的漿料，漿料自然流到袋裝的充填材料的間隙中，提高裝袋后的充填材料的穩(wěn)固性及密封性。
5.如權利要求1所述的下向分層干式充填采礦法，其特征在于所述的回采層內等距離設置單體支柱，相鄰各個單體支柱間的距離為800mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采礦方法，該采礦法的回采順序為從上向下翻層，每個回采層為2－2.2m，回采層底部用物料進行充填，回采過程中隨采隨充填，該充填層作為下一個回采層的頂板，工作面推進方向由頂板向底板推進；生產(chǎn)過程中回采工作面保持最大控頂距離3.2米，最小控頂距2.2米，在每個回采層設置一至兩層鋼筋混凝土隔水層，隔水層向一側傾斜，在下一個分層將水排到水倉，經(jīng)礦井排水系統(tǒng)排出井外。該方法改變了傳統(tǒng)的采礦工藝，采用下向分層的充填采礦法，回采效率提高，做到隨采隨充填，使采礦及冶煉過程中產(chǎn)生的廢物得到充分利用，減少了排放污染物對環(huán)境造成的污染，減少了占用土地資源，基本杜絕了冒頂事故發(fā)生。
文檔編號E21F16/00GK103061767SQ20131001676
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月17日 優(yōu)先權日2013年1月17日
發(fā)明者劉甫先, 蕭光文, 蘭紹禹, 包文東, 趙禮清 申請人:云南臨滄鑫圓鍺業(yè)股份有限公司