下向進路充填采礦法中充填系統穩定性優化研究

朝寶

摘要：本文系統的闡述了某礦山下向進路充填采礦中遇到的系統穩定性問題，并根據對實際問題的研究分析，通過對下向進路中的充填工藝及充填系統的穩定性的優化分析，提出了應如何提高篩網分辨率，提高充填物強度，減少對水泥的損耗等的有效方法。增加了充填強度保證充填系統的穩定性，保障了下向進路的安全性，降低開采的損失貧化，保障了礦山的生產效益。

關鍵詞：下向進路;系統優化;穩定性

某礦山使用水砂充填工藝技術進行充填，影響制約因素較多，且充填效率低。后某礦山將尾砂充填改為下向進路式的水平分層膠結充填法。本文以某礦為例，分析其存在的問題及對工藝優化的過程。

1礦山充填工藝技術簡介

我國采礦充填技術先后經歷了廢石的干式充填、水砂充填、碎石塊水力充填、磨砂膠結填充、廢石膠結填充、全尾砂膠結充填及膏體充填的一系列過程。但是中國的礦山如此之多，充填的工藝與方式也各不相同，特別是近十幾年，新的工藝技術被廣泛地應用于礦山采礦業。總結起來，其發展有如下幾個階段。

第一時期是上世紀五六十年代，大部分礦山都是采取以廢石進行的干式充填。在1955年廢石干式充填技術應用在有色金屬的地下開采中所占比例超過了38%，而在黑色金屬礦山的開采中使用中竟然超過了54%。最終由于其生產能力小，勞動強度大，效率低等缺點被淘汰了。六十年代水力充填工藝技術的開始應用。到了上世紀七八十年代，尾砂膠結充填技術又應運而生，由于非膠結充填體回采率低，貧化率高等缺點，所以在水砂充填被大力推廣后，開始了膠結式的充填工藝技術。七十年代，在廣東、山東等地又出現了細砂膠結充填技術。到了九十年代，采礦工業的高度發展，使得原來的那些工藝都滿足不了降低成本和保護環境等方面的要求，因此高濃度充填、廢石膠結充填及膏體充填隨著時代的發展得到了大力的應用。

某礦自1990年初就采取了水砂充填，可是其生產率低，運輸距離長，質量難以保證等缺點，逐漸被路式水平分層膠結的充填工藝技術而取代，所謂的這種水平分層膠結充填方式的工藝就是：將選廠送來的分級的尾砂進行去除雜質，輸送至攪拌站進入攪拌器與一定比例的水泥及水進行攪拌。在采空區的擋墻完成后，按照70%的重量比濃度進行充填，采空區下部的灰砂比按4：1（水泥為1）的比例進行充填，而上部分則需要按照8：1（水泥為1）的比例進行充填。在下部分充填到一半時，要先停止充填，讓灰砂中的漿料先沉淀下，用水泵抽去上層的清液，之后再繼續充填。

2存在的問題

某礦山下向進路充填過程存在以下問題：

（1）振動篩網對含有水分粘結的砂石進行篩分時的效果達不到百分百過濾，常常會出現粘結的砂石將篩網表面粘結封堵網孔的現象，這樣在篩分時就容易出現充填效率低，速度慢等現象。不利于大規模的實施充填。

（2）需要充填的采空區的平面面積超過80m2時，單點投料容易使填充料分離，出現離析的現象，從而降低了填充體的強度。

（3）在利用引流水及清洗水進行稀釋填充料的同時，改變了水灰比，使得填充體的強度隨改變而降低。

（4）在抽取填充的清液時使用水泵，其降低了生產效率。

3充填系統穩定性優化措施

（1）篩選砂石的工具上進行優化，提高篩選率。原始的篩網是使用直徑為8毫米的圓鋼編制成25mm*25mm的篩網，在其對含水粘結的砂石進行篩選時效果并不好，會經常出現砂石凝固在篩網表面的現象，使得下料不順暢。而改進的參考參數為使用30mm*30mm的扁鋼來編制25mm*25mm的篩網，這樣就提高了篩網對砂石的分辨率，確保了充填給料的均勻性，保證了充填料的濃度。

（2）采取多管點下料，減少充填無料離析率。如果采空區平面面積超過80平米，或者是進入長度超過15米的時候，單點下料就很容易因為坡積而產生充填料分離離析的現象，從而在很大程度上影響了充填料的強度。優化后建議將原來的單點即一根管對應一點下料的方式改成一根充填管對應多個點下料的方式，排口間距改為2至6米，大小改為2至4平米。這樣就有利于減小物料的離析率，進而增強充填物料的抗壓強度。

（3）合理改進排水措施，提高生產率。為了在根本上降低引流水，清洗水對充填料的稀釋劑清洗，減小物料離析率，確保物料的濃度。應在靠撿水源處安裝三通閥，這樣可以將引流水及清洗水直接的排放到污水井。為了減少前后兩次的充填時間間隔，提高效率，應將原來的水泵排水改成預留排水管，使用廢舊充填管為排水管，布置在排水墻的一半位置，間距在10至20厘米之間。填充前，使用膠布包好排水管，避免漏水。充填后，等到漿料沉淀到第一個排水口下方時，打開膠布進行清液的排放，以下做法同上。這樣做可以大大的減少排水時間，也減少了水泥的流失，保障了充填物的強度。

（4）提高安全性。實驗一通過某公司提供的豎向遍布鋼筋的基礎上，在其充填料底部加增一個鋼絲網，鋼絲直徑在5毫米，范圍在100mm*100mm以內，豎筋直徑取在20毫米，網度范圍在1.6m*1.6m，1.8米長，再在兩側加裝5毫米厚，150毫米見方的鐵塊。試驗發現，當故障發生致使充填不能持續進行時，在填充體的下方易形成一個薄層，在下層可以看出，當這個薄層的厚度低于250毫米的事后，這個薄層就容易脫落。即使有了加裝的鋼絲網，但由于這個鋼絲網的強度很低，起不到保障作用，經常會同充填體一起掉落。造成對下一分層的危害。為了提高充填料質量，解決下部薄層掉落的問題，減低其成本，筆者提出了以下改進措施：首先，加強檢驗管路的力度，確保充填的持續進行。禁止出現下部薄層掉落的現象發生，同時將頂眼與充填體之間的間距控制在150毫米以內。其次，要改善充填體的整體強度，取消使用鋼絲網，改用強度較大的鋼筋網。這樣鋼筋頂部向上彎曲，制作成短豎筋，使得底部的薄層與充填體有力的連接到一起。這樣大大的減少了底部薄層的掉落，使其保持了完整性。

4結束語

本文系統的闡述了下向充填采礦所遇到的實際問題，并根據對實際問題的分析，從充填中的選砂篩，充填區的投料方式，排水方式、配筋方法及二次充填的工序上做出了有效的優化分析，提出了應如何提高篩網分辨率，提高充填物強度，減少對水泥的損耗等的有效方法。從而為解決礦山存在的低效率生產，工藝缺乏先進性等問題提供了改進方向，保障了礦山的可持續發展。