下向進(jìn)路充填采礦法中充填系統(tǒng)穩(wěn)定性優(yōu)化研究

朝寶

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

關(guān)鍵詞：下向進(jìn)路;系統(tǒng)優(yōu)化;穩(wěn)定性

某礦山使用水砂充填工藝技術(shù)進(jìn)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(jìn)路式的水平分層膠結(jié)充填法。本文以某礦為例，分析其存在的問題及對工藝優(yōu)化的過程。

1礦山充填工藝技術(shù)簡介

我國采礦充填技術(shù)先后經(jīng)歷了廢石的干式充填、水砂充填、碎石塊水力充填、磨砂膠結(jié)填充、廢石膠結(jié)填充、全尾砂膠結(jié)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(shù)被廣泛地應(yīng)用于礦山采礦業(yè)?？偨Y(jié)起來，其發(fā)展有如下幾個階段。

第一時期是上世紀(jì)五六十年代，大部分礦山都是采取以廢石進(jìn)行的干式充填。在1955年廢石干式充填技術(shù)應(yīng)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(chǎn)能力小，勞動強(qiáng)度大，效率低等缺點(diǎn)被淘汰了。六十年代水力充填工藝技術(shù)的開始應(yīng)用。到了上世紀(jì)七八十年代，尾砂膠結(jié)充填技術(shù)又應(yīng)運(yùn)而生，由于非膠結(jié)充填體回采率低，貧化率高等缺點(diǎn)，所以在水砂充填被大力推廣后，開始了膠結(jié)式的充填工藝技術(shù)。七十年代，在廣東、山東等地又出現(xiàn)了細(xì)砂膠結(jié)充填技術(shù)。到了九十年代，采礦工業(yè)的高度發(fā)展，使得原來的那些工藝都滿足不了降低成本和保護(hù)環(huán)境等方面的要求，因此高濃度充填、廢石膠結(jié)充填及膏體充填隨著時代的發(fā)展得到了大力的應(yīng)用。

某礦自1990年初就采取了水砂充填，可是其生產(chǎn)率低，運(yùn)輸距離長，質(zhì)量難以保證等缺點(diǎn)，逐漸被路式水平分層膠結(jié)的充填工藝技術(shù)而取代，所謂的這種水平分層膠結(jié)充填方式的工藝就是：將選廠送來的分級的尾砂進(jìn)行去除雜質(zhì)，輸送至攪拌站進(jìn)入攪拌器與一定比例的水泥及水進(jìn)行攪拌。在采空區(qū)的擋墻完成后，按照70%的重量比濃度進(jìn)行充填，采空區(qū)下部的灰砂比按4：1（水泥為1）的比例進(jìn)行充填，而上部分則需要按照8：1（水泥為1）的比例進(jìn)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(xù)充填。

2存在的問題

某礦山下向進(jìn)路充填過程存在以下問題：

（1）振動篩網(wǎng)對含有水分粘結(jié)的砂石進(jìn)行篩分時的效果達(dá)不到百分百過濾，常常會出現(xiàn)粘結(jié)的砂石將篩網(wǎng)表面粘結(jié)封堵網(wǎng)孔的現(xiàn)象，這樣在篩分時就容易出現(xiàn)充填效率低，速度慢等現(xiàn)象。不利于大規(guī)模的實(shí)施充填。

（2）需要充填的采空區(qū)的平面面積超過80m2時，單點(diǎn)投料容易使填充料分離，出現(xiàn)離析的現(xiàn)象，從而降低了填充體的強(qiáng)度。

（3）在利用引流水及清洗水進(jìn)行稀釋填充料的同時，改變了水灰比，使得填充體的強(qiáng)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(chǎn)效率。

3充填系統(tǒng)穩(wěn)定性優(yōu)化措施

（1）篩選砂石的工具上進(jìn)行優(yōu)化，提高篩選率。原始的篩網(wǎng)是使用直徑為8毫米的圓鋼編制成25mm*25mm的篩網(wǎng)，在其對含水粘結(jié)的砂石進(jìn)行篩選時效果并不好，會經(jīng)常出現(xiàn)砂石凝固在篩網(wǎng)表面的現(xiàn)象，使得下料不順暢。而改進(jìn)的參考參數(shù)為使用30mm*30mm的扁鋼來編制25mm*25mm的篩網(wǎng)，這樣就提高了篩網(wǎng)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(diǎn)下料，減少充填無料離析率。如果采空區(qū)平面面積超過80平米，或者是進(jìn)入長度超過15米的時候，單點(diǎn)下料就很容易因?yàn)槠路e而產(chǎn)生充填料分離離析的現(xiàn)象，從而在很大程度上影響了充填料的強(qiáng)度。優(yōu)化后建議將原來的單點(diǎn)即一根管對應(yīng)一點(diǎn)下料的方式改成一根充填管對應(yīng)多個點(diǎn)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(jìn)而增強(qiáng)充填物料的抗壓強(qiáng)度。

（3）合理改進(jìn)排水措施，提高生產(chǎn)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(yīng)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(yīng)將原來的水泵排水改成預(yù)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(jìn)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(qiáng)度。

（4）提高安全性。實(shí)驗(yàn)一通過某公司提供的豎向遍布鋼筋的基礎(chǔ)上，在其充填料底部加增一個鋼絲網(wǎng)，鋼絲直徑在5毫米，范圍在100mm*100mm以內(nèi)，豎筋直徑取在20毫米，網(wǎng)度范圍在1.6m*1.6m，1.8米長，再在兩側(cè)加裝5毫米厚，150毫米見方的鐵塊。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)故障發(fā)生致使充填不能持續(xù)進(jìn)行時，在填充體的下方易形成一個薄層，在下層可以看出，當(dāng)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(wǎng)，但由于這個鋼絲網(wǎng)的強(qiáng)度很低，起不到保障作用，經(jīng)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(zhì)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(jìn)措施：首先，加強(qiáng)檢驗(yàn)管路的力度，確保充填的持續(xù)進(jìn)行。禁止出現(xiàn)下部薄層掉落的現(xiàn)象發(fā)生，同時將頂眼與充填體之間的間距控制在150毫米以內(nèi)。其次，要改善充填體的整體強(qiáng)度，取消使用鋼絲網(wǎng)，改用強(qiáng)度較大的鋼筋網(wǎng)。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(jié)束語

本文系統(tǒng)的闡述了下向充填采礦所遇到的實(shí)際問題，并根據(jù)對實(shí)際問題的分析，從充填中的選砂篩，充填區(qū)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(yōu)化分析，提出了應(yīng)如何提高篩網(wǎng)分辨率，提高充填物強(qiáng)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(chǎn)，工藝缺乏先進(jìn)性等問題提供了改進(jìn)方向，保障了礦山的可持續(xù)發(fā)展。