1、采场充填技术措施采场充填技术措施一、引言随着矿山开采深度的增加以及社会对环境保护意识的提高，对于矿山采场回填及充填采矿安全在矿山企业生产中越来越多的得到重视与应用，并且有进一步的发展和扩大应有的趋势。一方面，充填采矿能够适应于各种复杂多变的矿体赋存条件，最大限度提高矿石的回采率和降低采矿贫化，有效控制地压活动和确保采矿生产的安全，保护地表不遭受破坏和维持既有的生态环境。另一方面对于采场充填技术与充填施工安全也有相当的要求，既要保证充填效果又要保证充填施工的安全。可以说，充填效果的好坏以及充填施工的安全在很大程度上关系到充填采矿使用的成败，所以说在进行充填时，应采用多种措施，既要确保充填效果的到
2、位又要保证施工安全，下面就此问题进行分析与论述。二、工程慨况由于本铁矿-2302采场开采工作已经结束又已具备充填条件，公司研究决定对2302采场进行采场充填。主要采用尾砂充填技术管理采空区顶板，在每一条充填巷道掘进到预定位置，更换巷道支护后，对该巷道进行充填作业。三、充填工程量根据2302采场开采及档浆墙布置的具体情况，估算2302采场工作面及附属巷道的充填工程量如下：主采场高度估约12m,附属巷道高度估约2.6m.主采场：347m212m=4164 m3附属巷道：190 m2 2.6m=494 m32306采场汇总充填量：4164 m3+494 m3=4658 m3四、采场充填工安全操作规程
3、 （一）、注意事项 1.充填工作开始前，必须把浅采采场内的设备、材料、工具清理干净，存放安全地点。 2.充填前必须检查了解采场顶板护顶矿柱情况，对整个采场的安全情况，要心中有数，采场一切准备工作合乎要求时，方准充填。 3.采场的软胶管要捆牢，固定在支架上；移动胶管时必须两人以上操作，不准单人盲目操作。 4.充填采场必须有足够的照明，禁止无照明作业和冒险作业。 5.充填前先检查井下管路是否完好，如有问题立即进行处理。 6.充填开始前首先检查上下联系所使用的信号、电话是否灵敏可靠，并询问好充填搅拌站和充填采场的准备工作是否就绪，一切正常后方可发出充填开车信号。 （二）、技术操作 1.开车后查看采场
4、的充填情况，注意观察人行井、溜井、隔墙的渗透情况，巡回检查充填管路有无跑漏，发现问题立即停车处理。 2.为了保证采场充填浓度，凡是冲洗管路清水应放入采场的泄水井中，不得放入采场内。 3.采场充填结束，把采场管路和其它设施都撤到安全地点放好。4.努力钻研业务，不断总结充填经验，提高充填质量，达到充填技术要求。 五、充填工艺及充填材料简介在西风井工业广场地面建立充填制浆站，将铁矿尾砂、胶固粉与水搅拌混合，制成具有高流动性的（水含量31%左右）膏体充填材料，通过地面充填站西风井管路井下充填管路控制阀门充填工作面，流入采空区，在可控时间内胶结、凝聚，达到设计强度，以实现充填采空区，控制围岩变形，避免地
5、表下沉的目的，提高采区回采率与矿井顶板安全。六、工作面充填工艺说明1、充填前准备工作首先更换巷道内支护，清理线路，然后构筑档浆墙铺设充填管路，有机电科安装通风风机和通讯电话，并敷设电缆到充填工作面上口，保证充填时通讯畅通。2、制作档浆墙的安装技术参数及质量要求1）、在-2302东探矿巷距离开口处大约30米的位置砌充填壁，经公司一致研究决定，充填壁厚度1000mm。2）、巷道四周掏槽深度不小于200mm，掏槽宽度不小于充填壁厚度1000mm。3）、充填壁施工的材料为实心红砖，墙体为1000mm厚的实心墙。砌墙用的混凝土标号为C20。4）、充填壁的规格原则上为2400mm宽，2600mm高，100
6、0mm厚。但若巷道断面在施工过程中局部有不同，充填壁的断面以实际为准，但厚度不能低于1000mm。5）、充填壁预埋的排水管道直径25mm，一根预埋在充填壁1.3米高处，一根位于充填壁的顶部。4、工作面充填管布置（1）、工作面充填管一次性布置到需要充填的工作面的上方。（2）、检查准备1）、主充填管路检查；2）、工作面充填管及闸阀检查；3）、通讯电话线路检查；4)、报告充填站、调度室。5、充填（1）、充填措施：对充填的巷道工作面实行分次充填，即每一条需要充填的巷道要分为23次充填；第一次的充填量不大于4060m3；在第一次充填材料凝固胶结3天后，再充填100120 m3；凝固胶结3天后，再一次性充
7、填结束。(2)、在井下充填工作面及地面充填站要配置电话专人负责接听，2人在充填工作面口上1015m处进行监测、观察，每隔15分钟到充填口处观察一次。巡查注意观察充填进度情况（如浆体流速及档浆墙的牢固性、渗水情况等），巡查人员必须在充填段上方及顶板支护完好的安全地点进行。发现问题及时与相关人员联系并进行处理。（3）、经检查挡墙前符合要求后，开始启动充填系统进行充填。首先将充填管路一次性接到充填位置，一般进入到充填巷道口以里35m处，采用把管路架设在充填区上口一次性充填，充填管出浆口固定牢固，向充填巷内按照由下而上的顺序进行膏体充填，充填过程中施工人员随时观察充填情况，发现跑浆，档浆墙变形、管路出
8、浆不稳定、管路有堵塞等异常现象时，立即电话通知地面充填站人员，停止充填并进行处理，确认管路正常、保障安全后方可再次继续施工。充填巷内空顶严禁人员进入。人员在顶板完整支护保护下观察出浆口出浆情况，发现问题及时联系。充填过程中充填面口一下100m范围内不能有人工作，并通知相邻的其他有人工作地点。（4）、充填至充填巷上口5米时，采用构筑档浆墙将充填上口随充填结束而进行封堵。6、充填工序：管路铺设管路试水充填清管（1）、管路铺设：有充填队负责管路铺设。管路一般布置在人行道另一侧的巷道底板上。管路在巷道拐弯处严禁出现急转弯，管路快速接头要上牢固，防止在充填过程中脱节。过皮带机、溜子、轨道和其他巷道三岔口
9、、四通口时，要将管路吊挂或从底板内穿过，防止妨碍设备运行和人员及矿车通过。（2）、管路试水： 由井下充填负责人安排专人对充填管路检查一遍，充填管子的吊挂是否平直；充填管墩是否牢固；管子接头是否紧固有效。确认安全后汇报充填负责人。由负责人采用泄露通讯手持机或专用电话联系地面充填负责人开始进行加水试水工作，井下充填负责人将充填管子前方出水门打开，地面联系井下开始加水后由专人看管出料口，见正常有水流出后立即通知地面充填站，停止通水，检查各阀门闭合情况，至此清管工作完毕。（3）、充填（加料）：加水前，将充填管子出料管加固好（可用8#铁丝捆绑固定在两条液压支柱上）,防止充填时发生管路摆动伤人。有井下充填
10、负责人通知地面负责人开始加料充填，充填过程中随时观察出料流浆情况。出现流浆波动及流量减少、停止流浆时，及时通知地面停料，进行加水冲刷、疏料。不能及时疏料时，将井下立管事故阀打开采用锤击法逐节检查管路情况。打开立管事故阀检查管路时，施工人员站在事故阀出料侧安全地点进行操作，严禁正对出料口操作，以防窜浆伤人。横管堵管处理时，采用由立管向进行逐节管子打开进行处理，采用压风吹、水冲等方式进行处理打开横贯检查管路时施工人员站在管路出料侧的另一侧安全地点进行作业，严禁对出料口操作，以防窜浆伤人。处理堵管子时，由现场充填负责人现场指挥保证施工安全。（4）、（停料）、洗管停料时用专用电话通知地面停止下料，并打
11、开井上水阀进行加水洗管，待出料口流出清水后通知地面停止供水。7、充填结束验收(1)、充填任务结束后，由当班班长验收本班充填工程质量，以及各岗位工作，处理遗留问题及当班隐患；(2)、班长认真做好下一班的现场交接工作；(3)、现场交班后，报告调度室。七、影响充填接顶因素的分析（一）充填浆料固结沉降充填浆料的沉降是以料将管道水力自流输送为主要特点的传统胶结充填中一种不可避免的现象。一方面，当胶结充填浆料充满井下空区后，由于大小颗粒在水中的沉降速度不同而使充填浆料分层离析，固体颗粒逐渐下沉，迫使大部分水离析在充填表面，当这些水以径流的方式脱除后，在充填表面和顶板之间就出现了沉缩空间。另一方面，存在于固
12、体颗粒间空隙中的重力水通过渗透方式排除后，充填体还会沉降。此外，高浓度的充填浆料充填到采场后由于脱水而存在一定的收缩率(5%22%),严重影响了采场的接顶效果。因此，充填不接顶是充填料沉降的直接结果。（二）充填浆料自流坡度 若采用自流输送充填的方式，充填浆料在采场充填的过程中其骨料会出现沉降。因此，从充填管道出料口到采场边缘形成自流坡度，充填浆料充填性能越差其坡度就越大。充填管出料口接顶时，由于自流坡度的影响导致采场边缘或端部不能完全接顶。(三)充填料浆浓度低和滤水速度慢 过低的浆料浓度，容易导致充填料离析分离，增大自然坡积角。同时，大量的积水难以及时排除，占据充填空间，阻碍充填接顶。此外，随
13、着充填体的提高，越向其顶部，滤水难度亦越大。由于水的大量存在，一方面阻碍了充填料将流动，另一方面大量料浆也污染了巷道。(四)空去顶板形状不规整 对于充填空区的几何形状，在回采设计时往往没有严格要求，特别是顶板形状很不规整，再加之充填方法不合适，如单点下料，逐渐堆积，再下料点形成较大自然坡角，在堆顶堵塞下料口后，致使部分空区无法充满，产生空顶。（五）洗管水和引路水影响充填接顶 为防止充填管路的堵塞，每次充填前后，总要排放近十几分钟的引路水和洗管水，而这些对采空区充填毫无益处的引路水、洗管水往往通过管路直接进入待充填接顶的采空区，影响充填接顶。(六) 充填井布置和充填顺序不合适 充填井大多不在顶板
14、最高点，导致采场较高处顶板无法接顶。充填顺序采用单个充填井一次充填，然后依次对剩余充填井进行充填，然后依次对剩余充填井进行充填。在这种充填顺序下，由于充填浆料流速过快，在重力的作用下，砂浆在充填口附近自然分级下来的粗颗粒过于集中，很快堵塞充填口，而无法进行充填。实践中也发现，相对于离充填井较远处的顶板，充填井附近接顶效果较好，接顶面积较大。（七） 人为因素 影响充填接顶的人为因素也不容忽视，如充填时间的控制，充填的管理水平、工人熟练与灵活运用充填接顶技术的程度都有较大的影响。八、提高充填接顶效果的措施理论认为，充填接顶率越高，则充填效果越好，但在实际操作中(如由于爆破原因出现局部超挖和欠挖现象
15、使顶板凹凸不平)很难实现100%的充填接顶。影响采空区充填接顶的因素很多。为克服这些因素所采用的措施也很多，但每一种措施都只能针对某一、两种因素。因此，针对矿山的具体情况在实施充填接顶时，需要同时采用多种措施，才能达到接顶的最佳效果，具体有如下一些做法。（一） 人工接顶 在缓倾斜、微倾斜矿床中，人工接顶时较为常有的充填方法。人工接顶时将最后一个充填分层，分为若干个分条，逐个进行接顶。当用水砂或胶结充填时，接顶充填每一分条前，要先立1m多高的模板，以后再随浇铸体的加高而加高。当充填体距顶板只有0.50.8m高时，以人工将片石，碎石塞入接顶空间。但这种接顶方法劳动强度大、劳动条件差、效率低，如管理
16、不好，接顶很不严密。（二）强制接顶对于缓倾斜、微倾斜矿床开采，采取常用的充填接顶方法时，接顶是不够严密的。有的矿块往往留下0.51.0m以上的空间未进行充填，充填效果往往不够理想。为了进一步提高充填接顶效果，往往采用强制崩落顶板法进行接顶，利用岩石破碎后，有一定的膨胀性(涨碎系数约为1.41.7)。利用这一特性，在充填工作结束后，采用微差爆破崩落矿柱上面支撑顶板的局部岩柱，使直接顶板能达到和超过自然冒落所需要的跨度和暴露面积，以保证顶板能及时自然冒落和密实接顶。（三）选择合适的充填料及料浆浓度充填料冲入采场后，由于水的渗出，充填料在从饱和状态到潮湿状态的过程中，在毛细力作用下会发生下沉。因此，
17、应选择合适的粒级分布、较好的透水性和较小的自然沉缩率及足够的流动性作为充填料。另一方面，现有充填系统及工艺的输送参数要求充填浆料要有较好的流动性，而浆料的流动性随料浆浓度的增加逐渐变差，这就限制了充填料浆的浓度。一般来说，应选择流动性较好又不会有太多积水存在的料浆浓度作为最佳浓度。（四）提高脱水质量当充填料浆浓度不很高时，充填过程中有大量积水存在。为保证接顶，要求尽快将其排除，使充填体具有足够的密实性，从而缩短充填作业的循环时间。常用的方法有：1）利用率水管，实施下行滤水。2）；利用充填井，实施上行水泵抽水。3）构筑脱水性能好的隔离墙，并采用辅助滤水措施。（五）管道多点下料充填工艺由于充填料浆
18、的流动性较差，为避免进路轴向出现充填“死角”，保证进路充填能够充填接顶或充满，充填时应采用管道多点下料充填工艺，冲填的先后顺序亦应遵循充填料浆的流动规律。此外，充填下料点的位置应适应充填料浆的特性和充填空区的形状变化，一般而言，充填管宜布置在空区顶板最高位置，横断面上部的中心处。（六）改变空顶形状，便于充填接顶采空区顶板的形状应以适应充填接顶的需要为佳。对于倾斜对路回采，应使采场顶板的倾角大于料浆自然坡积角，以满足界定的需要为佳。对于倾斜回采，应使采场顶底板的倾角大于料浆的自然坡积角以满足接顶的需要，倾角坡度通常在8%15%之间。另外，若改用拱形顶板，则可较好的控制地压，又能在受到人为因素影响
19、时，采空区任然能部分接顶，即拱形顶板的两则接顶。必要时，可在充填空区中央沿纵向增设一拱形小槽，以便于无法使顶板呈倾斜状的采空区的充填接顶。（七）采用膨胀材料添加剂在充填料浆中适当加入一些膨胀剂，如3%5%的生石灰，也可有改善充填料因凝固收缩形成的空顶。（八）加压泵送充填料接顶由于种种意外原因而使采空区充填未接顶，且又无法继续用充填系统接顶时，则可采用加压砂浆与其配套的设备构成的系统接顶。实践证明，料浆浓度可达80%以上，充填体上无积存水，料浆流动性好，且无离析现象。由于泵压接顶系统料浆管送距离短，浓度高，充填洗管水，引路水都能较好的控制或取消，因而充填接顶基本上可得到保证。（九）做好充填接顶监
20、测工作在需要接顶的采场顶板中钻凿观测孔，当充填达到接顶时，就会有水甚至充填料将从观测孔中溢出，由于可以判断充填是否接顶。（十）严格控制作业规程，加强充填管理首先，矿山应对充填施工人员进行培训，明确充填接顶在生产与安全方面的重要意义；弄清楚填充料物物理力学性质及其流动特性等；熟悉并能灵活应用各项充填接顶工艺和手段。在此基础上，制定出各项充填接顶的作业规程，做到奖罚分明，最好是能把充填接顶效果与工人工资和奖金联系起来，调动和发挥工人的积极性和主观能动性，鼓励他们想办法，搞好充填接顶。九、结语（一）充填采矿法的接顶问题，是一个比较难以解决的问题。造成充填体不能接顶的因素有充填料固结沉降、充填料浆浓度过低和滤水速度慢、空区顶板形状不规整、充填井布置及充填顺序不合适等。（二）针对上述不能接顶的种种因素，通过强制接顶、提高管道多点下料充填工艺、合理安排充填和改进脱水工艺及做好接顶监测工作等技术，有效地提高了采场不能接顶的难题，保证了充填质量。（三）保证充填接顶是采场安全生产的前提，充填时要严格控制充填作业规程，既要保证充填体不能有过多的结构面，同时也要保证充填的充分接顶
