6非煤矿开采讲稿(6)

水泥混凝土与凝石混凝土对比
孙恒虎：凝石代表一代新 的建筑胶凝材料文明
“凝石”最近成为水泥界议最多的词语，成为 引起业界广泛反响的焦点，大家众说纷纭。
凝石具有凝胶和岩石双重特性。凝石由主体及配体两部分物 料（二元）组成，要求两者相配能在常温条件下水化凝结成岩 石。 主体材料选自具有高潜能非平衡态的非晶（微晶）化的物料 （如粉煤灰、矿渣等）。配体材料的选用是根据岩石矿物化学 组成，选择能使主体物料潜能发挥并与之相容成岩的复合活化 成岩流体，配体是对主体形成岩石所缺成分的补充。 在国家标准颁布以前，主要用于： 第一， 用于水泥不好解决的地方，如：矿山充填、防水工程 、沙土固化； 第二， 用于非结构工程、制品和预制构件等； 第三， 用于显而易见不会产生危险的非重要的结构工程。 孙教授还提到，我们思考的出发点是如何解决环境问题、资 源问题和资源可持续开采问题。 “凝石”材料的90%是工业废 料，如工业矿渣、粉煤灰等废弃物，“凝石”技术能够促进循 环经济的发展。
以水为媒介，使充填料沿充填管道或充填钻孔输送 到充填点的充填方式。又称为水砂充填。水力充填的充 填料多用管道输送，充填作业和充填系统可全面实现机 械化，因而充填能力、效率和充填质量都优于干式充填， 主要的缺点是矿井的基建费用高、充填物污染巷道。
（三）胶结充填
1、胶结充填材料 常用的胶结充填材料有混凝土胶结充填料和尾砂 胶结充填料两类。 混凝土胶结充填料由胶凝材料、粗骨料和细骨料 组成。胶凝材料目前主要用300～500号普通硅酸盐水 泥。粗骨料的粒径为5～50mm(但不得大于管径的三分 之一)，细骨料的粒径为0.15～5 mm。粗骨料可以是采 石场碎石、采掘的废石、卵石、山砂、河沙、江沙等。 细骨料用来改善充填材料的流动性能，常用的有天然 沙和选矿厂尾砂。骨料中粗骨料约占60％～70％，细 骨料占30％-40％。 尾砂胶结充填料不用粗骨料。
（17））分采（削壁）充填采矿法
表4—2
采矿方法 房柱采矿 法 留矿采矿 法 阶段矿房 法 分段崩落 法 阶段崩落 法 充填采矿 法
部分国家地下采矿方法应用比重
美国 35.1 0.8 6.9 瑞典 5.0 1.0 6.0 74.0 52.1 5.1 6.0 5.0 40.0 1.0 加拿大 4.3 2.9 35.8 12.7 法国 98.0
％
日本 2.0 14.7 32.8
38.0
其他采矿 方法
合计 100
3.0
100
4.3
100
1.0
100
12.5
100
三、采矿方法选择 1、选择采矿方法应该遵循的原则： ①安全性好； ②矿石回收率高(一般不低于80％-85％)； ③矿石贫化率低(一般低于15％—20％)； ④矿块生产能力大； ⑤经济效果好。
充填采矿法用充填材料充填采空区 进行地压管理。这类采矿方法一般也 将矿块划分为矿房和矿柱，分两步骤 回采，矿房回采过程中，随着矿石的 采出，不断用充填材料充填采空区。 充填是这类采矿方法必不可少的工序。 三大类采矿方法进一步划分。
表4—1
组别 类别 空场采矿法 1、全面采矿法 2、房柱采矿法 3、留矿采矿法
3、平底式受矿巷道 平底式受矿巷道的布置其特 点是受矿巷道与电耙巷道的底板 位于同一标高水平上，回采矿块 时崩落的矿石在平底式受矿巷道 中堆成三角形，随电耙的运搬和 回采的进行，采落的矿石不断流 入电耙巷道。
平底受矿巷道结 构简单，采准切割 工程量少，放矿条 件好，矿块底柱尺 寸也小。缺点是放 矿结束后残留下来 的三角形矿堆，要 待下阶段回采时才 能回收，故矿石损 失和贫化较大。
第三章 非煤矿床回采工作过程
五、矿块底部结构 （二）受矿巷道形式 漏斗式、堑沟式和平底式三种。 1、漏斗式 2、堑沟式 堑沟式受矿巷道——将同排各漏斗沿纵向连 通，形成一个V形沟槽，以这种沟槽代替漏斗成 为受矿巷道。这种受矿巷道的放矿口较漏斗大， 放矿过程中堵漏事故较少，但对矿块底柱的切割 较大，降低了矿柱的稳定性。 适用于矿石中等稳固以上的矿体。
三、充填采空区 在开采矿石价值或品位高，以 及在覆岩不允许破坏或地表不允许 塌陷的情况下，广泛采用这种地压 管理方法。 在非煤矿山，按充填材料成分 和输送方法不同，将充填方式分为 干式充填、水力充填和胶结充填。
(一)干式充填 包括自溜充填、机械充填 和风力充填，由于其充填效 果差、劳动强度大、效率低， 因此除中小型矿山外，现已 很少采用。 （二）水力充填
作 业 1、与浅孔落矿相比，中深孔落矿的主 要优缺点表现在哪些方面？ 2、何谓矿块底部结构?一般情况下它 包括哪些巷道？这些巷道的主要作用是 什么？ 3、简述非煤矿床常用的几种采场地压 管理方法的特征。
第四章 采矿方法分类与选择 第一节 采矿方法分类
一、采矿方法的概念
采矿方法——矿块中进行的采准、切割和回 采工作的总和。 采矿方法要解决的主要问题是： ①确定矿块结构和参数； ②确定采准和切割巷道的类型、数目和位 置； ③确定矿块底部结构形式及有关参数； ④确定矿块回采方法，包括落矿、矿石运 搬和采场地压管理方法。
（9）壁式崩落法 （10）有底柱分段崩落法 （11）无底柱分段崩落法
8、阶段崩落采矿法
（12）阶段强制崩落法 （13）阶段自然崩落法
充填采矿法
9、单层充填采矿法
（14）壁式充填采矿法
10、上向分层充填法
（15）上向水平分层充填法
（16）上向倾斜分层充填法
11、下向分层充填法 12、进路充填采矿法 13、分采（削壁）充填采矿法
煤矿开采工作面顶板管理形式
图 钢绞线桁架支护系统
长锚索在非煤矿山已成 为采场支护的主要方法之一， 用于加固上盘或下盘围岩， 有时也用于加固矿体。锚索 长度从5～50m不等。与锚杆 相比，长锚索的锚固范围和 锚固力大，锚杆的作用得到 充分发挥，从而使被锚固矿 岩的稳定性大大加强。在生 产实践中，长锚索常与锚杆 联合加固围岩，如图所示。
补充：高水固结尾砂充填 高水固结充填材料是由高水材料、 尾砂及水组成，它经过特定工艺制成 混合浆液后，凝结硬化而形成固结体。 高水材料是选用铝矾土为主料， 由甲乙料组成，高水材料硬化体中水 的体积比达到90％以上，且具有速凝、 早强等特点。 焦家金矿高水胶结固结充填站如图
孙恒虎：凝石代表 一代新的建筑胶凝 材料文明 以经过高温过程的固体废物或火山灰类物 凝石技术 质为主要原材料（掺量大于90%，可不需要烧制 水泥熟料），模仿火山灰大地成岩过程，经配 方设计，配料计算制备而成的硅铝基水硬性胶 材料称为凝石。凝石是一类可以在许多场合取 代水泥，但又有着许多与传统水泥不同的优异 特性的硅铝基胶凝材料体系。 水泥是高钙体系－人造矿物 凝石是硅铝体系－仿地成岩
二、留矿柱维护采 场 开采稳固性很好的 矿岩时，回采过程中 常常只留一些矿柱， 利用矿石和围岩自身 的稳固性维护采场。 当采空区达到一定范 围后，再回收矿柱， 处理采空区。
矿柱的形状可以是圆形或矩形，间 断或连续留设。 矿柱尺寸与矿体厚度、矿岩稳固性 等因素有关，实践中通常根据经验 确定。 注意：确定矿柱尺寸时，必需综合 考虑各种因素的影响，在确保安全 的条件下尽量减少矿柱尺寸，特别 是开采贵重或稀有矿石时更应如此。
四、崩落围岩
崩落围岩管理地压——通过崩落围岩释放围岩中 积聚的应变能，改变围岩应力分布，以达到控制采场 地压的目的。此外，崩落的围岩充填采空区，可以形 成一定厚度的缓冲岩石垫层，从而防止围岩突然垮落 造成危害。 非煤矿床常常需要采取强制措施崩落围岩。为此， 有时需要掘进专门的凿岩巷道或凿岩硐室“放顶”。 另一方面，与“放顶”作为采煤工艺过程之一不同， 非煤矿床开采强制崩落围岩可以在矿块回采过程中进 行，也可以在回采之前或回采以后进行。 采用崩落围岩的方法回采倾斜和急斜矿体时，采 下的矿石是从崩落的废石层下放出的，从而造成较大 的矿石损失与贫化。
二、采矿方法分类 目前常用的采矿方法有20多种。 按采场地压管理方法不同，将 采矿方法划分为空场采矿法、崩 落采矿法和充填采矿法三大类。 特点
空场采矿法利用矿岩自身的稳固性和留矿 柱进行地压管理。这类采矿方法将矿块划分为 矿房和矿柱，分两步骤回采——先采矿房，后 采矿柱，矿房回采过程中形成的采空区靠矿岩 自身的稳固性和矿柱维护，采场一般无需采取 支护措施。 崩落采矿法通过崩落围岩进行地压管理。 这类采矿方法无需对矿块作进一步划分，而是 以矿块为单元一个步骤回采，回采过程中强制 或自然崩落围岩充填采空区。视采场结构和矿 岩稳固性不同，崩落采矿法有的要对采场采取 支护措施。
2、胶结充填料的配比
胶结充填料的配比应满足对充填体强度的要 求，有较好的流动性，便于输送和浇注。为保 证安全开采，充填采场时充填体的单轴抗压强 度应不低于1～5 MPa，构筑人工假底时达到7～ 10MPa。尾砂胶结充填料的配比，主要是确定水 泥与尾砂的质量比和输送浓度。水泥与尾砂的 质量比，一般充填采场时为1：30～1：20，构 筑人工假底时为1：6～1：5。输送浓度对充填 体强度和充填料流动性有直接影响，一般为65 ％～72％。
3、胶结充填料的制备和输送 混凝土胶结充填料的制备国内主要有间歇搅 拌式、连续搅拌式和半分离制备三种方式。 间歇搅拌式是将水泥和骨料按一定比例送入 搅拌机，加水搅拌后用电耙、矿车或汽车等间 歇式运输设备送到充填地点。 连续搅拌式是将搅拌后的充填料通过管路以 自溜的方式连续送到井下充填地点。 半分离制备是将水泥浆和骨料分别送到井下 搅拌站，搅拌后再输送到充填地点。
2、影响采矿方法选择的主要因素 1）必须考虑矿床地质条件： ①矿体厚度与倾角；②矿岩稳固性； ③矿石种类、价值与品位；④矿石“三性”； ⑤矿石中有用成分分布及围岩的矿物成分； ⑥开采深度。 2）必须考虑技术经济条件： ①地表允许塌陷的可能性； ②加工部门对矿石质量的要求； ③采矿方法的技术复杂程度以及所需 设备和材料的供应条件。
非煤矿床地下采矿方法分类
典型采矿方法 （1）全面采矿 （2）房柱采矿法 （3）普通留矿法 （4）选别留矿法