进路式充填采矿法充填接顶技术要点及有效应用论文

2024-12-03 15:40:49 来源: 作者:liziwei
摘要:现阶段,在我国金属采矿工程技术不断发展的过程中,进路式充填采矿法与充填接顶技术正在发挥其积极作用。广大工作人员在实践尝试的过程中,已经充分意识到了进路式充填采矿法与充填接顶技术的应用价值,正在逐步探索充填接顶技术的操作要点,充填接顶技术已经应用于更加广阔的矿山资源开采环节之中。鉴于此,本文主要围绕进路式充填采矿法充填接顶技术的操作要求进行多角度分析,着重探索充填接顶技术的操作要点,深入分析进路式充填采矿法的高效应用途径。
摘要:现阶段,在我国金属采矿工程技术不断发展的过程中,进路式充填采矿法与充填接顶技术正在发挥其积极作用。广大工作人员在实践尝试的过程中,已经充分意识到了进路式充填采矿法与充填接顶技术的应用价值,正在逐步探索充填接顶技术的操作要点,充填接顶技术已经应用于更加广阔的矿山资源开采环节之中。鉴于此,本文主要围绕进路式充填采矿法充填接顶技术的操作要求进行多角度分析,着重探索充填接顶技术的操作要点,深入分析进路式充填采矿法的高效应用途径。
关键词:进路式充填采矿法;充填接顶技术;要点;应用
进路式充填采矿法可以适用于结构非常复杂的矿体,可以最大限度地提高矿产资源开采效率,在广大工作人员应用进路式充填采矿法的过程中,并不需要投入过量资金,技术应用成本相对较低,技术操作难度较小,技术操作流程比较简单。因此,进路式充填采矿法以及充填接顶技术受到广大技术操作人员的普遍青睐,应用范围较为广泛。但是实际上,在充填接顶技术应用环节中依然存在一系列工作问题,一部分工作人员在回采矿山的过程中并未充分发挥充填接顶技术的重要作用,无法保障矿产资源开采效率,在进路式充填采矿法充填接顶技术操作环节之中依然面临比较复杂的安全隐患,诸多类型的技术应用问题依然需要工作人员认真对待。
1进路式充填采矿法充填接顶技术概述
国内外诸多学者针对采矿环节之中的各种技术应用问题进行综合分析之后,逐步探索出了进路式充填采矿法,一部分技术操作人员结合不同矿产资源开采工作的整体需求进行细致规划之后,将原有的进路式充填采矿法划分为不同类别,充填接顶技术属于进路式充填采矿法的重要组成部分之一,充填接顶技术的应用过程比较复杂,技术操作难度普遍较大,加之不同矿山内部结构有所不同,不同类型的矿产资源开采要求也存在一定差异,进而导致进路式充填采矿法在应用环节中演变成了多种类型。对国内外相关文献进行综合分析之后发现,工作人员应用进路式充填采矿法需要使用人工充填物对地层与岩石层之间的缝隙进行有效充填,主要使用化学合成充填物质,此类化学合成充填物质具备隔离以及应力吸收等诸多作用,可以有效保护地层组织的稳定性,避免地下岩石层出现断裂或者是出现地层崩塌等情况。尤其是在工作人员开展大规模矿产资源开采工作的过程中,需要大面积挖掘山体,可能会对矿体内部结构以及矿山周围的自然环境造成一定破坏,也有可能会诱发一系列比较复杂的自然环境问题。
当化学合成充填物质填满整个矿区内部空洞区域之后,充填体将会转换成地层与岩石层之间的共同体,由于此类化学合成充填物质与岩石内部结构之间存在细小缝隙,可能会影响岩石层内部结构稳定性,因此绝大多数类型的化学合成充填物质均具备一定的膨胀性,化学合成充填物质经过风化或水热化之后,自身体积可以快速膨胀,快速充填岩石层内壁的各种细小裂缝,避免岩石层内部频繁遭受风化侵蚀,从而出现岩层塌陷问题。如果充填物无法填满采矿空间内部的空洞区域,充填体将只会成为岩石层的支撑结构,但是,此类化学合成充填物质并不具备极强的承重性能,如果需要作为地下岩石层的充填结构,则需要工作人员在化学合成充填物质下方增设结构支架,便于稳定岩石层内部结构,避免岩石层直接坍塌。因此在工作人员开展矿层充填工作的过程中,需要尽量将化学合成充填物质填满整个空洞区域,形成一个连接性的共同体,将充填物首尾相互衔接,直接充填在空洞区域内部即可。此时,工作人员也需要注意,所使用的化学合成充填物质性质必须完全一致,充填物质类型需要与采矿工作要求相一致,化学合成充填物质内外密度必须完全相同,不得混合使用不同类型的化学填空物质,避免出现更加复杂的施工管理问题以及质量问题。
在工作人员正式应用进路式充填采矿法的过程中,需要注意充填物的饱满参数,需要工作人员结合充填体的接顶率,确定整个化学合成充填物质的体积以及使用方式,出具相应的技术操作规划方案,随后由专业工作人员直接进入矿区内部,对矿山周围的自然环境以及矿山整体结构进行综合测定,使用专业仪器对矿山整体结构进行细致扫描,总结得出具体的工程量数据。通常情况下,化学合成充填物质的使用效率可能会受到矿山周围自然环境温度与湿度的影响,有可能会出现一系列质量问题以及技术应用问题。此类工作问题无法避免,但是工作人员却可以应用充填接顶技术有效解决化学合成充填物质的使用问题,在最大程度上有效避免技术操作问题的产生,设置化学合成充填物质的收缩效率,布置充填物使用形式与路线,随后应用进路式充填采矿法充填接顶技术,有效处理化学充填物质浓度问题,充分发挥充填接顶技术的应用价值。
2不稳定矿山进路式充填采矿法充填接顶技术优化策略分析
2.1进路下向二步分层回采上向充填方法
通常情况下,广大工作人员开展矿产资源开展工作的过程中,将会面临比较复杂的环境局面,矿区面积较大,矿区内部结构比较复杂,诸多类型的复杂工作情况均有可能会对进路式充填采矿法充填接顶技术的应用效率产生一定负面影响。矿区内部存在大量的不稳定破碎地段,此类地段可能存在断层或者是存在地下岩层空洞。如果工作人员在挖掘矿产资源的过程中遇到断层地段或者是破碎地段,则需要依照如下方式开采矿产资源。
第一,工作人员需要裸露岩石层上方顶板,还需要依照矿产资源开采方案的具体要求,确定岩层顶板的尺寸,随后使用专用掘机,在岩石顶板上方建设支护装置,由支护装置起到良好的支撑作用,便于工作人员在支撑结构下方快速开展相应的施工工作,工作人员在使用支护设备支撑顶板的过程中,首先需要考虑到支护设备整体结构稳定性,还需要考虑到支护设备与顶板之间的连接点,支护设备顶端需要紧紧贴在岩层四周,工作人员需要选择较为结实的岩石层壁,随后安装支护设备,支护设备与下方的支护锚具相互配合,可以在短时间之内为广大工作人员提供较为宽阔的施工空间。
第二,工作人员在正式使用化学合成充填物质之前,首先需要对各种各样的充填物质进行充分搅拌,保证化学合成充填物质不会出现沉降情况,随后需要检查化学合成充填物质内部是否存在大量气泡,及时使用针筒吸出气泡。完成化学合成充填材料质量检查工作之后,工作人员需要事先规划充填范围与路线,随后一次性完成空洞区域充填工作,竖向上进行两次回采工作之后需要开展一次充填工作,必须依照此类工序,不得随意更改充填接顶技术的操作顺序。
第三,在工作人员开展矿区回采工作的过程中,需要从巷道出发,沿着巷道方向确定回采厚度,合理设定回采宽度与高度,随后依照矿体本身的厚度确定巷道前进方向处的回采厚度。如果矿体厚度较大,岩石层顶板位置相对较低,并不适合直接开展大规模充填工作,则需要工作人员分批次开展相应的充填工作,分批次在不同区域内部充填化学合成物质,随后将化学合成物质相互连接,等待某一区域内部的化学合成物质性质完全稳定之后,需要在相邻区域开展充填工作,矿体厚度较大,回采厚度也需要适当增加,工作人员可以在岩石层顶板上方安装远红外监控设备,全过程监控矿山周围自然环境的变化情况,一旦自然环境温度与湿度超过临界值,则需要工作人员暂停化学物质充填工作,避免化学合成充填物质受到自然环境因素的影响,从而出现质量问题。正确应用远红外监控设备及其他类型的智能控制设备,可以进一步减轻工作压力,也可以有效节约充填物,进一步降低充填工作整体成本。
2.2上向进路分层充填不接顶方法
上向进路分层充填不接顶方法属于一种较为特殊的进路式充填采矿法,在充填接顶技术应用体系中,上向进路分层充填不接顶方法占据非常重要的一部分。上向进路分层充填不接顶方法主要应用于矿层性质较为稳定的部分区域,矿层上方结构比较稳定,可以直接开展大面积化学物质充填工作,工作人员可以直接将充填接顶技术与传统类型的上向进路分层充填不接顶技术相互结合。通常情况下,工作人员需要采取分层回采的方式,主要将原有的矿区岩石层划分为三层或多层(最多不宜超过八层),工作人员需要依照矿区内部的现实情况设定分层回采高度,采取分段与分层处理的形式,便可以有效利用下层与中层充填不接顶方式进行有效处理,随后配合使用上向进路分层充填不接顶方法即可。
3进路式充填采矿法充填接顶技术应用分析
3.1进路充填技术
工作人员可以采取上向进路充填的形式,随后在开展进路充填工作过程中,将原有的充填工作划分为两个阶段。第一阶段需要工作人员设定具体的充填高度,主要使用非交接充填体或者是人造充填体设定最低充填限度,最低充填限度主要指的是充填体所能承受的最低强度,工作人员需要在对岩石层高度与整体结构进行综合测量之后,确定充填方式与充填类型。
第二阶段主要指的是工作人员在确定充填方式之后,需要对原定的充填方式进行预处理,需要通过技术测定或者是实践操作等形式,判断原有的充填方式是否科学合理,判断相应充填材料是否可以正常使用,避免在后续充填工作中频繁出现技术应用问题,进而耽误施工工期,影响充填工作整体效率。在第二阶段中,工作人员需要对第一阶段已经脱水的各种化学合成充填材料进行质量测定,随后依照专业技术操作标准开展充填工作。开展充填工作主要分为三个阶段,第一阶段需要工作人员分层填入同一类型的化学合成充填材料,第二阶段需要工作人员检查化学合成充填材料的使用情况,将每一层的化学合成充填材料相互连接,形成一个稳定的充填整体。完成第二阶段充填任务之后,工作人员需要依照充填体的强度设计要求,保证各种化学合成充填物质的最低强度不得少于原定强度的70%,调整每一层充填体的整体结构。
第三阶段需要专业技术操作人员检查每一层岩层与充填体之间是否存在缝隙,如果存在较大缝隙,则可以适当填补一部分充填材料,如果充填缝隙较小,只需要工作人员等待充填体彻底凝固之后,适当膨胀,便可填补裂缝,不需要继续填补化学合成充填物质。每一阶段的充填工作均需要在上一阶段充填材料初步凝固之后才可以展开化学合成,充填材料的凝固速度受到周围自然环境温度与湿度影响,也与工作人员的技术操作模式与操作速度有关。工作人员为了确保化学合成充填材料的整体稳定性与安全性,则需要快速开展相应充填工作,完成充填工作之后,需要在充填材料表面覆盖一层防水薄膜或者是保护薄膜,有效保护下方充填材料,避免充填材料受到雨水、风沙侵蚀,从而出现一系列质量问题。
3.2管道下料充填技术
管道下料充填技术属于充填接顶技术体系的重要组成部分之一,但是应用范围较为狭窄,技术操作难度普遍较大,工作人员不仅仅需要准备相应的充填材料,还需要定期对充填材料进行搅拌与混合处理,避免充填材料凝固在充填化学合成物质的过程中,工作人员需要通过管道下料的形式直接将管道安装在岩层内部,确定管道的最佳安装位置与走向之后,还需要派遣专业工作人员定期对管道的使用情况进行检查。工作人员需要频繁游走在矿山空洞区内部,矿山整体结构可能会受到周围自然环境因素的影响,出现结构性变化,可能会由此产生结构性裂痕,岩层随时可能坍塌,严重威胁工作人员的生命安全。管道下料充填技术可以进一步提升充填材料的流动性,避免充填材料由于流动速度过慢,从而出现凝固现象,在提升充填材料流动性的同时,矿区内部的专业技术操作人员依然需要频繁搅拌充填材料,在搅拌过程中快速充填各类化学物质。此外,工作人员需要注意,为了确保充填效率,工作人员需要在岩石层顶板下方安装相应管道,管道可以直接安装在固定位置,随后由工作人员适当挪动管道便可以完成后续充填工作。工作人员需要设定两个下料点,随后运用管道下料充填技术,在固定位置投放充填材料,充填材料投放量与投放位置需要与工程施工要求相一致,也需要工作人员结合矿区内部的具体结构及环境情况进行适当调整。
4充填体强度与结构设定方法分析
4.1上向进路充填体强度及其结构设定方法分析
上向进路分层充填过程中需要应用人造假体,人造假体主要指的是化学合成充填体,工作人员需要在充填人造假体的过程中设定具体的充填高度与分层高度,通常情况下,人造假体的充填高度与分层高度需要完全相同,针对一部分岩层结构较为复杂或者是岩石层较厚的特殊矿体而言,人造假体的充填高度需要低于分层高度,如果岩石层结构非常复杂,且周围自然环境复杂多变,需要工作人员适当降低人造假体充填层高度,充填层高度与分层高度之间控制在10cm~20cm左右即可,整个人造假体的充填高度需要控制在3m以上。在工作人员对人造充填假体进行有效养护的过程中,必须保证人造充填假体的强度不得低于4MPa,在人造充填假体周围需要设置相应的钢筋网,用于保护人造充填假体。如果人造充填假体的强度低于1.5MPa,则需要工作人员全过程监控人造假体的变化过程,此时的人造充填假体可能会受到自然环境影响,出现膨胀情况,有可能会影响整个人造假体的使用质量。这就意味着,矿区内部的工作人员必须要有效控制人造假体的养护期的强度。此外,进路浇面层人造假体厚度需要控制在0.5m~1m之间,进路浇面层在养护期阶段,人造假体强度不得低于4MPa,矿区内部其余部分的人造假体充填强度可以适当降低,但是最多不得低于3MPa。
4.2下向进路充填体强度及其结构设定方法分析
下向进路充填过程中所使用的充填方式主要为分层假顶充填,分层假顶高度必须超过1m,所使用的各种充填体的养护期间的强度必须超过4MPa,在充填体周围需要安装平面钢筋网,用于保护充填体整体结构。
5结语
进路式充填采矿法充填接顶技术属于一种较为现代化的矿产资源开采技术之一,在工作人员应用充填接顶技术的过程中,需要严格遵循技术操作要求,正确使用不同类型的充填接顶技术,结合矿区内部的整体结构,选定不同类型的技术操作模式,充分凸显进路式充填采矿法充填接顶技术的应用价值,保障施工安全,提高矿产资源开采效率。
