地下矿充填系统设计(design of filling system for underground mine)

将制备的充填料输送到地下采矿场和采空区进行充填的地下采矿工程设计。在地下采矿时，随着采矿作业的推进而出现的采空区，必须加以充填，以防止矿体顶板塌陷。充填系统的种类繁多。因充填材料不同，可分尾砂充填、山砂(河砂或海砂)充填、废石充填、碎石充填、戈壁集料充填、混合料充填和添加胶结剂的胶结充填等；依运搬方式，又可分为人力运搬充填、电耙充填、机械化(铲运机或卡车)充填、抛掷充填、风力充填、水力充填和各种形式的联合充填。主要设计内容包括：充填系统选择、充填材料选择、充填材料量及充填能力确定、充填料制备和输送等。

充填系统选择    中国金属矿山主要采用尾砂水力充填系统及其胶结充填系统。如凡口铅锌矿、金川有色金属公司各矿山、锡矿山锑矿、水口山矿务局柏坊铜矿、吉林镍业公司付家坞矿、红透山铜矿以及三山岛、焦家、新城等绝大多数金矿。其次是山砂水力充填和人力运搬的废石充填。风力充填、机械化充填和抛掷充填很少应用。主要原因是尾砂充填料来源充足，管道输送能力大，具有维护和管理简便和充填成本较低等优点。山砂水力充填适用于非胶结，没有尾砂或河沙可用的矿山，其缺点是水耗量大、管壁及管件磨损较严重，该系统在波兰的矿山应用较广泛，在中国会泽铅锌矿、锡矿山锑矿、湘潭锰矿使用较成功。废石充填在某些矿业发达、机械化水平较高的国家，同时有露天与地下开采的矿山，使用比较广泛，少量的废石充填矿山仍靠人力运搬。与水力充填相比，主要是粉尘浓度高、作业环境恶劣。往充填材料中掺加水泥等胶凝材料即形成相应的胶结充填系统，适用于开采有色金属的富矿体。

充填材料选择    可供选择的充填材料有：废石或专门开采的块石，选矿尾砂或自然堆积的细砂(风砂、河砂)，戈壁积料和破碎加工的山砂，冶炼炉渣和各种工业废料以及用水泥或其他活性材料制备的各种胶结充填料。设计中除考虑资源充足、具有一定强度、不泥化、价格低、不含有害和有毒物质外，还要结合回采工艺、材料制备、运输方式和经技术经济比较后确定，要优先考虑利用本矿的尾砂和掘进、剥离废石作充填料。尾砂用作回采采场或采空区充填料时，一般要求小于0.03mm的粒级不大于5％，渗透速度不小于8cm／h；用尾砂作胶结充填骨料时，分级界限可适当降低；充填孤立或严密隔离的采空区时，可采用全粒级尾砂作充填料。用水泥作胶结材料时，一般采用低标号的散装水泥，有条件的矿山可考虑掺入部分粉煤灰和生石灰等作代用品，以降低水泥用量。