1)深井礦山充填技術(shù)的發(fā)展歷程

(1)國外充填技術(shù)的發(fā)展歷程。

從19世紀(jì)末到20世紀(jì)30年代，許多礦山將浸出后的分級尾砂通過鉆孔以漿體的形式送至井下，并通過管道或溜槽輸送到采場的方框支架內(nèi)，支架支撐著椰席以滯留固體物料并便于泄水。當(dāng)采深超過1000m時發(fā)現(xiàn)鉆孔容易堵塞，且發(fā)生了由于跑漿及有毒氰化物氣體從尾砂中逸出而引起的安全事故，并造成了人員傷亡事故。由于安全和設(shè)施問題，以及由于礦山改用全泥漿化的選冶工藝而引起的廉價尾砂來源的減少，使水砂充填工藝在20世紀(jì)20年代到30年代明顯減少。

作為代替水砂充填的方法，某些礦山采用削壁式充填采礦法。首先回采礦脈上盤或下盤圍巖并直接堆于空區(qū)作為充填料。盡管這種方法在原理上很有吸引力，但由于難以控制因與礦脈一起崩落下的廢石引起的過度貧化，該方法從未被長期采用。20世紀(jì)40年代到50年代又回到傳統(tǒng)的木支護(hù)方式，這一時期對充填的興趣明顯下降，最終所有的試驗在一定意義上都宣告結(jié)束。

20世紀(jì)60年代末70年代初，充填法又重新興起，其原因之一是這段時間內(nèi)開采深度不斷增加，巖爆引起的傷亡事故成為主要問題，同時以明顯的閉合及能量釋放作為震動和巖爆事故的度量使人們對充填法控制巖爆有了更深入的認(rèn)識。人們建立了各種數(shù)學(xué)模型以預(yù)測能量釋放速率，進(jìn)行充填設(shè)計。70年代，采用充填的原因除巖爆外，還有一些其他因素的影響，如減少木材支護(hù)消耗并預(yù)防火災(zāi)，降低支護(hù)勞動強(qiáng)度，改善通風(fēng)質(zhì)量，減少熱量的聚集，提高回采率，降低貧化率，掘進(jìn)廢石回窿以減輕提升壓力，改善上盤巖層的局部支護(hù)能力等。

將充填用于區(qū)域支護(hù)的最早嘗試之一，是1973年由伊爾恩哥勒報道的。所采用的充填工藝是將掘進(jìn)廢石在采場內(nèi)經(jīng)顎式破碎機(jī)破碎至25mm以下，然后用壓氣增壓機(jī)將廢石和水吹送到采場已建好的方框中。10年后在同一礦山又進(jìn)行了進(jìn)一步的試驗，使用顎式破碎機(jī)及離心細(xì)碎機(jī)，將石料粒度破碎至5mm以下，采用高壓泵水力輸送。

1977年報道的加水泥的脫水尾砂膠結(jié)充填系統(tǒng)的建成使用具有重要意義。該系統(tǒng)借助重力將全尾砂以合適密度的漿體形式，通過豎井中的管道下放到采場附近的儲存點(diǎn)，用離心機(jī)將料漿脫水成膏體狀，添加水泥后利用噴漿機(jī)通過壓氣高速充填。盡管這一方法避免了使用密封墻或木垛，但離心脫水機(jī)存在不少實際問題，而且在某些情況下壓氣充填產(chǎn)生大量粉塵對健康有害。在最近的一個新型系統(tǒng)中，采用高壓泵壓送，使用基礎(chǔ)擋墻封閉且不用水泥。然而，離心機(jī)仍然存在問題，其中最大的缺點(diǎn)是泄出的水仍帶走不少超細(xì)固體廢料。目前，有一些深井礦山在坑內(nèi)用真空盤式過濾機(jī)脫水。這類過濾機(jī)過濾效果好，從而避免了細(xì)泥漿處理問題。

20世紀(jì)70年代后期曾積極地探索過在坑內(nèi)設(shè)一段磨礦系統(tǒng)將礦石磨至-3mm，磨礦系統(tǒng)與水力旋流分級及起泡浮選槽形成閉路，產(chǎn)出的廢棄物料用于充填，而精礦可用水力提升至地表。然而，粗磨不能使礦巖理想分離，相對于高品位的礦山來說損失太大。80年代初，許多礦山開始采用分級尾砂為基本的充填骨料，這種系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)簡單且適用于窄而深的采場。在深井礦山使用分級尾砂的優(yōu)點(diǎn)是所有制備工作均可在地表進(jìn)行，對現(xiàn)有礦山基礎(chǔ)設(shè)施影響最小。而且充填料的輸送及充填不需要坑內(nèi)泵脫水或機(jī)械脫水設(shè)施，充填體可控制采場地壓，支撐上、下盤圍巖，減少、延緩和阻止采后空區(qū)圍巖的破壞和移動，并作為繼續(xù)回采的工作臺，或者礦房采空后，一次嗣后充填，以支撐上、下盤周圍礦巖，使相鄰礦柱得以順利回采。

目前，管道自流輸送的膠結(jié)充填系統(tǒng)已在金屬礦山得到廣泛應(yīng)用。