基本介紹
- 中文名：接頂充填
- 外文名：fill tightenning
- 影響：充填料漿固結沉降
- 基本原則：利用現有工程，不新增輔助巷道
- 提高措施：人工接頂
- 學科：採礦工程
內容簡介,方法,影響接頂充填的因素,基本原則,提高接頂充填效果的措施,
內容簡介
用加壓接頂力法時，用砂漿泵、混凝土泵或混凝上輸送機等對膠結充填材料加壓，使它沿管道流入接頂空間。用風力充填機接頂效果也較好。但也使工藝環節增多，機械設備接頂用於上述各種充填採礦法拋擲充填機卜要用於噴射混凝土膠結充填材料這種機械因拋擲跳離近而適用於短進路鏟運機主要用十推壓乾式充填材料，接頂質量不高。奧地利、德國和法國等國家的礦山已成功使用風力充填機。
方法
接頂充填接頂將充填材料充填到儘可能靠近礦石或岩石頂板或假頂處。通常對採用上向分層充填採礦法開採時的最上面分層的採空區，對採用上向進路充填採礦法、下向分層充填採礦法和全面垂直分條充填採礦法開採時的各個分層和分條的採空區，均需進行充填接頂。充填接頂能使充填體對採空區頂板或假頂起支撐作用，防止這些頂板或假頂冒落或防止第二步驟回採礦石時，礦石體受到過大的地壓。
充填材料沉縮率越小，接頂效果越好充填接頂方法有：
(1)人工接頂常用於上向水平分層充填採礦法。用人工接頂方法時，沿采場長度將最上面分層的需充填空間分成1~2m寬的條帶，在條帶交接處架設1m多高的模板，隨著充填體的增高而加高模板。當充填到距頂板0.5m時，用漿砌塊石或混凝土預製塊將殘餘空間填滿。這樣接頂，質量好，但勞動強度大，勞動生產率低，木材消耗量大。
(2)自流接頂常用於上向進路和下向進路充填採礦法以及全面垂直分條和壁式垂直分條充填採礦法。用自流接頂方法時需使進路具有能使充填材料自流的傾角。
影響接頂充填的因素
(1)充填料漿固結沉降
充填料漿的沉降是以料漿管道水力自流輸送為主要特點的傳統膠結充填中一種不可避免的現象。一方面，當膠結充填料漿充滿井下空區後，由於料漿分層離析，固體顆粒逐漸下沉，迫使大部分水離析在充填體表面，當這些水以徑流的方式脫除後，在充填體表面和頂板之間就出現了沉縮空間。另一方面，存在於固體顆粒間空隙中的重力水通過滲透方式排除後，充填體還會沉降。此外，高濃度的充填料漿充填到采場後，由於脫水而存在一定的收縮率(5%~22%)，嚴重影響采場的接頂效果，因此，充填不接頂是充填料沉降的結果。
(2)充填料漿自流坡度
若採用自流輸送充填的方式，充填料漿在采場充填的過程中其骨料會出現沉降。因此，從充填管道出料口到采場邊緣形成自流坡度，充填料漿充填性能越差其坡度就越大。當充填管出料口接頂時，由於自流坡度的影響，導致采場邊緣或端部不能完全接頂
(3)充填料漿濃度過低和濾水速度慢
過低的料漿濃度，容易導致充填料離析分層，增大自然坡積角。同時，大量的積存水難以及時排出，占據充填空間，阻礙充填接頂。此外，隨著充填體的增高，越向其頂部，濾水難度亦越大。由於水的大量存在，一方面阻礙了充填料漿流動，另一方面大量料漿的溢出也污染了巷道。
(4)空區頂板形狀不規整
對於充填空區的幾何形狀很不規整，再加之充填方法不合適，如單點下料，逐漸堆積，在下料點形成較大自然坡角，在堆頂堵塞下料口後，致使部分空區無法充滿，產生空頂。
(5)洗管水和引路水影響充填接頂。為防止充填管路的堵塞，每次充填前後，總要排放近十幾分鐘的引路水和洗管水，而這些水往往通過管道直接進入待充填接頂的採空區，影響充填接頂。
(6)充填井布置和充填順序不合適
充填井大多不在頂板最高點，導致采場較高處頂板無法接頂。充填順序採用單個充填井一次充滿，然後依次對剩餘充填井進行充填。在這種充填順序下，由於充填漿液流速過快，在重力的作用下，砂漿在充填口附近自然分級下來的粗顆粒過於集中，很快堵塞充填口，而無法進行充填。實踐中也發現，相對於離充填井較遠處的頂板，充填井附近接頂效果較好，接頂面積較大。
(7)人為因素
如充填時間的控制，充填的管理水平，工人熟練與靈活運用充填接頂技術的程度等，都有較大的影響，
基本原則
接頂充填工藝設計時，遵循以下基本原則：
(1)儘量利用現有工程，不新增輔助巷道。如必須新施工工程，則應儘量減少新增工程量，輔助巷道斷面可取2 mx2 m，根據鑽孔施工設備，確定施工硐室尺寸。
(2)已經施工有迴風充填天井的采場，可以利用此井進行接頂充填；沒有迴風充填天井的采場，優先考慮形成豎直充填迴風天井，天井採用潛孔鑽機(K - 100)鑽鑿深孔，白下至上一次成井，斷面Φ1 m；因工程條件所限無法施工，豎直充填迴風天井時，可直接施工充填、排氣鑽孔，Φ127 mrn。
(3)充填迴風天井儘量延伸至目前采充所在水平，以便於通風充填，若條件不允許時，可只延伸4m左右，保證與最上一分層空區相連。
(4)最後一個分層回採時，採取合理的悶采工藝，保證充填迴風井口位於最高點，四周頂板呈8‘左右的傾角擴展，類似於倒置喇叭口的形狀，便於接頂。
(5)接頂充填完畢後，根據需要可進行二次補充接頂。
(6)接頂充填時，應設定三通確保引流水和洗管水不進入采場內。
提高接頂充填效果的措施
理論認為，充填接頂率越高，則充填效果就越好，但在實際操作中（如由於爆破原因出現局部超挖和欠挖現象使頂板凹凸不平）很難實現100%的充填接頂。影響採空區充填接頂的因素很多，為克服這些因素所採用的措施也很多，但每一種措施都只能針對某一、兩種因素。因此，針對礦山的具體情況在實施充填接頂時，需要同時採用多種措施，才能達到接頂的最佳效果，具體有如下一些做法。
(1)人工接頂。在緩傾斜、微傾斜礦床中，人工接頂是較為常用的充填接頂方法。人工接頂是將最後一個充填分層，分為若干個分條，逐個進行接頂。當用水砂或膠結充填時，接頂充填每一分條前，要先立1m以上的模板，以後再隨澆注體的加高而加高。當充填體距頂板只有0.5~0.8m高的空間時，再用塊石抹砂漿砌築接頂；當用乾式充填或削壁充填時，乾式充填體距頂板0.5~0.8 m高時，以人工將片石、碎石塞人接頂空間。但這種接頂方法勞動強度大，勞動條件差，效率低，如管理不好，接頂很不嚴密。
(2)強制接頂i為進一步提高充填接頂效果，建議採用強制崩落頂板法進行接頂，利用岩石破碎後有一定的碎脹性（碎脹係數約為1.4~1.7），在充填工作結束後，採用微差爆破崩落礦柱上面支撐頂板的局部岩柱，使直接頂板能達到和超過自然冒落所需的跨度和暴露面積，以保證頂板能及時自然冒落和密實接頂。
(3)選擇合適的充填料及料漿濃度。充填料充人采場後，由於水的滲出，充填料在從飽和狀態過渡到潮濕狀態的過程中，在毛細力作用下會發生下沉，因此。應選擇合適的粒級分布、較好的透水性和較小的自然沉縮率及足夠的流動性作為充填料。另一方面，現有充填系統及工藝輸送參數要求充填料漿要有較好的流動性，而料漿的流動性隨料漿濃度的增加逐漸變差。因此，應選擇流動性較好又不會有太多積水存在的料漿濃度作為最佳濃度。
(4)提高脫水質量。當充填料漿濃度不很高時，充填過程中有大量積水存在，為保證接頂，要求儘快將其排除，常用的方法有：①利用濾水管，實施下行泄水；②利用充填井，實施上行水泵抽水；③構築脫水性能好的隔離牆，並採用輔助濾水措施。
(5)管道多點下料充填工藝。由於充填料漿的流動性較差，為避免進路軸向出現充填“死角”，保證進路充填能夠充填接頂或充滿，充填時應採用管道多點下料充填工藝，充填的先後順序亦應遵循充填料漿的流動規律。此外，充填下料點的位置應適應充填料漿的特性和充填空區的形狀變化，一般而言，充填管宜布置在空區頂板最高位置、橫斷面上部的中心處。
(6)改變空頂形狀，便於充填接頂。採空區頂板的形狀應以適應充填接頂的需要為佳。對於傾斜進路回採，應使采場頂底板的傾角大於料漿自然坡積角，以滿足接頂的需要，傾角坡度通常在8%~15%。另外，若改用拱形頂板，既可較好地控制地壓，又能在受到人為因素影響時，採空區仍然能部分接頂，即拱形頂板的兩側接頂。必要時，可在充填空區中央沿縱向增設一拱形小槽，以便於無法使頂板呈傾斜狀的採空區充填接頂。
(7)採用膨脹材料添加劑。在充填料漿中適當加入一些膨脹劑，如3%~50%的生石灰，也可有效改善充填料因凝固收縮形成的空頂。
(8)加壓泵送充填料接頂。由於種種意外原因而使採空區充填未接頂，且又無法繼續用充填系統接頂時，則可採用加壓砂泵及與其配套的設備構成的系統接頂。實踐表明，料漿濃度可達80%以上，充填體上無積存水，料漿流動性好，且無離析現象。由於泵壓接頂系統料漿管送距離短，濃度高，充填洗管水、引路水都能較好地控制或取消，因而充填接頂基本上可得到保證。
(9)做好充填接頂監測工作在需要接頂的采場頂板中鑽鑿觀測孔，當充填達到接頂時，就會有水甚至充填料漿從觀測孔中溢出，由此可以判斷充填是否接頂。蘇聯彼爾沃邁斯克礦在充填時就採用上述觀測方法，取得了良好的效果。
(10)嚴格控制作業規程，加強充填管理。首先，礦山應對充填施下人員進行專門培訓，明確充填接頂在生產與安全方面的重要意義；弄清充填料物理力學性質及其流動特性等；熟悉並能靈活套用各項充填接頂工藝和手段。在此基礎上，制訂出各項充填接頂的作業規程，做到獎罰分明，最好是能把充填接頂效果與工人工資和獎金聯繫起來，調動和發揮工人的積極性和主觀能動性，鼓勵他們想辦法，搞好充填接頂。
