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干式充填-水砂充填-细砂胶结-块石胶结等系统细端详

引言

在采矿学中，充填采矿法是一种重要的采矿方法，其核心在于利用特定的充填材料来填充采矿过程中形成的采空区。充填制备系统则是实现这一目的的关键技术，通过不同的充填系统和工艺，将充填材料制备成符合要求的充填体，以达到支撑采空区、控制地压、防止地表塌陷等目的。本文将对干式充填系统、水砂充填系统、细砂胶结充填系统以及块石胶结充填系统进行详细梳理和综合分析

一、干式充填系统

1.1系统概述

干式充填系统是一种传统的充填采矿方法，其基本原理是利用地面的块石或井下的废石作为充填材料，通过运输设备将其直接填充到采空区中。这种方法具有材料来源广泛、成本低廉等优点，但同时也存在诸多不足。

1.2系统组成与流程

干式充填系统主要由运输设备、充填井口、井下转运系统等组成。其流程大致如下：首先，地面的块石或井下的废石通过运输设备（如铲运机、皮带输送机等）被运送到充填井口；然后，这些材料通过井口进入井下转运系统；最后，经过转运系统的分配和调度，充填材料被填充到指定的采空区中。

1.3系统特点与局限性

干式充填系统的主要特点是材料来源广泛、工艺简单、成本较低。然而，该系统也存在诸多局限性。首先，其输送速度和输送能力相对较小，导致生产效率低下；其次，劳动强度大，需要大量人力参与；再次，由于充填材料多为块石或废石，其力学性能和稳定性较差，难以满足高强度开采的需求。

此外，干式充填系统还存在环境污染和安全隐患等问题。例如，在运输和充填过程中，会产生大量的粉尘和噪音污染；同时，由于充填材料的不均匀性和不稳定性，可能导致采空区支撑不足，引发地表塌陷等安全事故。

随着采矿技术的不断发展和进步，干式充填系统正逐渐退出历史舞台。

二、水砂充填系统

2.1系统概述

水砂充填系统是一种利用水力将沙子、碎石或炉渣等充填料输送到井下充填采空区的方法。这种方法具有材料来源广泛、工艺简单、成本较低等优点；但同时也存在充填体质量差、效率低等不足。

2.2系统组成与流程

水砂充填系统主要由充填料制备站、输送管道、井下沉淀池等组成。其流程大致如下：首先，在充填料制备站中，将沙子、碎石或炉渣等充填料与水混合成料浆；然后，通过输送管道将料浆输送到井下；在井下，料浆经过沉淀池沉淀后，充填材料被填充到采空区中；而剩水则通过排水系统排到地表进行处理。

2.3系统特点与局限性

水砂充填系统的主要特点是工艺简单、成本较低、材料来源广泛。然而，该系统也存在诸多局限性。首先，其充填体的质量较差，基本上没有强度；其次，由于需要构筑沉淀池和排水系统，增加了额外的投资和运营成本；再次，由于料浆的输送距离和高度有限，限制了系统的适用范围和规模。

此外，水砂充填系统还存在环境污染和安全隐患等问题。例如，在料浆制备和输送过程中，会产生大量的废水和固体废弃物；同时，由于料浆的流动性和不稳定性，可能导致管道堵塞或泄漏等安全事故。

三、细砂胶结充填系统

3.1系统概述

细砂胶结充填系统是一种高效、高质量的充填采矿方法，其核心在于利用细砂（如尾砂、棒磨砂、河砂等）作为充填骨料，并添加适量的胶凝材料（如水泥、粉煤灰等）和水进行搅拌，形成具有一定强度和稳定性的充填体。这种方法具有充填体质量高、稳定性好、适应性强等优点，因此在现代采矿中得到广泛应用。

3.2系统组成与流程

细砂胶结充填系统主要由充填料制备站、输送管道、井下充填工作面等组成。其流程大致如下：

充填料制备：首先，将选矿厂产生的尾砂或其他细砂进行分级脱泥处理，去除其中的细泥和细小颗粒，以提高充填骨料的质量。然后，将处理后的细砂与水泥、粉煤灰等胶凝材料以及适量的水混合，在搅拌桶中进行充分搅拌，形成均匀的充填料浆。

充填料输送：将制备好的充填料浆通过输送管道输送到井下充填工作面。在输送过程中，需要控制料浆的浓度和流量，以确保充填体的质量和稳定性。

井下充填：在井下充填工作面，将充填料浆通过管道或其他方式注入到采空区中。随着料浆的注入，充填体逐渐形成并支撑起采空区的顶板。同时，需要控制充填体的厚度和均匀性，以确保其满足设计要求。

3.3分类与特点

细砂胶结充填系统根据充填骨料的不同，可以分为分级尾砂充填和全尾砂充填、膏体充填三大类。

分级尾砂充填：

分级尾砂充填，它的充填骨料就是利用分级尾砂，也就从选厂出来排到尾矿库里面的尾砂进行分级。那么充填前需要进行分级脱泥，把尾砂中的细泥部分把它脱除掉，尤其是要把这种比较小的颗粒，细小的颗粒要进行脱除掉。那么充填骨料它可以利用卧式砂仓，也可以利用立式砂仓。当然还有一种就叫深锥浓密机来存砂和放砂。

这种分级尾砂充填的话，它的渗透系数比较好。因为颗粒比较粗，凝固时间短，还有这个脱水速度快，因此它的充填体强度比较好，质量比较高。当然缺点就是需脱泥，