[发明专利]一种井下多分层一步采的充填方法

说明书

本发明涉及地下采矿填充领域，涉及一种井下多分层一步采的充填方法，包括如下步骤：针对充填体力学特征，建立对比充填方案；所述充填体力学特征包括充填体的强度；所述对比充填方案包括均质充填方案和区带式充填方案；所述均质充填方案包括充填强度的设定；采用数值模拟软件Flac3D结合矿山实际情况进行模拟计算，并对结果进行对比分析，获取最终的充填方案，本申请在确保一步采充填满足二步采安全需要的基础上，降低灰砂比，降低成本，增大尾砂充填量，减少后续尾砂的处理堆放量。

技术领域

本发明涉及地下采矿填充领域，涉及一种井下多分层一步采的充填方法。

背景技术

井下采场回采分为一步采和二步采和三步采，回采顺序为先采一步采，再采二步采，三步采最后进行回采。一步采回采后需要先进行充填，充填体作为顶板支撑柱子，然后才能进行二步采回采。其中一步采的充填方式及强度非常重要，若充填强度不够，一步采的充填体会垮塌，造成安全隐患，而且充填体混入采场，出矿容易堵塞溜井，在选矿环节会出现跑浑现象，导致选矿困难，直接影响精矿的生产。如果一步采充填强度太大，灰砂比必然大，成本大。目前一步采常用的充填方式为一步采28天强度2MPa均质充填。

现有技术采用的一步采采用均质充填，要求28天充填强度为2MPa。其充填强度能够满足要求，但其灰砂比高，充填浓度为62％时，灰砂比一般在1：8以上，所以对胶结材料需求量大，成本高，井下充填尾砂利用少，导致地表尾砂处理量增加，对处理尾砂不利，尾矿库尾砂堆放量增加，不利于保护环境。

发明内容

本发明目的在于提供一种井下多分层一步采的充填方法，在确保一步采充填满足二步采安全需要的基础上，降低灰砂比，即降低胶结材料和尾砂的配比，胶结材料使用量会减少，降低成本，灰砂比降低会导致井下尾砂充填量增加，从而导致地表尾砂量减少，减少地表堆放场地，并有利于保护环境。这里，充填料主要由胶结材料和尾砂组成，灰砂比下降，指的是胶结料和尾砂的充填比例下降，会导致胶结材料使用减少，尾砂充填使用增多；灰砂比降低后，充填胶结材料使用量会减少，井下充填尾砂使用量会增加，从而导致地表就可以少堆放处理尾砂。

为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：一种井下多分层一步采的充填方法，包括如下步骤：

针对充填体力学特征，建立对比充填方案；所述充填体力学特征包括充填体的强度；所述对比充填方案包括均质充填方案和区带式充填方案；所述均质充填方案包括充填强度的设定；所述区带式充填方案包括依次设计下部充填区、下部加强带、腰部加强带、上部充填区和顶部加强带；并规划各区或带的位置以及各区或带的灰砂比以保证各区或带实际强度；

采用数值模拟软件Flac3D结合矿山实际情况进行模拟计算，并对结果进行对比分析，获取最终的充填方案。

作为本申请改进的技术方案，所述的采用数值模拟软件Flac3D结合矿山实际情况进行模拟计算包括：

获取数值模拟软件Flac3D计算需要使用岩石力学参数；

设计数值模拟软件Flac3D用边界条件，检验数值模拟的合理性；

数值模拟采用的判定准则为:主要指标为抗剪安全系数、拉应力大小及分布，次要指标包括最大压应力、最大顶板下沉量、与最大水平位移；数值模拟后，抗剪安全系数越大安全性越好，拉应力破坏深度越小安全性越好，另外拉应力的破坏位置及深度，能够为充填带区的布置提供依据；最终判定结果，以主要指标为依据，次要指标仅供参考；

通过数值模拟软件Flac3D，结合矿山实际情况建立平面应变模型进行模拟计算，并对结果进行对比分析，获取最终的充填方案。

作为本申请改进的技术方案，所述岩石力学参数包括充填体灰砂比、密度、内聚力(c)、内摩擦角充填体的弹性模量(E)和泊松比(u)、以及抗拉强度。