充填法是指伴随落矿、运搬及其他作业的同时,用充填料充填采空区的方法。充填的目的是支护采空区两帮岩石,并为继续进行上面分层回采造成立足的底板。它适用于矿石和围岩不稳固,不允许有较大暴露面的矿床;地表需要保护的矿床;稀有或高品位的矿床;有自燃性的硫化矿床;赋存条件复杂的矿床等。
矿山充填的目的:
1、支护岩层,控制采场地压活动;
2、防止地表沉陷,保护地表地物;
3、提供继续向上回采的工作平台(类似于留矿法功能);
4、改善矿柱受力状态(由单轴受压变为三轴受压),保证大限度地回收矿产资源;
5、保证安全回采有内闪火灾危险的高硫矿床;
6、控制深井开采岩爆,降低深部地温;
7、保证露天、地下联合开采时生产的安全;
8、处理同体废料,保护环境。
我国地下开山目前的实际情况是采空区灾害发生频繁,因事故人数和国外同类相比相对较高,安全生产形势相当严峻,大流量高浓度连续充填工艺的应用,危及到人民群众的生命安全,对生态环境造成了严重破坏,给国家造成了巨大的经济损失,制约了我国矿山企业的可持续发展。当开采完成形成采空区后,在上覆压力和地下水等因素的作用下,该煤柱和开采区两侧的煤层软化,失去强度,导致上覆岩体塌陷、冒落,形成滑坡。地下采空区对工程的危害是显著和累积叠加的,主要体现在二个方面:一是采空区矿柱变形、破坏、顶板大面积冒落、岩移,矿山充填系统主要构成要素,造成地表沉陷、开裂和塌陷,全尾砂高浓度胶结充填站,破坏地面环境和影响露天作业,广东充填,更为严重的是采空区突然垮塌的高速气浪和冲击波造成的人员和设备破坏;另一方面在矿山开采过程中,采空区围岩受爆震动影响导致岩体裂隙发育,甚至贯通地表或连通老窑积水,发生突水事故,淹没坑道和工作面,造成巨大经济损失。矿体开采后,采场的原始应力状态被破坏,从而致使应力重新分布,时常导致矿柱失稳破坏。这种矿体开采后,当矿体承受的应力超过自身强度时,发生的不连续的发散突变,即矿柱失稳破坏的现象。
选矿厂生产的尾矿,主要用来做井下充填用。这样既解决了井下充填的材料问题,又减少了环境污染,同时还提高了尾矿库的服务年限。选别的终尾矿由泵打入充填浓缩机进行浓缩,溢流水返回水池作回水利用。经浓缩后的尾矿由泵送至尾砂充填系统进行分级,分级后的粗砂作为矿场充填材料;只有少量的分级溢流(细颗粒)打入尾矿库。而干选的尾矿用来筑尾矿坝。
矸石充填料需要将煤矸石破碎至5mm以下粒径,并需保证均衡的含水率,所以充填系统要有破碎模块和相应的破碎前与破碎后室内堆场。纯粉煤灰充填因粉煤灰悬浮性好搅拌比较容易,高浓度的矸石充填可以采用类似混凝土搅拌的卧式搅拌槽,浓度较低的混合充填一般采用立式搅拌桶。充填系统的组成单元和功能不同。