上向分层充填采矿法在金属矿实际运用的综合分析

朱建国

(山西省安全生产科学研究院，山西 太原 030006)

为满足安全及环保的要求，充填采矿法在金属矿山的应用，越来越显重要。上向分层充填采矿法在实际应用中显现出较多的优势，这对矿床开采技术的创新应用提供了新的思路。本文针对上向分层充填采矿法在非煤矿实际运用的内容进行详细的分析，对我省金属矿山开采领域起到了重要的推动性作用，具有重要的理论性意义。而对指导铜矿矿山开采企业实际生产而言，具有一定的现实指导性意义。

1 上向分层充填采矿法内涵及其优势

上向分层充填采矿法采用分层技术，将矿体开采分为矿房和矿柱两部分，先采矿房，后采矿柱。采矿工作自下而上的进行，先回采矿房底层，并做好底部结构，每个分层，在工作面回采之后，再充填采空区[1]。目前，按充填料不同，可把充填采矿法分为：干式充填法、尾砂水力充填法、胶结充填法和膏体充填法。上向分层充填采矿法的优势在于采切工程量较小，回采率高，能排放部分废石或尾砂，但存在着工艺复杂、需要人工构筑矿石溜井及滤水井、采矿能力小、成本高等问题。近年来，出现了回采无轨化技术，提升了充填采矿法机械化水平，提升了采矿效率，由于无轨设备改进了传统充填法的采准模式，延伸了充填体和坑道深度，改进了采场结构，创新采用垂直开采模式，具有充填采矿互不干扰的优势，进一步提升了采矿效率。

2 上向分层充填采矿法在A矿实际运用的综合分析

2.1 A矿概况及应用的理论基础

A矿位于山西省灵丘县的东北部，距离47.2km，临近刁泉村的一处铜矿山，与该村的距离较近，约为0.55km,在行政地理划分中，受灵丘县柳科乡的管辖。A铜矿业的银铜矿地理坐标为北纬39°31′08″至39°32′06″，东经114°28′58″至114°30′21″，开采的面积为0.443km2，其中开采的标高为1950m～1470m，保有的资源储量266.37万t，而设计的生产规模为21万t/年[2]。

从上述的数据看出，A矿的地理位置与村庄的距离较近，这就对开采提出了较高的要求，在实际开采的过程中，应注重对周边生态环境的保护，进而降低对村民正常农作和生活的不良影响。在A铜矿开采的过程当中，充填法使用较多，经验丰富。

2.2 具体应用方案

（1）实际应用分析：通过对A矿应用上相分层充填采矿法的分析得出，由于矿山地质和岩层分部不同，该方法并不能应用在所有的矿山采矿工作中。因此，需要不断的改进该技术的应用方法，从中探索出最有效、最适用于矿山采矿的方法。其一，需要加强顶板的管理，可通过光面爆破的方法，从而保证顶板短轴达到微拱的形状，实现顶板在受力时，均匀分部。合理的顶板的支护方式，要合理控制矿孔间的距离，减少采矿场大块的机率；其二，制定废石不出井系统，从而缓减采场压力，降低矿产充填的成本。其三，推进矿山采场循环，在实际的采矿过程中，合理规划出矿、采矿的工作，严格检测顶板支撑的时间和岩石性质，从而保证顶板在充填完成后，及时完成采矿、出及充填等工作；其四，同时进行相邻矿块的回采时，在两采场间预留相应的采场点柱，从而有效的缩短采矿的工期和降低成本；其五，由于A矿的岩石质地较好，岩层的硬度系数保持在10以上，并且A矿的节理情况和构造较少，在充填过程中，可在分段回采中应用的深孔爆破技术，缩短循环的次数，从而在降低充填成本的情况下，还能够提高矿山的生产能力。

（2）切割和采准工作：在A矿的切割工作时，在底柱上面的掘进拉底巷道，以此为自由面，并将其扩大到矿房的边界，从而形成拉底的空间，并向上挑顶2.8m左右；在进行采准工作时，在中厚和厚度较薄的矿体中，掘进脉内运输巷道，在较厚的矿体中，掘进脉外沿脉巷道和穿脉巷道，下盘和上盘进行穿脉巷道和沿脉巷口道。充填回风井的断面一般为2X2m，倾斜角度为85°。

（3）回采工作：在A矿进行回采工作时，用浅孔落矿的方式，确保回采分层的的高度在2.8m左右。并且在围岩和矿石比较稳固时，可提高分层的高度，可增加至4.5m左右。用水平孔和上向孔两次崩矿，或打上向中深孔一次崩矿，确保采空区的高度在8.0m左右。矿石出完后，及时清理底板上的粉尘后，才能进行充填。

2.3 注意事项

上向分层充填矿在应用时应注意以下几点问题：其一，充填的成本容易受到市场价格的影响。根据调查表明，胶结充填成本达到45%，尾砂水力充填成本达到20%。由此看出，矿山充填的成本居高不下，但根本的原因是水泥价格较高。所以，在进行充填时，应积极寻找能够代替胶结充填的胶结和水泥等材料，例如采用灰沙比较小的材料。我国应用胶结充填回采的矿山较多，对此，需要加强分析和研究该技术的经济性，实现该技术应用利益的最大化。其二，矿柱回采难度大。主要是由于矿区存在地压，或者围岩、矿区的结构缺乏稳定性。在这样的情况下，使得矿柱回采的难度不断加大。因此，再用此种采矿的方法，能够在矿房完成回采后，对采空区进行充填，从而确保矿柱的回收。其三，还需要注意顶板安全支护的问题，在采矿的过程中，由于矿体位于构造复杂、岩石破碎，造成掘进巷道困难、充填体表面平整工作量大、矿柱二步回采等问题亟待解决。

3 结语

在对金属矿山进行开采的过程中，不仅要考虑到开采企业自身的经济收益，更要注重其对周边生态的社会效益，这样才能更好的保障经济发展与人类文明的共同进步。在此次研究中阐述了上向分层充填采矿法的优势：能够满足安全高效的生产需求。本文对采准、切割、回采、顶板支护和通风等具体操作内容进行说明，并在文章结尾对是采用该种开采法的注意事项进行列举：选择性价比高的充填材料、保障采场生产的安全。望此次研究的结果和内容能被金属矿开采施工技术人员的关注，并按照各自矿山实际开采条件，创新应用此次提出的开采法，以此来提升金属矿山矿石开采的质量和效率。

参考文献

[1]杨亮.浅谈上向水平分层充填采矿法在获各琦铜矿的应用经验[J].世界有色金属，2016，14(1)：30-31.

[2]李腾，郭建民，何国强，等.上向水平分层充填法采场稳定性的数值模拟分析[J].矿业研究与开发，2017，12(10)：28-32.