上向水平分层胶结充填采矿法的应用

王家为

（吉林海沟黄金矿业有限责任公司，吉林延边133611）

1 上向水平分层胶结充填采矿法

充填采矿法目前是国内最常用的采矿法的一种。这种采矿法属于人工支护采矿法。充填采矿法是指在进行回采工作时，工人同时往采空区中填入材料，这样通过填充可以防止采空区周围的岩石下落或者是地表移动，回采工作就可以在采空区填充材料的保护下安全进行[1]。

充填采矿法可以根据填充材料和运输途径的不同分为三种，分别是干式填充法、水力填充法以及胶结充填法。其中干式充填法是国内采矿中应用最早的，其主要是利用采石场中的废石经过破碎后进行填充；水力充填法的材料也是砂或者是碎石，但是运输途径却是由水力运输的。胶结充填法的填充材料是一些凝胶材料，比如水泥或者是一些碎石等物品配置的胶结物，这些胶结物凝固后是具有一定强度的，运输的方式可以是由机械运输，也可以是水力运输，运输途径根据实际情况进行选择。

充填采矿法根据采场的结构、回采方向和回采工艺，可以将采矿法分为上向分层充填法、下向分层充填法、壁式充填法、削壁充填法以及方框架充填法。上向分层填充法是指将矿块在垂直高度上在水平或者是倾斜的划分分层，然后进行从下向上的逐层回采。在进行回采时，每回采一个分层，要及时用充填料进行充填。如果矿石或者是围岩都存在稳定问题，进路是需要一定的倾斜角度的，这样的设计可以方便胶结充填材料自己流到充填的位置进行接顶。

2 上向水平分层胶结充填采矿法优点

2.1 提高采矿的安全性

上向水平分层胶结采矿法的运输方式有两种，可以是机械的，也可以是水力的，这样可以及时将充填材料运输到矿区，将采空区充填，如此可以有效控制采矿围岩的稳定性，提前为地表的塌陷做出预防措施，这样的采矿法还可以防止采矿区的地下水被污染，保证了采矿进行的安全，同时提高作业人员的自身安全[2]。

2.2 提高矿体内矿石的回采率

上向水平分层胶结采矿法可以提高矿石的回采率。因为采矿法使用的胶结充填物，可以有效降低周围环境对采空区的压力，提高矿体的安全性。使用的采矿方式是上向水平分层法，通过分层的方式对矿体进行回采，在保证安全的基础上，如此可以有效提高矿体内的矿石回收率，所以说上向水平分层胶结采矿法是一种优良的采矿方式，在国内使用较频繁。

2.3 降低回采成本

使用上向水平分层胶结采矿法，可以通过提高矿内的分层高度和合理布置矿内的结构，就可以降低回采的工作量，同时减少了回采的成本，直接提高了工作效率。因为是分层采矿，采矿的方式比较规范，将每一层都进行了详细的回采后又及时填充胶结物，不会对回采的工作造成困难，所以说上向水平分层胶结采矿法可以减少工作量，直接影响就是回收成本的降低。

2.4 填充原料价格低廉

上向水平分层胶结采矿法所用的充填材料是水泥或者是砂石配置的凝结物，这些原料来源比较广，对原料的要求不严格，所以不会轻易出现充填材料缺失的情况。因为原料比较普遍，对于稀有物质需求较少。有些矿区的填充物还会使用自己矿区产生的废石进行配置，成为胶结物，所以也是一种经济的充填法。

3 在采矿中充填的目的

3.1 可以保护矿区的地表

因为开采，会造成回采空区，因为压力会对矿区的围岩和地表造成改变，如果不能及时阻止，对作业人员和矿区都会造成危害。所以充填胶结物可以防止压力对矿区地表和围岩造成危害，回采就可以在充填采矿的基础上进行安全作业，保护矿区的安全，也提高了作业人员的安全，保证生产顺利进行。

3.2 降低火灾危害

有些矿体是具有一些特殊性质的，比如自燃性。如果矿体发生自燃，那对矿体造成的危害是无法预估的。但是使用充填矿体可以在一定程度上降低自燃的可能性，保证矿体的安全。

3.3 提高开采的能力

有些矿石生成的位置比较深，但是比较深的土层下是存在地下水的，这对矿石的开采就会造成一定的困难。充填开采法可以通过合理操作，经过充填压制地下水的压力，降低对矿体造成的危害，从而提高开采能力。

4 上向水平分层胶结充填采矿法的应用

4.1 划分盘区

上向水平分层胶结充填采矿法的应用是建立在将矿体划分为盘区的基础之上的。每一个盘区的划分都是有严格要求的，比如每一盘区内必须具备一条合理的采准斜坡路和一条脉外矿石溜井，这是一个盘区基本的条件。但是一个盘区的面积太大，还是会对开采和填充措施的开展造成困难，所以每一个盘区还要根据实际情况进行矿段划分，经过划分后得到的矿段，不管是面积还是遇到的困难都是降低的，因此上向水平分层胶结充填采矿法是在每一个矿段中进行的。

4.2 矿内通风设置

矿内通风状况是判断一个矿是否符合开采的条件，所以在开采前一定要设置好矿内的通风。一般通风结构的设置是在采场的端部进行的，在端部挖掘通风的天井，天井内要设立梯子，方便通风结构的质量。矿内通风不仅为作业人员提供必需的呼吸条件，也可以通过通风井将矿内因为开采而产生的不良气体排出，这些不良气体对于作业人员的自身也是存在危害的，所以通风结构的设置在一定程度上也可以保护作业人员的健康，改善作业人员的工作环境。而且矿体内通风良好，在进行回采填充时，填充物加速硬化，可以及时制止地表带来的压力。

4.3 渗水结构设置

有些矿的产物生成的土层较深，但是较深的土层中也会出现地下水的情况，面对这种情况，矿体内就必须设置渗水结构。对于矿体较浅的也需要设置渗水结构，以保证雨水不会对矿体造成危害。设立渗水结构要根据矿体的实际情况，确定渗水结构的位置。但是一般的渗水结构会设置在矿段的下盘中部，也有的会随着回采架来设置，这样可以更好地保证渗水装置的功能，可以及时将矿体内的水排出，保证矿体的安全。

4.4 设置放矿口和充填小井

在采矿时如果放矿口的面积较大，会影响对大量的矿石的补偿空间和自由面。矿石是通过这个放矿口进行运输的，可以使用机械进行强化的运输，但是出矿后为了保证矿体的稳定性，需要及时的进行充填措施，这个充填措施的实施地点就是充填小井。这个充填小井是通过人工计算后设置的，充填物经过这个充填小井放入矿体分层中进行填充，所以矿口和充填小井是进行上向水平分层胶结采矿的必要设置。

4.5 充填工艺

以山东省内的一个黄金矿山为例，其开始是采用的露天开采，露天开采结束后转为地下开采，在进行露天开采后对采矿情况进行了核算，得出结果采矿损失率是7.3%，贫化率是6.2%，生产能力达到了120t/d。

当采矿达到了-140m时，矿体开始出现一些特殊情况，比如矿体的倾斜角增大，安全性降低，所以再进行上向水平分层填充胶结采矿法时一定要注意每一个程序。这个金矿使用的采矿方式是在每一个矿段中采用后退式的采矿方式，这样可以保证作业人员的安全，在进行采矿后一定要及时充填，防止地表压力对矿体的破坏。

这个金矿使用的填充物是尾砂，由金矿自己制作。在制作尾砂时，只使用经过分级后的溢流部分。尾砂充填时会对矿体产生冲击力，为了降低冲击力，可以在每层中分三到四次进行充填。对于矿体底部的充填需要的材料比较严格，强度需要达到4-5MPa，所以使用的充填物是石灰。

5 结语

综上所述，虽然上向水平分层胶结充填采矿法目前在使用时还是会存在一些问题，但是它的优点却是不可忽视的，所以我们在今后的工作中，需要积极改善其缺点，从而在采矿时发挥其最好的作用。