充填采矿技术在采矿工程中的应用研究

（山西神州煤业有限责任公司 山西 033000）

前言

随着我国工业产业发展水平的日益提升，采矿行业的发展也随之加快，且在长期高强度开采状态下，地表浅层部位易于开采矿产资源正在减少，开采条件更具复杂化，不仅开采的深度加大，同时在开采的难度上也开始提升。此时，为了提升矿产开采效率，有效将充填采矿技术应用于开采作业中，对于采矿压力降低以及采矿工程质量提升均具有助推成效。鉴于此，针对充填采矿技术在采矿工程中的应用这一内容展开深入分析具有重要现实意义。

1.充填采矿技术概念

充填采矿法是指伴随落矿、运搬及其他作业的同时，用充填料充填采空区的采矿方法。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；稀有贵金属或高品位的矿床；有自燃性的硫化矿床；赋存条件复杂的矿床等。由于充填采矿法能够最大限度地回收矿产资源，保护地下、地表环境，特别是近些年来，随着充填材料、充填工艺、管道输送装备和技术的不断进步，充填采矿法在有色金属矿山和贵重金属矿山得到了广泛应用。随着充填成本的不断降低和矿产品价格的持续走高，充填法因其无可替代的优势，在煤矿、铁矿等传统上不宜采用充填法的矿山，应用比重也越来越大。

2.充填采矿技术在采矿工程中的应用分析

(1)削壁充填采矿技术的应用

采矿工程作业中，应用削壁充填采矿技术进行施工时，比较适用于矿体本身比较薄的矿山，此类工程作业中，往往无法设置预留间柱，所以需要通过人工设置混凝土构筑底柱。在回采作业时，需要先行完成矿石开采，随后才能展开岩石开采工作，在落矿之前，还需在矿下填充物之上做好垫层铺设工作，垫层的材料可选用胶皮带或是草袋。进行爆破采矿时，应该设置深度为1m的炮眼，借助电耙完成出矿，随后进行围岩爆破，充填采空区，并将基本的工作空间预留出来。后续的采矿施工中，可循环上述作业过程，直至完成矿块的开采。在应用削壁充填技术进行采矿爆破时，应该做好如下爆破处理：

①先爆破矿体情况。在爆破点进行爆破孔钻点，工具可采用小直径钎头，爆破孔需控制在1-1.5m之间，且孔间间隔控制在0.4-0.6m之间，装药时需遵守隔孔装药原则。

②先爆破围岩情况。提前确认回采空间，确保回采空间处于最小状态。期间，如矿体的倾斜度相对较大时，采场的最小空间应该控制在0.8m以上。

③爆破后，进行崩落的矿石处理时，可以从人工运输或是电耙运输两种方案中选择一种。期间，当采场的空间预留超出1.2m，可以直接将电动铲运设备开到采矿现场完成运输。

④为提升矿石的质量及纯度，还需在充填材料的表层铺设层垫层，常见的垫层主要以混凝土为例，厚度需控制在0.1-0.15m之间，且强度需超出3MPa，目的在于能够支撑矿石崩落的重力。

(2)分段充填采矿技术的应用

采矿工程作业过程中，分段充填采矿技术的应用操作关键点在于“分段”处理，此项技术操作中，需要针对矿下暴露面积较大的部位展开分割处理，促使采矿面能够规划成为具有若干个矩形断面结构的矿面分布形式，借此将暴露面缩小，同时也可进一步促进矿区中不稳定位置的充填工作及回采工作质量提升。

例如，某矿区在应用分段充填采矿技术作业时，充分将采矿中段进行了划分，划分后需确保每一个“小中段”之间的高度差相近，例如某矿区在进行采矿中段划分时，每一“小中段”之间的差距不超出10m。随后针对各个划分完成的中段执行开采工作，并按照采场所规定的采矿工作推进流程及深度标准，执行相关采矿施工，期间，为了确保充填及回采两项作业内容能够实现交叉运输作业目标，需要在矿下巷道内做好出矿及凿岩施工，随后将矿石及填充物从矿下运输出去。某采矿工程在作业中，选用的是CT-500HE型号的电动铲运设备，该设备的使用，能够大幅度降低矿下作业人员的工作量，从而提升采矿工作效率。当矿下的采矿作业环节基本结束后，需要立即开展采矿充填工作，某矿区作业时选用的充填材料为胶结物，在进行矿内顶板的充填时，充填设备选用了推卸式铲运机，最终实现了整个采矿过程的机械化作业目标，最终提升采矿工程生产效益。

(3)上向分层充填采矿技术的应用

上向分层充填采矿技术也被称之为干式充填采矿技术，技术应用时，主要操作特征在于按照自下而上的开采原则完成矿产开采工作，即每次完成一层的开采工作，直接推进该开采层的充填作业流程。该项技术应用后，会在充填施工的同时，在矿下配置相匹配的行人井、排水井及放矿井。一般而言，采矿工程施工中应用上向分层充填技术，在进行矿块布置形式的选择时，主要以两种为主，一种以沿着走向进行矿块布设施工，此种布设方式，比较适用于矿内本身的矿石及相连接的围岩稳定性较佳的采矿环境中，期间，此种方法比较适用于矿体厚度不超出15m的矿下作业条件。另一种是沿着矿块切走向进行布设，其比较适用于矿石及相关联围岩本身的稳定性能较差的矿山中，此种方法比较适用于矿体厚度超出50m的矿下作业条件，在具体的布设工作开展中，需在矿内设置两排矿房，且要求矿房与矿体保持垂直方向关系，最后在矿房之内，按照矿体的走向预留出相应的纵向矿柱，促进上向分层充填施工技术应用。

(4)下向分层充填采矿技术的应用

应用下向分层充填采矿技术进行采矿作业时，需针对矿体本身的稳定性及围岩的稳定性进行调研，此项技术更加适用于稳定性极差的采矿现场，借助下向分层填充的方式完成采矿作业流程。在具体的矿体回采施工中，需要在矿体工作面之上建筑三种矿井，分别是运输井、人天井及矿石溜井，其中，矿石溜井主要被应用在于实现矿石从上部运输到下部的矿内巷道中，而运输井则主要被应用在将充填物质运输至矿下采空区的过程中。例如，某采矿工程在采矿期间，利用下向分层充填采矿技术作业时，依照从下往上的采矿顺序完成回采了充填两项作业流程，期间，进行分层时，采用了倾斜10-15°分层方式，并在回采前，将矿石溜井、巷道及人天井之间做好连通施工，且回采起始点设置在切割巷道位置。

3.充填采矿技术在采矿工程中的应用前景探讨

经过几十余年的发展和进步，现阶段充填采矿技术已经发展成为我国采矿工作开展过程中的核心技术种类，不仅为矿山开采企业的生产提供技术保障，同时对于企业的经济效益增长也起到了显著的促进作用。随着时代的发展和进步，充填采矿技术也需同步做好相应的技术更新工作，将实际采矿工作推进中所呈现出的问题一一提炼出并解决后，还需就出现的问题及解决方案进行综合性整理和规划，促使其形成矿产开采工程质量提升可借鉴的典型性资料。未来的充填采矿技术应用中，应该充分就现有的采矿运输设备进行研制，同时还应积极引进机械自动化的充填设备以及智能化的采矿调度运行监管系统，最终提升采矿智能水平。

4.结束语

综上所述，在我国采矿行业发展的过程中，充填采矿技术属于采矿工程作业中的主力技术模式内容，该项技术的使用，不仅有利于矿石贫化率的降低，同时在采矿期间对于矿产周边的围岩稳固性提升也能够发挥重要助推效果。此外，由于矿山开采工作属于一项长期性作业项目，整体作业周期相对较长，且随着开采的推进，矿床的深度也会随之增加，此时对于充填采矿技术的运用要求及标准也必然会越来越严格。对此，除开现有技术应用以外，还需不断做好新技术的研发工作，充分与国家倡导的生态生产理念相融合，最终在保障矿山工程效益的同时，也能够为生态环境保护奠定基础。