上向分层充填采矿法
充填采矿法
（二）下向分层充填法
（三）分采充填采矿法
适用条件及特点：极薄（0.3~0.4米以下）高品位和贵 适用条件及特点：极薄（0.3~0.4米以下）高品位和贵 重矿体，矿石和围岩分别回采，采下矿石运出后，开 掘围岩充填采空区，并为继续作业的平台。 结构参数：阶段高度30~50米，矿块长25~30米或 结构参数：阶段高度30~50米，矿块长25~30米或 50~60米。 50~60米。 采切： 采切：脉内阶段运输巷道，天井，溜井，拉底巷道， 漏斗。 回采： 回采：自下而上水平分层回采，松动爆破，电耙出矿， 崩落围岩，充填，铺设地板垫层和溜井。 优缺点评述： 优缺点评述：贫化率低，便于在采场内进行手选矿石 和地压管理，适应性广。但是生产能力低，回采工艺 复杂，采矿成本高，不易实现机械化。
充填采矿法
（一）上向分层充填法
适用条件及特点： 适用条件及特点：矿石价值高，中稳以上，地表需保护的倾 斜和急倾斜矿体。矿块划分为矿房矿柱，两步骤回采，矿 房划分水平分层，自下而上逐层回采，同时向上逐层充填 采空区。 结构参数：阶段高度30~60 30~60米，矿体厚度小于10~15 10~15米时， 结构参数：阶段高度30~60米，矿体厚度小于10~15米时， 矿块一般沿走向布置，矿房长30~60米，有时可达100米以 矿块一般沿走向布置，矿房长30~60米，有时可达100米以 上，矿块垂直走向布置时，矿房长度即矿体厚度，一般50 上，矿块垂直走向布置时，矿房长度即矿体厚度，一般50 米内，宽8~10米。矿房间柱6~8米，顶柱4~5米，底柱5 米内，宽8~10米。矿房间柱6~8米，顶柱4~5米，底柱5米。 采切： 采切：阶段运输巷，穿脉巷道，行人滤水井，溜井，拉底巷 道。 回采： 回采：自拉底水平向上逐层进行。浅孔落矿，电耙出矿，胶 结充填。
上向分层充填采矿法的采准及回采工艺
世上无难事，只要肯攀登上向分层充填采矿法的采准及回采工艺（1）采准。
脉内采准系统：通常从脉外运输巷道掘进穿脉巷道，自穿脉巷道上掘脉内中央天井，将运输水平与上阶段通风巷道相通，作为运送人员、材料、设备和通风的通道；大型长采场中，在中央天井两翼设置通风井；自运输巷道布置两条以上顺路溜矿井和顺路人行滤水井。
对于走向很长而规则的薄矿体，可布置脉内斜坡道，它是在回采过程中形成的。
在两步回采的厚矿体，往往共用顺路溜矿井和人行滤水井以及回风天井，从而降低了采准费用。
脉外采准系统：在采用无轨设备的上向分层充填法中，有脉外斜坡道或脉外设备井的采准系统。
该斜坡道自阶段巷道掘进，或从地表下掘，供人员、材料和设备进入盘区或采场，斜坡道经各分段巷道、分层联络道与回采工作面沟通。
斜坡道坡度为10～15%，少数为20%，弯道半径15～20m；分段巷道之间高度8～15m，分层高3～4m。
顺路脱水井和通风井布置在脉内。
采用电耙出矿，溜矿井间距受耙运距离限制，一般为30m 左右；采用无轨自行设备出矿时，溜井间距达80～120m。
溜井布置在充填体内或脉外，金川二矿区和凡口矿用ф1.5m和ф2.0m天井钻机钻进溜井。
顺路溜矿井支护结构有木框、混凝土预制构件、混凝土和钢溜井等。
木框支护木材消耗多，使用寿命短；混凝土预制构件人工架设劳动强度大；浇灌混凝土和钢溜井支护应用广泛，直径一般为1.6～2.0m，可放出矿量10～15 万吨。
随着无轨设备的广泛应用和阶段高度的增加，采用脉外溜井较多，溜井直径2.0～2.4m，布置在矿体下盘较稳固的围岩中，矿石通过量20～30 万吨。
（2）人工底柱及切割工作。
采用上向分层充填法的矿山一般矿石品位较高，为提高矿石回收率，减少底柱损失，及为下阶段回采顶柱创造条件，可采用人工底柱。
人工底柱有尾砂胶结假底（亦铺设一层金属网或钢绳）、混凝土假底和钢筋混凝土假底几种形式。
通常将底柱。
上向分层充填采矿法教学教材
§3 机械化上向水平分层充填法
缘由：为了适应凿岩台车、铲运机等无轨 自行设备的高效率和运行的灵活性，上向 分层充填法在采场结构、采准布置等方面 发生了较大的变化。
主要特征：沿走向布置采场时，采场的长 度增大；垂直走向布置采场时，采用盘区 式回采单元，即将若干采场组合成一个大 的回采单元。要求开掘采场斜坡道，以便 自行设备进入各个分层。
缺点：-劳动强度大；-生产效率低；
-劳动条件差；-充填料不平整。
适用条料进行充填回采。
§-1 上向倾斜分层干式充填法
见图1-1
图1-1
§-2 常规设备上向水平分层充填法
特点：将矿块划分成规则的矿房和矿柱， 第一步用水砂充填或胶结充填回采矿房， 待若干矿房或全阶段矿房采完后，第二 步回采矿柱。自下而上分层回采矿房， 崩落的矿石落在充填体上，采用电耙运 至溜矿井放出。矿房采至最上一个分层 时，进行接顶充填。充填体的强度、压 缩沉降率、接顶好坏是选用本充填法的 关键。
§3-1 沿走向长采场上向水平分层充填法
参数：当矿体厚度小于10-15m时，沿走向 布置采场，采场长度为100-300m，最长可 达800m，采场宽度为矿体厚度，阶段高 60-80m，底柱高6m。（如图3-1）
采准工艺：沿矿体走向，在下盘或上盘围 岩中开掘螺旋式或折返式斜坡道，斜坡道 在垂直高度方向上间隔3-4个分层高度开 出口中，采用指状分层联络道进入各分层 采场。（图3-2）每个采场布置一个充填 井，一个溜矿井，两个滤水井。
混凝土隔墙的作用，主要是为第二步回采间柱创造良好的 回采条件，以保证作业安全和减少矿石损失与贫化。
为防止崩落的矿粉渗入充填料以及为出矿创造良好的条件， 在每层充填体的表面铺设0.15-0.2m厚的混凝土底板。 1天后即可在其上凿岩，2-3天后即可进行落矿。
上向分层充填采矿法
一、采矿方法分类二、充填采矿法三、刘塘坊铁矿北部区域采矿：（一）矿体特点初步资料：中钢集团安徽刘塘坊铁矿，设计生产能力原矿150万吨/年，矿石总储量4280万吨，其中低贫矿石量（333类）210.5万吨。
地层属上太古界吴集组，主要是片麻岩类岩石，以强混合岩化斜长片麻岩、含石榴石黑云斜长片麻岩为主，其次还有黑云角闪片岩，长英质变粒岩。
地层产状平缓略向东倾，构造平台与构造斜坡联合形成膝状弯曲，形成膝状挠曲构造。
刘塘坊矿床共发现大小铁矿体24 个，编号3～26。
其中3 #赋矿层位最低。
其中3 #矿体规模最大，为主矿体，12 号次之，4 #规模第三，其它为小矿体。
目前井巷揭露及井下钻探显示：矿体厚度较薄，多在3至6米，个别段厚度在20米以下，多为平行矿体，矿体受断层影响较大，连续性较差，受剧烈地质构造矿影响，部分接近矿体围岩破碎。
矿体倾角8°至30°，多在10°至20°左右，局部矿体离层，个别矿层挤压为粉状，对全矿采切施工、回采工作造成很大困难。
目前可采矿量偏少。
（二）采矿方法变化：2012年5月北部区域采矿合同签订后，根据-400m水平北部区域矿体特点，结合业主生产计划需要，-400m水平矿体7#至9#穿脉3#确定了分段中孔凿岩分段出矿分段房柱法，布置见下图：与此同时，-500m水平1#穿至4穿3#矿体也是分段房柱法回采，布置类似。
2012年9月开始采准施工，10月开始中孔凿岩，11月中旬开始中孔爆破，回采中，因矿体情况变化与原资料出入较大，矿岩控制不是太理想，后期采场顶盘破碎整体性较差，顶盘围岩垮落严重，采场内塌落围岩压矿石现象严重，后期实测采场顶板塌落多大9米以上，且无法控制。
随着后期各处沿脉及钻探显示，全矿已探明的矿体多为缓倾薄矿体，多在10至20度之间，且连续性较差，分段房柱法不适用。
2013年初，针对以上情况，全矿尚未回采地段及分段房柱法首分段以外的矿体采矿方法均调整为上向分层充填采矿法，具体来说应为脉外采准布置的点柱上向水平分层房柱法，具体布置：99709（三）点柱上分层充填回采方案脉外采准、溜井布置方案，采场沿走向布置，3#矿体按照原3#、4#、5#、6#穿脉划分采场，首分段高度为12.5米，其上各分段高度均为15米，矿体下盘水平距离60米左右布置-500~-400m斜坡道一条，各分段在矿体下盘50米左右布置脉外巷一条，脉外巷与斜坡道由分段联巷沟通，每个采场通过采场联络巷（±15%）与各自采场已形成的空区相通，作为人员、设备运行及出矿通道，溜井布置在下盘穿脉内，溜井上口在各自分段脉外巷附近，这样采场矿石通过汽车经采场联络巷、脉外巷、溜井联巷倒入溜井进入-500m运输系统。
上向分层充填采矿法的特点及方案
世上无难事，只要肯攀登上向分层充填采矿法的特点及方案上向分层充填法是自下而上分层回采，每分层先采出矿石，而后填入充填料，以支撑采空区两帮和作为工作平台。
该方法为工作面循环作业，凿岩爆破、出矿、充填和护顶完成一个循环后，进行下一分层的循环；回采空间和范围可以控制，人员、设备在暴露的顶板下工作，需有效地控制顶板；可以用任何充填材料进行充填。
该方法一般适用于矿石稳固、围岩不稳固的倾斜和急倾斜矿体，能适应形态不规则、分枝复合变化大的矿体。
除点柱式外，矿石的损失率、贫化率低，是一种适应范围广的充填采矿法。
据国外85 个充填法矿山统计，上向分层充填法采出的矿石量占充填采矿法总产量的38.3%；该法在我国充填法中占60%以上。
上向分层充填法按分层倾角，可分为水平分层充填法与倾斜分层充填法。
目前国内外应用较为普遍的是上向水平分层充填法。
倾斜分层充填法仅在使用干式充填材料的某些矿山中采用。
图1 为连续回采的倾斜分层充填法。
倾斜分层的优点在于出矿和充填可以借自重完成。
图1 倾斜分层采矿法a-充填阶段;b-落矿阶段;1-自行矿车;2-垫板;3-无轨装运设备上向水平分层充填法按采场结构、工作面形态和工艺特点，分为沿走向、垂直走向和点柱上向分层充填法三个基本方案。
[next] （1）沿走向上向分层充填采矿法。
该方案结构特点是：沿矿体走向一定的长度或整个矿体的走向长作一个采场，可以实现回采工作的平行作业，以便充分发挥设备效率，提高矿石回收率。
它适用于厚度在10～15m 以下的矿体。
采场宽为矿体厚度，采场长100～300m，最长达800m。
图2 为红透山铜矿沿走向上向水平分层充填法。
图2 红透山铜矿沿走向（长采场）上向分层充填法1-风井;2-脱水井;3-溜矿井;4-提升井;5-斜坡道;6-充填隔墙;7-排水管;8-脱水塔;9-崩落矿柱;10-上向炮。
上向分层进路胶结充填采矿法采矿
上向进路充填采矿法说明上向进路充填采矿法是一种自下而上，以巷道掘进的方式进行回采，在进路掘至设计位置后并进行充填的采矿方法。
它是在每一水平分层布置若干条进路，按间隔或逐条进路的顺序回采，整个分层各条进路回采充填后，再回采上分层进路。
因在原岩下作业，要求矿岩较稳固，在巷道拉开后，顶板不会垮塌。
上向分层进路全尾砂胶结充填采矿法，对整个采场而言，以分层方式由下向上逐层回采，每分层划分成若干进路。
以进路为单位回采与充填，各进路间隔回采，采后胶结充填，待一期进路充填养护足够时间之后，再回采二期进路。
整个分层各采场进路回采充填后，再回采上分层进路。
该法的主要优点：（1）适应性强，对形态复杂和产状变化大的矿体，能有效进行回采。
（2）回采进路顶板暴露面积较小，一般只需锚杆或金属锚网护顶，就能保证回采作业的安全。
（3）回采工作可同时在多条进路内进行，实现凿岩、爆破、支护、出矿和充填等工序平行交替作业，提高了无轨自行设备的效率和采场生产能力。
（4）矿石回采损失率和贫化率低，资源回收率高。
（5）由于每条进路回采后，都及时进行了充填，有效地控制了顶板暴露面积与暴露时间。
该法的主要缺点：（1）采场为独头巷道型通风，通风效果相对较差。
（2）进路充填需进行接顶，充填工作复杂。
（3）进路胶结充填，采矿成本较高。
（4）采场采用浅孔凿岩爆破，采场生产能力不高。
IV号岩体1830中段：采场布置与结构参数：中段高度为60m,采场宽为矿体水平厚度，长为矿体走向长度，分层高度3m。
进路沿矿体走向布置，长为矿体走向长度，宽为3〜4m采准切割：根据现有工程布置和矿岩稳固性采准工程布置在矿体侧翼。
主要的采切工程有：1830水平有轨运输巷，溜井、人行措施井，溜井联络巷，人行井联络巷，分层联络巷，73线通风上山（充填回风井）。
其中溜井口通过锚杆焊接钢轨做为挡板，充填前采用钢筋混凝土封堵，封堵长度大于2m。
回采工艺：回采顺序为自下而上逐层进行。
分层联络巷垂直矿体走向布置在矿体侧翼，分层联络巷规格为3mx2.6m （宽X高），进路垂直分层联络巷布置，进路规格为3~4mX3m,（断面为9〜12m2）,进路回采为隔一采一凿岩采用YT-28型凿岩机凿岩，炮孔深度2.3m,布孔见炮孔布置图。
盘区机械化上向水平分层充填采矿方法的实验与运用
盘区机械化上向水平分层充填采矿法的实验与运用负220m中段作为鸡冠嘴矿区的主要供矿中段，经过三年多的采供矿工作，急倾斜矿体逐渐减少。
目前30-1采场大量供矿已经结束正在回采底柱，31-1和Ⅱ3-3采场供矿即将接近尾声，33-1采场开始大规模供矿，32-1和Ⅱ3-4采场正在准备阶段。
剩余矿体多为倾斜或缓倾斜矿体，不适应大规模的中深孔落矿，为维持中段的生产能力，必须对倾斜缓倾斜矿体进行开采，配合中深孔落矿采场进行供矿。
-220m中段倾斜缓倾斜矿体主要在Ⅱ2矿体，首先对该矿体24线以西部分进行开采实验。
一、开采技术条件Ⅱ2矿体在25A线以西呈尖灭状, 尖灭点超过25线约15米,该部分矿体整体向西南侧伏,侧伏角约25度。
在25A线矿体向北突出，呈长舌状。
矿体倾角从24线至25线逐渐变缓，倾角最大80度，最小约40度。
矿体为金铜复合矿体，整体稳定。
上盘围岩为稳定的大理岩，下盘为透辉石矽卡岩，不稳固，极易塌落。
矿体为厚大矿体，形状极不规则，水平厚度最大67米。
地质提交矿量约25万吨，地质品位：Au2.48g/t、Cu0.93%。
二、开采方案的选择根据采矿车间现有的设备，生产能力，管理水平等情况，要求选择一种能满足采矿车间实际情况的采矿方法：（1）要安全可靠、结构简单、生产组织容易、施工方便；（2）要利用车间现有的铲运机设备出矿，避免人工出矿，以满足生产的需要；（3）要损失贫化率低，生产效率高，采准工程量少且工程尽量布置在矿体中，减少废石量。
要满足上述要求可供选择的采矿方案有两种：（一）采用盘区机械化上向水平分层充填采矿方案；（二）对24线至25A线急倾斜矿体采用目前使用较为成熟的铲运机出矿中深孔落矿的阶段矿房嗣后充填采矿法，25A线以西倾斜矿体采用人工出矿的上向水平分层充填采矿法。
经过分析比较，第二种方案存在明显的缺点：（1）下盘围岩为不稳定的矽卡岩，铲运机出矿巷道若布置在矽卡岩中必须对全部巷道进行混凝土浇拱支护，工程量大、安全条件差且施工效率低；若布置在矿体中必定留下大量的底柱给回采带来困难且损失较大；（2）采用阶段矿房嗣后充填采矿法围岩暴露面积较大且中深孔爆破，极易使下盘围岩塌落造成矿石大量贫化；（3）对倾斜矿体采用水平分层充填采矿法，必须在25线施工人行井、溜井和大量的分层出矿联道且均为废石工程，人工出矿运距较长且效率很低。
上向水平分层干式充填采矿法矿块构成要素
世上无难事，只要肯攀登
上向水平分层干式充填采矿法矿块构成要素
（1）矿块布置方式
矿块布置方式分为沿走向和切走向两种。
①沿走向布置当矿石与围岩比较稳固的条件下，矿体厚度又不超过1015 米时，采用沿走向布置。
②矿块切走向布置--矿体厚度＞10～15 米时，用切走向布置。
（由所给尺寸可看出，此数值比空场法要小。
因为围岩不稳固，允许暴露的面积小，因而以10～15 米为界）。
（2）矿房长度
矿房的长一般宜控制在50 米以内。
如果矿体厚度超过50 米，则在矿体的垂直走向方向上布置两排矿房，在两排矿房之间留沿走向的纵向矿柱。
（3）阶段高度
①阶段高度一般为30～60 米（常用的是35～45 米）
②阶段高度过大，在生产中会产生一些困难，如：当矿体厚度不大，而矿体倾角变化大时，会引起架设流矿井的困难；当矿体很厚，出矿量很多时，溜井下部磨损大，维护困难。
（钢溜井可通过10～15 万吨矿石，予制混凝土溜井一般达不到10 万吨矿石）。
[参数]阶段高度大，则回采速度慢，当回采上部分层时，矿石的稳固性降低。
对于阶段高度的取值方法：①当矿体倾角比较大，倾角和厚度变化不大，矿体、轮廓规则时，采用较大的阶段高度；②当矿床勘探类型越高时，阶段高度可以取的越小。
（4）矿房的水平暴露面积。
上向水平分层充填采矿法的优化
底部支撑不够
由于采场底部支撑不够，容易导致采 场发生沉降和变形，进而影响采矿安 全和效率。
04
优化方案
采场结构调整பைடு நூலகம்
采场形状优化
将传统的长方形采场调整为梯形或扇形 ，以减少采场两端废石量，提高充填效 率。
VS
采场尺寸调整
根据实施方案，预测充填采矿法可能带来的经济效益，包括提高 资源利用率、降低成本等。
社会效益预测
预测充填采矿法可能带来的社会效益，如减少对环境的影响、提 高安全生产水平等。
可能遇到的风险及应对措施
技术风险
充填采矿法可能存在技术难题，如充填体强度不足、稳定性差等问 题。应对措施：加强技术研发，提高充填材料的性能和稳定性。
虽然上向水平分层充填采矿法是一种高效、安全的采矿方法，但在实际应用中 仍存在一些问题，如充填材料的制备和运输成本较高、充填体强度和稳定性有 待进一步提高等。
02
未来可以进一步研究充填材料的制备和运输技术，降低充填成本，提高充填效 率和质量。
03
同时可以研究更加先进的充填工艺和技术，提高充填体的强度和稳定性，进一 步降低采矿成本和风险。
根据矿体厚度和采场生产能力，合理调整 采场尺寸，以充分利用采场空间，提高充 填效果。
改进充填工艺
充填方式改进
采用分段充填方式，将采场分成若干段，逐段充填，以减少 充填时间和材料消耗。
充填材料选择
选择高强度、低成本、环保的充填材料，以提高充填体强度 和稳定性。
选择高强度充填材料
高强度水泥
选用高强度水泥作为充填材料，以提高充填体的早期强度和长期稳定性。
上向进路(分层)充填采矿法在淮北矿区的应用
现
代
矿
业
Ｊ ｌ ．２ ２ ｕｙ ０１
Ｍ ０ＲＤＥＮ Ｉ ＮＧ Ｍ ＮＩ
总 第５９ １ 期 ２ １ 年 ７ 月第 ７期 ０２
上 向进 路 （ 分层 ） 填 采 矿 法 在 淮北 矿 区 的应 用 充
刘
（ 淮北市 东鑫矿业有 限公 司）
一
石成分简单 ， 以磁铁矿为主； 大部分矿床围岩地层为 寒 武 系 ， 石成 分 复杂 ， 矿 以铁 铜矿 为 主 ， 含有 金 、 并 钼 等其 他 有益 元 素 ， 体 分叉 侵入 ， 岩 多层 成 矿 ， 矿体 产
于燕 山 中期 石 英二 长 闪长玢 岩与 寒武 系 中上 统 内接
１０ｍ 以上 ， ０ ｌ ８ 一１０ Ｉ 以下 矿 体 围岩 稳 固性 相对 Ｉ
一
庄、 楼、 刘 秦楼 和杨 桥孜 等 矿 区 ， 除吴 窑矿 区外 ， 隐 均 伏 于第 四系之 下 。成矿 特点 均属 接触 交代 型矽 卡岩
型矿床 ， 铁矿品位一般较 高 ， 部分矿 区伴 生铜、 、 金
方 面加大 了生 产探 矿 力 度 ， 行 矿 床 整体 开 采 方 进
案 布置 ， 采用 采探 结 合 ； 一 方 面不 断 总 结 经验 ， 另 模
刘 铭 （９ ７ ） 男 ， 总工 程 师 ，３ １５安 徽 省 濉 溪 县 四铺 乡 １６ 一 ， 副 ２５１
归 华 北 陆块 ¨ ， 接触 交 代 矽 卡 岩 型 矿 床 。第 四系 Ｊ属
厚７ ０～１０ｍ不 等 ， 分 矿床 围岩 地层 为奥 陶 系 ， ２ 部 矿
改造建 立 了选厂 和 尾 沙充 填 系统 ， 以进 路 分层 充 填
采 矿法 为 主 。 （ ） 铺 、 庄 矿 区 矿 体 赋 存 较 浅 ， 般 在 ２ 三 陈 一
上向水平分层充填采矿法(实用)
二、矿床开拓
矿床开采步骤
矿床开采分为开拓、采准、切割和回采4 个步骤。并依次进行。—采 掘并举，掘进先行。 开拓工程
从地表开掘一系列巷道通达矿体，以形成从地面到阶段水平的提 升、运输、通风、排水及动力供应等完整系统，称为矿床开拓。 开拓巷道：主井、副井、主溜井、主充填井和排水井；石门巷、井底 车场、阶段主运输巷道、专用通风平巷、排水平巷和充填平巷；井下 主要变电所、主要水泵房和主要信号硐室等有关附属工程。
充填站的砂仓
经水力旋流器分
级、沉砂处理，粒度在+200目及以上的分级尾砂贮存于砂仓
重
量浓度为50%～60%的充填料浆沿充填管路经采场的充填井流入采场。
充填后，采场的空间高度应控制在2.2米左右。
五、降低损失贫化的措施
根据采场稳固情况削减矿柱。 分层出矿完毕后要及时清理粉矿、边角残矿，经验收合格后方可进 行充填。 回采中产生的毛石充填在采场中；严格控制好上下盘边界。 出矿过程中，严格控制充填尾砂混入量。 确保夹石有效剔除。 严格矿毛标识制度，严禁矿毛混倒。
三、采准与切割工作
1、采准工程 ➢ 矿体下盘施工一条斜坡道。 ➢ 斜坡道内施工二至三层分段巷。 ➢ 中段各个穿脉内分别布置两条顺路人行井和两条顺路溜矿井以服务于各 采场。 ➢ 每个盘区布置一至两条通上部中段的通上天井，作为采场通风、管道架 设及通上人行出口。
三、采准与切割工作
2、切割工程
➢ 矿体下盘施工 切割沿脉巷，作为 铲运机调度通道。 ➢ 自沿脉通道内每 隔一定的距离施工 上下盘拉底穿至矿 体的上下盘边界. ➢ 拉底工程施工结 束后可进行全面扩 底。
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四、回采充填工作
3、回采技术要求
• 通风、排险。 • 夹石剔除。 • 锚杆支护、木支护 、锚网支护。 • 削减矿柱。 • 探空探水眼。
盘区机械化上向水平分层充填采矿法.doc
盘区机械化上向水平分层充填采矿法1.1 采场结构参数盘区垂直矿体走向布置，60ｍ长为一个盘区，盘区划分为6个采场，采场宽度为10m,厚度为矿体的水平厚度，高为中段高度60m，底柱高为8ｍ。
尾砂充填，水泥尾砂料浆胶面，不留间柱和顶柱，分层高度5.0m。
1.2 回采工艺1.2.1 采准与切割采用下盘脉外斜坡道、脉外溜井联合采准方式。
从脉外斜坡道每隔10.0m垂高向矿体掘进分段联络道和下盘分段平巷，然后从分段平巷沿采场中心线方向掘进分层联络道到达矿体，并布置脉外溜井将中段运输巷道与各分段平巷联通，同时在采场中央掘进充填回风天井，与上中段回风巷道相通。
分层回采从联络道人口处开始，首先沿采场中央自下盘向上盘方向压顶落矿，形成6～8m宽度的切割槽至采场上盘边界，然后再从切割槽向两侧连续压顶落矿，当矿体为多层时，先采上盘矿体，最后采下盘矿体，直至本分层采完为止。
1.2.2 凿岩爆破采场凿岩主要采用芬兰汤姆洛克公司ERCURY 1F D4-E50全液压凿岩台车钻凿水平浅孔，以7655气腿式凿岩机辅助修理边界。
采用2#岩石炸药多段毫秒微差顺序光面崩矿工艺，即在微差爆破同时，对于周边孔采用光面爆破参数装药，与落矿孔同时滞后起爆，以减少爆破对采场顶板和矿柱的破坏。
炮孔孔径为40mm，孔深3.8m ,通过爆破参数优化正交试验，采用的爆落矿爆破参数为孔距1.1m，排距0.8m，装药系数0.8；边孔光面爆破参数为孔距0.6m，光爆层厚度0.7m，装药线密度0.20kg/m。
1.2.3 采场通风采场通风一般情况下采用控制主导风流实现工作面通风，新鲜风流从中段平巷经斜坡道、分段平巷、分段联络道进人采场工作面，污风则从采场通风天井回至上中段回风系统排出，必要时则在采场工作面或回风天井上部安设局扇，对污风实行强排。
1.2.4 采场出矿崩下矿石采用国产CYE-1.5型电动铲运机与CA-8型地下卡车联合搬运至盘区脉外溜矿井，或由铲运机直接将矿石搬运至采场顺路溜井中，由下部中段运输平巷装入4m3底卸式矿车。
上向水平分层充填采矿法优化分析
上向水平分层充填采矿法优化分析发布时间：2023-03-15T03:17:04.292Z 来源：《科技潮》2023年1期作者：依力尔·阿迪里[导读] 该方法在进行回采时施工人员进行空区回填工作，这样可以有效防止作业区出现塌陷，不会造成滚石滑落情况，可以确保回采工作顺利进行。
西部黄金克拉玛依哈图金矿有限责任公司 834000摘要：随着社会经济的不断发展，采矿技术需要进行优化创新，由于采矿作业具有危险性能，需要加强安全措施，避免出现矿体破坏情况，积极优化向上水平分层充填采矿法，以此促进采矿作业顺利向前发展。
关键词：上向水平分层充填采矿法；优化应用；地下金矿前言：向上水平分层充填采矿法是比较常见的采矿方法之一，这种方法需要进行人工操作，该方法在进行回采时施工人员进行空区回填工作，这样可以有效防止作业区出现塌陷，不会造成滚石滑落情况，可以确保回采工作顺利进行。
一、上向水平分层充填采矿法的基本概述上向水平分层充填采矿法需要结合实际填充材料以及运输途径完成工作。
不仅如此还有其他填充方式，如干式充填法这种方法最早，可以在作业现场利用废石进行回填工作。
还有水力充填方法，通过水力进行运输，碎石有效填充到采空区。
上向水平分层充填采矿法需要应用凝胶材料进行回填，例如应用胶结物，这些材料具有一定强度，能够实现各种运输方式，施工人员可以结合实际情况进行选择。
二、上向水平分层充填采矿法的基本优势特征（一）提高采矿安全性上向水平分层充填采矿法可以采用机械以及水利两种不同运输方法，这样可以将其材料有效运输到采空区。
通过这种方式，能够有效提高采矿区域的安全性，避免出现地表塌陷问题，同时也能避免出现水下污染情况，促进采矿作业安全运行，提高作业人员的施工安全力度。
（二）提高矿石回采率上向水平分层填充采矿法能够有效提高回采率，主要因为胶结充填物体，能够有效降低采空压力，有效提高整体矿体的安全开采性。
不仅如此，使用该方法还能进行分层回采工作，这样能够有效提高作业人员的安全性，同时也能提高矿石回采性。
上向分层充填采矿法实际运用的综合分析
一
采用的充填料和输出方法不同， 叉可分为干式充填采矿法、 水力充填采矿法和 胶 结充填 采矿法三 种 。本 文重点 阐述上 向分层胶 结 充填 采矿 法的构成 要素及
具体 实 际应用 。 １方法 概述
这种方法一般将矿块分为矿房和矿柱， 第一步回采矿房， 第二步回采矿柱。 回采 矿房 时 ， 向上 水平分 层进 行 ， 自下 随着 工作 面的 向上推 进 ， 逐步 充填 采空 区 ， 留出继 续上采 的工作 空间 ， 并 充填 体维护两 帮 围岩 ， 作为上 采 的工作平 台。 崩落 的矿石 落在 充填 体表 面上 ， 械的方 法将矿石 运至 溜井 中。 用机 矿石 回采到 最上 面分层时 ， 进行接 顶充填 ， 矿柱则 在采完若干矿房 或全 阶段 采完后 ， 再进行 回 采。 回采矿房 的充填方 法一般 采 用水力 充填和胶结 充填两 种 ， 干式充 填方法
上向水平分层干式充填采矿法回采工作
世上无难事，只要肯攀登
上向水平分层干式充填采矿法回采工作
回采工作一般是按分层进行的，每采完一层，就充填一层，使工作空间始终2.0～2.2 米左右的高度。
这样每采充一次便形成一个工作循环。
每一分层的回采作业是相同的。
每一个工作循环包括：薄矿、撬毛、运搬矿石、充填、浇注混凝土隔墙和底板，加高溜矿开和顺路天井等。
由此可见，缩短一个回采循环时间，即可提高充填法技术经济效果。
（1）薄矿的分层高度--目前国内主要用浅孔崩矿，分层高度少为1.5～2.0 米。
如果用中深孔崩矿。
则分层可达4-5 米，或可采用两次以致多次浅孔崩矿，逐步形成。
加大分层高度有优点，也有不足。
1）优点：①可减少辅助作业量，（如清场、浇注工作，吊迁设备等）
②可提高劳动生产率和采矿程度，降低采矿成本。
2）缺点：①撬毛工作困难：因采空区的空间高达6-7 米，工人观察，检查顶板困难。
处理浮石也难，故安全性差。
②岩用中深孔薄矿，则必然增加大块，增加了破大块工作量，影响电耙出矿效率。
且污染空气。
③若用人工浇注隔墙时，则由于隔墙高度增大，造成浇注工作劳动强度大，困难显著增加。
在条件许可情况下，可以采用高分层回采。
采用高分层的必要条件和应采取的措施是：
a）矿石和上盘围岩很稳固；
b）有自行式升降台，可随时检查顶板和处理浮石；
c）有输送混凝土浇注隔墙的机械设备；。
上向水平分层充填采矿法的优化研究
合理划分采场范围
根据矿山实际情况，选择合适的充填材料，提高充填效果。
选择合适的充填材料
通过对采矿工艺流程的改进和优化，降低采矿成本和劳动强度。
优化采矿工艺流程
采用现代测量和监测技术，对采场进行实时监测和控制，确保采场安全。
加强采场监测与控制
优化方案实施步骤
了解矿山的地质条件和矿体形态，为采场设计提供基础数据。
对采矿方法的能耗、材料消耗、安全性和环境保护等方面进行了全面的评估，并提出了相应的改进措施。
建议未来研究可以进一步拓展采矿方法的优化范围，加强设备研发和充填材料研究，并注重生产组织和环境保护等方面的综合研究，推动采矿工业的可持续发展。
研究不足与展望
虽然上向水平分层充填采矿法的优化取得了一定的成果，但在某些方面仍存在一些不足之处，例如设备投入、充填材料选择和生产组织等方面仍有改进空间。
充填材料
上向水平分层充填采矿法的工艺流程
凿岩爆破
在分层上凿岩爆破，形成待充填的空区。
划分分层
根据矿体厚度和采矿需求，将采空区划分为多个分层。
充填材料制备
将尾砂、废石等工业废料按照一定比例混合制备成充填材料。
充填夯实
对充填后的采空区进行夯实，确保充填体稳定。
充填输送
将制备好的充填材料通过管道输送到采空区。
发展方向与重点
THANKS
感谢观看
对矿山进行详细的地质勘察
设计采场布局方案
制定采矿工艺流程
实施采矿作业
根据矿山实际情况，设计合理的采场布局方案，包括采准、切割、充填等工程。
根据矿山实际情况，制定合理的采矿工艺流程，包括爆破、挖掘、运输、充填等环节。
按照设计的采场布局方案和采矿工艺流程，进行采矿作业。
上下水平分层充填
上向水平分层充填法是国内外应用最广泛的充填采矿法之一，其特征是：将矿块划分为矿房、矿柱，先采矿房，后采矿柱。
矿房自下而上分层(水平分层或倾斜分层)回采，每回采一个或若干个分层后，及时进行充填以维护上下盘围岩，并创造不断上采的作业条件；矿柱按合理的回采顺序用充填法或其它合适的方法开采。
由于该方法具有采切、回采工程布置灵活，适应性强等特点，在经济合理的前提下，适用于任何倾角、任何厚度的顶板及围岩稳固的矿体。
如果矿岩稳固性稍差，可以将分层开采、充填改为分层进路开采、充填(称为上向进路充填法)。
图5-40为新桥硫铁矿缓倾斜中厚矿体(平均倾角12°，真厚度23m)机械化上向水平分层充填法示意图。
(1)采场布置根据矿体的厚度，采区可沿矿体走向和垂直矿体走向布置，薪桥硫铁矿矿体水平厚度较大，采用垂直走向布置。
采场划分矿房、矿柱，两者交替布置，先用上向水平分层胶结充填法回采矿柱，待充填体达到强度要求后，再用上向水平分层非胶结充填法回采矿房。
为在保证第二步矿房回采安全的同时，降低充填成本，矿房、矿柱宽度分别为14m和10m(因胶结充填成本大大高于非胶结充填，因此，矿柱尺寸小有利于降低充填成本)。
(2)采准、切割在矿体下盘掘进两条沿脉平巷10，每隔4～5个采场施工一条穿脉平巷9，连通运输平巷，形成环形运输系统。
采用下盘脉外采准有如下优点：①采准工程受采空区影响较小，便于维护和应用；②采场经脉外采场联络道、分段平巷与主斜坡道相通，无轨设备可在全矿调度使用，可充分发挥无轨设备效率高、移动灵活的优势，而且维修方便；③若采用顺路溜井，虽可缩短出矿运距，但因矿体倾角缓，一条溜井不能担负矿块全高的出矿任务，且溜井架设困难。
采用脉外溜井可以克服以上矛盾；④主要采准工程布置在下盘脉外，可以实现无底柱开采，提高资源回收率。
从阶段平巷在问柱中掘进横巷。
图5-40主要采准、切割工程布置分述如下：①斜坡道斜坡道是凿岩台车和铲运机在不同分层问实现自由快速移动的重要通道，因需要布设必要的管线电缆，且要考虑行人需要，因此，斜坡道应有一定规格要求，坡度应满足无轨设备最大爬坡能力要求。
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§3-2 盘区式上向水平分层充填法 特点：当矿体厚度大于10-15m时，采场垂 直于矿体走向布置，用联络道将若干采场 连通成为一个大的回采单元，即盘区，以 便同一台自行设备能同时服务于盘区内的 各个采场。 采准：一般采用脉外采准，（图3-3）在 矿体下盘围岩中开掘折返式斜坡道，斜坡 道通过分层巷道、分层联络道与采场连通， 作为人员、设备、材料和通风的主要通道。
§-1 上向倾斜分层干式充填法
见图1-1
图1-1
§-2 常规设备上向水平分层充填法
特点：将矿块划分成规则的矿房和矿柱， 第一步用水砂充填或胶结充填回采矿房， 待若干矿房或全阶段矿房采完后，第二 步回采矿柱。自下而上分层回采矿房， 崩落的矿石落在充填体上，采用电耙运 至溜矿井放出。矿房采至最上一个分层 时，进行接顶充填。充填体的强度、压 缩沉降率、接顶好坏是选用本充填法的 关键。
§2-1 上向水平分层水砂充填法
上向水平分层水砂充填法（图2-1）
图2-1 上向水平分层水砂充填采矿法 1-顶柱；2-充填天井；3-矿石堆，4-人行滤水井，5-放矿溜井，6-主副钢筋， 7-人行滤水井通道，8-上盘运输巷道，9-穿脉巷道，10-充填体，11-下盘运输巷道
§2-1 上向水平分层水砂充填法
§上向分层充填采矿法
典型方案： 1、上向倾斜分层干式充填法； 2、常规设备上向水平分层充填法； -上向水平分层水砂充填法； -上向水平分层胶结充填法； 3、机械化上向水平分层充填法； -沿走向长采场上向水平分层充填法； -盘区式上向水平分层充填法；
§上向分层充填采矿法
特点：工作面自下而上水平分层回采，各分层以采矿、 出矿、充填形式循环作业。充填体维护上下盘围岩， 并作为继续上采的工作平台。分层回采，分层充填， 崩落的矿石落在充填体的表面上，用机械方法将矿 石运到溜井中。矿房回采到最上面分层时，进行接 顶充填。 优点：-回采方案较多，灵活性强； -结构简单，采切工作简单，采切比小； -不容易形成超采或欠挖，可实现选别回采，矿石损 失、贫化率低； -对矿体形态变化的适应性强；-机械化程度高，采场 生产能力大。 缺点：-人员直接在暴露的顶板下作业，安全性较差；要 求严格的顶板管理和维护。 适用条件：-开采矿石中等稳固以上，围岩稳固性不限； -急倾斜中厚至极厚矿体。
§3-2 盘区式上向水平分层充填法
图3-3
主要结构参数：阶段高80m，分段高8m或12m，分层高度4m， 底柱高6-8m，不留顶柱。盘区内有5个采场，矿房宽1012m，间柱宽8m。
§3 机械化上向水平分层充填法
缘由：为了适应凿岩台车、铲运机等无轨 自行设备的高效率和运行的灵活性，上向 分层充填法在采场结构、采准布置等方面 发生了较大的变化。 主要特征：沿走向布置采场时，采场的长 度增大；垂直走向布置采场时，采用盘区 式回采单元，即将若干采场组合成一个大 的回采单元。要求开掘采场斜坡道，以便 自行设备进入各个分层。
§2-1 上向水平分层水砂充填法 3、回采工作：（见图2-2）
用浅孔凿岩爆破落矿，回采分层高为2-3m。崩落的矿石经 电耙耙至溜矿井放出，然后清理底板上的矿粉，并进 行充填。充填前要浇灌好溜矿井、砌筑好人行滤水井， 并在间柱两侧浇灌0.5-0.8m厚的混凝土隔墙。充填料 中的水经滤水井流出采场，充填料沉积压实后形成密 实充填体。 混凝土隔墙的作用，主要是为第二步回采间柱创造良好的 回采条件，以保证作业安全和减少矿石损失与贫化。 为防止崩落的矿粉渗入充填料以及为出矿创造良好的条件， 在每层充填体的表面铺设0.15-0.2m厚的混凝土底板。 1天后即可在其上凿岩，2-3天后即可进行落矿。
§2-2 上向水平分层胶结充填法
上向水平分层胶结充填采矿法（图2-3）
图2-3 上向水平分层胶结充填采矿法 1-运输巷道；2-穿脉巷道； 3-胶结充填体，4-溜矿井， 5-行人天井，6-充填天井
§2-2 上向水平分层胶结充填法
参数：由于胶结充填的成本高，第一步回 采矿房时应取较小的尺寸；但要求所形成 的人工矿柱必须保证第二步矿柱回采的安 全。 接顶：为了更好地维护上覆岩层和地表， 胶结充填最上一个分层空间时，必须做好 接顶工作。通常采用砂浆加压法接顶，即 将砂浆沿管路压入接顶空间，将其填满。
§-1 上向倾斜分层干式充填法
特点：工作面呈倾斜式布置，便于采场内矿石和 干式充填料的运输。可布置成单倾或双倾形 式。充填料自充填天井溜放至倾斜工作面， 经重力和电耙铺设，在充填料上铺设垫板进 行落矿，崩落的矿石经重力和电耙进入溜矿 井，由底部漏斗闸门装车运出。 优点：-工艺简单；-所需充填设备少、投资少。 缺点：-劳动强度大；-生产效率低； -劳动条件差；-充填料不平整。 适用条件：-矿体厚度不大； -只能采用干式充填料进行充填回采。
§2-1 上向于10-15m时，矿房长轴沿 走向布置，矿房长度30-60m；当矿体厚 度大于10-15m时，矿房垂直走向布置 （图2-1），此时，矿房长度一般控制 在50m以内，矿房宽度8-10m，间柱宽68m，顶柱厚4-5m，底柱高5m，阶段高 30-60m.为减小矿石的损失，可采用砼 底柱取代矿石底柱。
§3-1 沿走向长采场上向水平分层充填法 参数：当矿体厚度小于10-15m时，沿走向 布置采场，采场长度为100-300m，最长可 达800m，采场宽度为矿体厚度，阶段高 60-80m，底柱高6m。（如图3-1） 采准工艺：沿矿体走向，在下盘或上盘围 岩中开掘螺旋式或折返式斜坡道，斜坡道 在垂直高度方向上间隔3-4个分层高度开 出口中，采用指状分层联络道进入各分层 采场。（图3-2）每个采场布置一个充填 井，一个溜矿井，两个滤水井。
§2-1 上向水平分层水砂充填法
3、回采工作之图2-2
图2-2 回采过程示意 a-凿岩；b-爆破落矿；c-出矿；d-充填准备；e，f-铺保护层
§2-2 上向水平分层胶结充填法
胶结充填的缘由：由于水砂充填回采工艺 复杂，充填体的强度较低，压缩沉降率大， 矿柱回采的安全性较差等，为简化回采工 艺，改善矿柱的回采条件，更好地保护上 覆岩层和地表，发展了胶结充填。 特点：矿块采准、切割，矿块回采等方面， 与水砂充填基本相同。区别仅在于顺路人 行井不需按滤水条件构筑，溜矿井和人行 井在充填时只需立模板就可形成。（见图 2-3）
2、采准和切割工作：
在薄和中厚矿体中，掘进脉内运输巷道；在厚矿体中，掘 进脉外沿脉巷道和穿脉巷道，或上、下盘沿脉巷道和 穿脉巷道，构成环形运输。 在每个矿房中至少布置两个溜矿井，一个顺路人行天井 （兼作滤水井）和一个充填天井。溜矿井用混凝土浇 灌而成，，内径1.5m，壁厚300mm。人行滤水井用预制 钢筋混凝土构件砌筑。充填天井内设充填管路和人行 梯子等，是矿房的安全出口，其倾角为80-90°。 在底柱上部掘进拉底巷道，并以此为自由面扩大至矿房边 界，形成拉底空间，再加上挑顶2.5-3m，并将崩下的 矿石经溜矿井放出，形成4.5-5m高的拉底空间后，即 可浇灌钢筋混凝土底板。底板厚0.8-1.2m，配置双层 钢筋。
§3-1 沿走向长采场上向水平分层充填法
图3-1 机械化上向分层充填法 1-采区斜坡道；2-分层联络道；3、充填天井； 4-溜矿井；5-滤水井；6-尾砂； 7-尾砂草袋隔墙；8-混凝土垫层；9-充填管
§3-1 沿走向长采场上向水平分层充填法 图3-2
图3-2
§3-1 沿走向长采场上向水平分层充填法 回采及充填：分层高度3-4m，采用凿岩台 车钻凿上向炮孔或水平炮孔落矿，铲运机 将崩落矿石转运至溜矿井。整个分层采完 后，进行水砂充填，当充填到距顶板2.63m时，改用尾砂胶结铺面，其厚度为0.30.5m。要求胶结充填体单轴抗压强度达 1.1-5.0MPa，以有利于铲运机和凿岩台车 的运行，提高出矿、凿岩效率，而且减小 采下矿石的损失和贫化。