上向分层充填采矿法实际运用的综合分析

上向分层充填采矿法实际运用的综合分析

发表时间：2019-08-05T16:26:35.767Z 来源：《基层建设》2019年第15期作者：杨亮[导读] 摘要：上向水平分层充填采矿法对损失贫化指标较小、灵活性大，可根据矿石及岩石性质调整采准和回采方式，对高品位或贵金属资源的回收有更大的指导意义。巴彦淖尔西部铜业有限公司内蒙古巴彦淖尔市 015000摘要：上向水平分层充填采矿法对损失贫化指标较小、灵活性大，可根据矿石及岩石性质调整采准和回采方式，对高品位或贵金属资源的回收有更大的指导意义。关键词：上向水平分层；充填采矿按矿块结构和回采工作面推进方向，充填采矿法可分为单层充填采矿法、上向分层充填采矿法、下向分层充填采矿法和分采充填采矿法。如果根据所采用的充填料和输出方法不同，又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。

一、方法概述

上向水平分层充填采矿法是自下而上分层回采，每分层采出矿石后充入充填体，用于支撑采空区边帮和作为工作平台。该采矿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作业，需有效控制顶板，可用诸多充填材料进行充填。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。除点柱式回采外，矿石损失、贫化率较低，是一种适应范围较广的充填采矿法。据国外矿山统计，使用此方法采出的矿石量占充填采矿法总产量的38.3%，在我国充填法中占60%以上，也是国内外普遍使用的一种采矿方法。用很少。

二、矿块的构成要素

2.1结构和参数矿体厚度不超过lO～15m时，矿房的长度沿走向布置；超过15m时，矿房垂直走向布置。矿房沿走向布置的长度一般为30-60m，有时达100m或更大。垂直走向布置矿房的长度一般控制在50m以内，此时矿房宽度为8～10m。阶段高度一般为30-60m，如果矿体倾角大，倾角和厚度变化小，矿体形态规整，则可采用较大的阶段高度。间柱的宽度取决于矿石和围岩的稳固性以及间柱的回采方法。用充填法回采间柱时，其宽度为6～8m，矿岩稳固性较差时取大值，阶段运输巷道布置在脉内时，一般需留顶柱和底柱。顶柱厚4～5m，底柱高5m，为减少矿石损失和贫化，或回采高品位矿石及贵金属，也有用混凝土假巷，以代替矿石矿柱。

2.2采准和切割工作采准工作：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。在每个矿房中至少布置一个溜矿井（直径为1．5～2．Orn），一个顺路人行天井和一个充填回风井（断面为2．0×2．0m，倾角为80-90。，内设充填管路和人行梯子等，也作为矿房的安全出口）。切割工作：在底柱上面掘进拉底巷道。并以此为自由面扩大至矿房边界，形成拉底空间，再向上挑顶2．5—3．0m，并将崩落下的矿石经溜矿井放出。

2.3回采工作用浅孔落矿，回采分层高度为2．0-3．0m，当矿石和围岩比较稳固时，可增加分层高度，达4．5～5．0m，用上向孔和水平孔两次崩矿，或打上向中深孔一次崩矿，形成的采空区可高达7．0～8．0m。崩落的矿石可用电耙出矿，可近几年来，国内外广泛使用装运机或铲运机装运矿石（其合理运距一般在oo一15ore），矿石出完后，清理底板上的粉矿，然后进行充（水力充填和胶结充填，目前国内金属矿山广泛推广应用胶结充填）。

2.4顶板支护上向水平分层回采，人员和设备都在顶板下作业，随着矿块尺寸的加大，分层高度的增加，必须对顶板或围岩及点柱进行加固或支护，即使较好的顶板也需要采取预防性支护措施，且要进行地压监测工作。目前我国普遍采用管缝式、楔缝式、胀壳式等金属锚杆（杆体长1．5～2．3m、网度为0．8X0．8～I．5×1．5m、锚固力5～lOt以上）和短锚索（长3．5—6．5m）、长锚索（长l3～16m、网度为2．5X2．5～4．0×4．Om、）进行支护顶板。现国内金属矿山多采用锚索加锚杆及金属网联合支护，有效的支护顶板，效果显著。但经常会遇到顶板岩石较为破碎，有断层、节理发育地段或水平节理面的出现，对于此类现象还有待更好的支护方式去解决。

2.5通风采场通风是采用贯穿风流通风，新鲜风流由进风井通过斜坡道分巷道进入采场工作面，将污风通过充填回风井上至上中段专用回风巷进行回风。但要求最低风速0．25m／s，若采用柴油铲运机等设备作业，对采场通风和废气净化有更高的要求。

2.6方法评价本采矿法最突出的优点是矿石损失贫化小，采切工程量小，灵活性大，但效率低、成本高，劳动强度大，回采工艺和充填工艺复杂，且充填和采矿互相影响。但回采时可实现无轨化、机械化，使普通的充填采矿法提高到机械化充填采矿法的新水平，进入高效率采矿方法行列，其使用范围在不断扩大，而且有进一步发展的趋势。使用无轨设备，要求开掘斜坡道，能使设备进入各分层，改变了过去充填法的采准方式，增大了沿走向布置的矿块长度，或采用垂直走向布置矿房和矿柱的采区开采形式，使采场结构发生较大的变化。

三、上向分层充填采矿法需要解决的问题（一）充填成本高，受市场价格影响据统计，水力充填费用占采矿成本的15%～25%，而胶结充填则占35%～50%。成本高的原因是采用价格较贵的水泥和采用压气输送胶结充填料，因此应寻求廉价的水泥代用品、胶结材料的替代品或采用较小灰沙比，以及采用胶结材料输送新方法解决此问题。由于成本过高，若金属市场价格降低时，采用此方法受到一定的影响，效益则会递减甚至亏本。（二）充填系统复杂

我国一般先用胶结充填回采矿房（此工序较多），后用水力充填回采间柱，这就使充填系统和生产管理复杂化。如果两系统都用胶结充填，则成本就要增高，应进行技术经济分析和研究，求得合理的技术经济效果。（三）阶段间矿柱回采难度大采用此采矿方法，一般是有地压的存在或矿、围岩稳固性差等情况时所采用的方法，矿房回采完毕后，用胶结充填采空区是为了回采三柱创造安全和方便的条件，可胶结充填后的强度远远小于原岩的支撑强度，无形中增加了回采三柱的难度。所以，提高人工底、点柱建造速度是有效解决此问题的途径，以人工底、点柱来代替矿石柱，回采更多的资源，降低采出矿成本。（四）采场顶板支护问题