淺談金屬礦山充填采礦的五種方法

摘要：隨著我國經濟和科技的發展，地下金屬礦山采礦技術有了較大的發展。為了保護環境和合理利用礦山資源，應不斷優化采場結構參數和采空區的處理方法，從而確定更加合理的、高效的、適應性強的采礦方法，來滿足國內外市場的需求。

關鍵詞：金屬礦山 充填采礦方法

在注重礦山開采與環境保護及采場地壓顯現規律研究的同時，通過對現有的崩落法、空場法和充填法三大類采礦方法不斷改進和完善，形成了各種適合我國地下礦床開采的組合方法，從采礦的實踐來看，主要談以下幾種常用的地下充填采礦技術和方法。

1 上向水平分層充填采礦法

上向水平分層充填采礦法使用歷史悠久，也經歷了很多的技術變革，其采切比較小，貧化損失率低，頂板管理方便，尤其是對于不穩固～中等穩固礦體，優點尤為明顯。

1.1 采場結構參數：中段內沿礦體走向劃分連續礦塊，礦塊長60m，高為中段高度45m，寬為礦體的水平厚度，一般為25～30m左右。礦塊間不留間柱，上、下中段間亦留6m高頂底柱，采場垂直礦體走向布置，分礦房、礦柱兩步驟回采。按15m劃分一個礦塊（一房一柱），第一步驟回采（礦房）8m，第二步驟回采（礦柱）7m。

1.2 采準工程布置 ：采準工程包括下盤沿脈運輸平巷、中段裝礦穿脈、分段平巷、分段聯絡巷、充填回風（泄水）天井、出礦溜井，采場拉底切割平巷等。

1.3 優點：①回采時對邊界適應能力強，礦石回采率高；②空區充填質量好，回采損失貧化小；③生產能力大，采礦成本相對較低。

1.4 缺點：①頂板暴露面積較大，要求礦巖穩固性好，對礦巖穩固性中等，節理裂隙較發育的礦體適應性較差；②第二步驟回采礦體穩固性較差，護頂工藝復雜；③采切工程量大。

2 上向進路分層充填采礦法

本采礦方法一般不劃分礦房礦柱，一個步驟回采。其特點是：自下而上分層回采，每一分層的回采是在掘進分層聯絡道后，以分層全高沿走向（或垂直走向）劃分進路，間隔地進行進路采礦。第一批進路回采完畢便立即充填接頂，然后再回采并充填另一批進路，待整個分層的回采與充填工作結束后，再用進路回采上一分層。

2.1 采場結構參數：采場留5～6m底柱，作為出礦用，采場內部留點柱、間柱，也可不留，采用沿走向連續回采作業方式。采場沿礦體走向布置，采場高為階段高45m，寬為礦體厚度，長60～80m。

2.2 采準工程：中段出礦穿脈、分段沿脈巷、分段溜井、分段聯絡道、充填回風（泄水）井、順路溜礦井。分段沿脈巷道通過采區斜坡道與中段連通，脈外溜井和分段沿脈巷道布置在下盤脈外，從分段沿脈巷道向礦體掘進分段聯絡道。采場下盤布置順路溜礦井，在礦房內的礦體上盤礦巖均穩固位置施工回風充填（泄水）天井，下部用作泄水井，上部用作回風、充填天井，并作為采場安全出口。

采準工程完成后，在聯絡道的兩翼，沿礦體走向布置回采進路，進路斷面4.0～6.0m×3.0～3.6m。各采場的斷面依照采場的穩定程度和礦體厚度而定，不太穩固時取小值，比較穩固時取大值。各分層內一期、二期回采進路采高相互錯開，即二期進路回采高度超高一期進路0.5～0.6m。

2.3 優點：適應性強，對形態復雜和產狀變化大的礦體，能有效進行回采；②回采進路頂板暴露面積較小，能保證回采作業的安全；③不需留點柱或條形礦柱，礦石回采損失率和貧化率低，資源回收率高；④進路采礦法經優化后，回采、通風、充填效率大有提高。

2.4 缺點：①第一分層為獨頭巷道型通風，通風效果相對較差；②一期進路充填需進行接頂，充填工作復雜；③一期進路膠結充填，采礦成本相比點柱法較高；④生產能力小，效率低。

3 點柱上向分層充填采礦法

該方法實際上是在垂直礦體走向布置的上向水平分層充填采礦法的變形方案，其不同之點是將房間礦柱分割為若干方形或圓形礦柱，這些礦柱不予回收，作為永久損失，使兩步驟回采變為單步驟回采。采準工程、回采和充填工藝也不需作任何改變。

3.1 采場結構參數：采場沿走向布置，長度60m，高度為中段高度45m，寬為礦體厚，底柱高6m，不設頂柱及間柱，采場內按12m×15m布置點柱，點柱尺寸為5m×5m。

3.2 采準工程：采準工程有中段出礦穿脈、分段沿脈巷道、溜井、分段聯絡道、回風充填（泄水）天井、回風充填（泄水）沿脈及拉底穿脈。溜井和分段沿脈巷道布置在下盤脈外，分段沿脈巷道通過采區斜坡道與上下中段連通，從分段沿脈巷道向礦體掘進分段聯絡道。在礦房內礦體上盤礦巖均穩固位置施工回風充填（泄水）天井，下部用作泄水井，上部用作回風、充填天井，并作為采場安全出口。

3.3 優點：①上向分層點柱充填采礦法依靠永久點柱和充填體共同支撐頂板，能非常有效地控制頂板大面積下沉，保護地下水資源和生態環境。②隨著礦體的形態進行回采，降低廢石的混入率，提高礦石的入選品位，能實現分采選采；③在回采過程中，可根據巖石的穩固性控制頂板的暴露面積，采場控頂高度小，容易發現和處理采場頂板的安全隱患，安全可靠。④本身兼有房柱采礦法生產能力大的優點，也可以多采場，多工作面，多中段同時作業，增加作業采場，提高中段生產能力；⑤上向分層點柱充填采礦法只有澆面層充填體強度要求高，其他可以使用強度較低的充填體。⑥根據礦體形態和分支關系，多層礦體聯合采準，可以節省采準工程量。

3.4 缺點：①需要留規則的永久損失礦柱，使礦石損失率較大；②若礦巖局部不穩固，則回采過程中安全隱患處理比較大，支護工作量較大；③多采場，多工作面同時作業，各工作面相互連通，容易產生串風，通風困難。

4 分段菱形礦房充填采礦法

該采礦法采場是垂直礦體走向或沿礦體走向布置，劃分礦房礦柱，兩步驟回采，先采礦房，后采礦柱，分段鑿巖，階段出礦，階段充填。endprint

4.1 采場結構參數：采區長60m，寬為礦體的水平厚度，約25～30m，高為中段高度45m，分段高為12m左右。采區與采區之間留15m間柱，采區內按分段自下而上沿礦體走向布置菱形礦房，高24m，長15m，寬為礦體厚度。在每個菱形礦房的底部下角布置鑿巖巷，并在菱形礦房中央設置分段鑿巖巷，兩分段鑿巖巷鑿巖，底部拉底巷切割V型塹溝作為受礦巷，聯合出口進路出礦，此方法要求每個菱形礦房下部均要布置裝礦底部結構。

4.2 采準工程：采用下盤脈外斜坡道采準，主要采切工程：分段聯絡道、分段穿脈巷、鑿巖巷、出礦穿巷、充填回風井、順路礦石溜井、切割天井等。

4.3 優點：①鑿巖在巷道內作業，出礦通過分段出礦進路出礦，回采作業安全性好。②中深孔落礦效率高，采場生產能力大。

4.4 缺點：①損失貧化大，要求礦體8m<厚度<15m；②鑿巖、爆破技術要求高（切割工程、鑿巖、布孔以及裝藥困難），爆破效果差，炮孔利用率低；③如遇礦體不穩固區域或頂板暴露跨度設計過大，易產生冒頂現象，從而影響上一分段礦房的回采；④采切工程量比分段鑿巖階段出礦嗣后充填采礦法更大。

5 分段鑿巖階段出礦嗣后充填采礦法

該采礦方法是沿走向布置的進路法，共布置2條進路，靠近礦體上盤進路寬7m，下盤6m。先回采下盤礦體較軟弱的6m進路，第一期進路采用膠結充填，當充填體強度達到3MPa后，再進行另一條進路的回采。

5.1 采場結構參數：中段內沿礦體走向劃分采區，采區長60～80m，高為中段高度45m，分段高為12m左右，長為礦體的水平厚度。采區與采區之間留8～10m間柱，已施工的充填回風井設在采區兩端的礦柱內，因此采區穿脈聯絡道也布置在采場兩端。采區內再分礦房，礦房寬10～15m。試驗采場設計采區長60m，礦房寬12.5m，采區內共布置四個礦房。

5.2 采準工程：在各分段礦房中央垂直走向布置鑿巖巷，采切工程主要有：分段沿脈巷、分段聯絡道、分段鑿巖巷、裝礦聯絡道、切割天井、充填回風井、充填聯絡平巷、順路礦石溜井等，裝礦底部結構布置在礦房下部分段。

5.3 優點：①采準工程布置較分段菱形法簡單，工程量少；②中深孔落礦效率高，采場生產能力大；③人員設備不進入大暴露面下作業，安全性好。

5.4 缺點：①回采時貧化損失率大，資源回收率不高；②礦房要求膠結充填，充填體質量要求嚴格，充填成本較高；③礦體上盤要求采用預切頂支護，施工工藝復雜；④暴露面積大，對地表保護、充填體下作業安全保障性差。

總之，研究和總結金屬礦山的采礦方法，可根據不同的礦體，采用不同的采礦方法，對類似礦體和同行業的開采具有極大的借鑒意義。

參考文獻：

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作者簡介：殷振海（1967-），男，河北涿鹿人，1991年7月畢業于山西礦業學院，采礦專業，本科學歷，學士學位，2004年11月取得高級工程師職稱。endprint