上向分層充填采礦法在金屬礦實際運用的綜合分析

朱建國

(山西省安全生產科學研究院，山西 太原 030006)

為滿足安全及環保的要求，充填采礦法在金屬礦山的應用，越來越顯重要。上向分層充填采礦法在實際應用中顯現出較多的優勢，這對礦床開采技術的創新應用提供了新的思路。本文針對上向分層充填采礦法在非煤礦實際運用的內容進行詳細的分析，對我省金屬礦山開采領域起到了重要的推動性作用，具有重要的理論性意義。而對指導銅礦礦山開采企業實際生產而言，具有一定的現實指導性意義。

1 上向分層充填采礦法內涵及其優勢

上向分層充填采礦法采用分層技術，將礦體開采分為礦房和礦柱兩部分，先采礦房，后采礦柱。采礦工作自下而上的進行，先回采礦房底層，并做好底部結構，每個分層，在工作面回采之后，再充填采空區[1]。目前，按充填料不同，可把充填采礦法分為：干式充填法、尾砂水力充填法、膠結充填法和膏體充填法。上向分層充填采礦法的優勢在于采切工程量較小，回采率高，能排放部分廢石或尾砂，但存在著工藝復雜、需要人工構筑礦石溜井及濾水井、采礦能力小、成本高等問題。近年來，出現了回采無軌化技術，提升了充填采礦法機械化水平，提升了采礦效率，由于無軌設備改進了傳統充填法的采準模式，延伸了充填體和坑道深度，改進了采場結構，創新采用垂直開采模式，具有充填采礦互不干擾的優勢，進一步提升了采礦效率。

2 上向分層充填采礦法在A礦實際運用的綜合分析

2.1 A礦概況及應用的理論基礎

A礦位于山西省靈丘縣的東北部，距離47.2km，臨近刁泉村的一處銅礦山，與該村的距離較近，約為0.55km,在行政地理劃分中，受靈丘縣柳科鄉的管轄。A銅礦業的銀銅礦地理坐標為北緯39°31′08″至39°32′06″，東經114°28′58″至114°30′21″，開采的面積為0.443km2，其中開采的標高為1950m～1470m，保有的資源儲量266.37萬t，而設計的生產規模為21萬t/年[2]。

從上述的數據看出，A礦的地理位置與村莊的距離較近，這就對開采提出了較高的要求，在實際開采的過程中，應注重對周邊生態環境的保護，進而降低對村民正常農作和生活的不良影響。在A銅礦開采的過程當中，充填法使用較多，經驗豐富。

2.2 具體應用方案

（1）實際應用分析：通過對A礦應用上相分層充填采礦法的分析得出，由于礦山地質和巖層分部不同，該方法并不能應用在所有的礦山采礦工作中。因此，需要不斷的改進該技術的應用方法，從中探索出最有效、最適用于礦山采礦的方法。其一，需要加強頂板的管理，可通過光面爆破的方法，從而保證頂板短軸達到微拱的形狀，實現頂板在受力時，均勻分部。合理的頂板的支護方式，要合理控制礦孔間的距離，減少采礦場大塊的機率；其二，制定廢石不出井系統，從而緩減采場壓力，降低礦產充填的成本。其三，推進礦山采場循環，在實際的采礦過程中，合理規劃出礦、采礦的工作，嚴格檢測頂板支撐的時間和巖石性質，從而保證頂板在充填完成后，及時完成采礦、出及充填等工作；其四，同時進行相鄰礦塊的回采時，在兩采場間預留相應的采場點柱，從而有效的縮短采礦的工期和降低成本；其五，由于A礦的巖石質地較好，巖層的硬度系數保持在10以上，并且A礦的節理情況和構造較少，在充填過程中，可在分段回采中應用的深孔爆破技術，縮短循環的次數，從而在降低充填成本的情況下，還能夠提高礦山的生產能力。

（2）切割和采準工作：在A礦的切割工作時，在底柱上面的掘進拉底巷道，以此為自由面，并將其擴大到礦房的邊界，從而形成拉底的空間，并向上挑頂2.8m左右；在進行采準工作時，在中厚和厚度較薄的礦體中，掘進脈內運輸巷道，在較厚的礦體中，掘進脈外沿脈巷道和穿脈巷道，下盤和上盤進行穿脈巷道和沿脈巷口道。充填回風井的斷面一般為2X2m，傾斜角度為85°。

（3）回采工作：在A礦進行回采工作時，用淺孔落礦的方式，確保回采分層的的高度在2.8m左右。并且在圍巖和礦石比較穩固時，可提高分層的高度，可增加至4.5m左右。用水平孔和上向孔兩次崩礦，或打上向中深孔一次崩礦，確保采空區的高度在8.0m左右。礦石出完后，及時清理底板上的粉塵后，才能進行充填。

2.3 注意事項

上向分層充填礦在應用時應注意以下幾點問題：其一，充填的成本容易受到市場價格的影響。根據調查表明，膠結充填成本達到45%，尾砂水力充填成本達到20%。由此看出，礦山充填的成本居高不下，但根本的原因是水泥價格較高。所以，在進行充填時，應積極尋找能夠代替膠結充填的膠結和水泥等材料，例如采用灰沙比較小的材料。我國應用膠結充填回采的礦山較多，對此，需要加強分析和研究該技術的經濟性，實現該技術應用利益的最大化。其二，礦柱回采難度大。主要是由于礦區存在地壓，或者圍巖、礦區的結構缺乏穩定性。在這樣的情況下，使得礦柱回采的難度不斷加大。因此，再用此種采礦的方法，能夠在礦房完成回采后，對采空區進行充填，從而確保礦柱的回收。其三，還需要注意頂板安全支護的問題，在采礦的過程中，由于礦體位于構造復雜、巖石破碎，造成掘進巷道困難、充填體表面平整工作量大、礦柱二步回采等問題亟待解決。

3 結語

在對金屬礦山進行開采的過程中，不僅要考慮到開采企業自身的經濟收益，更要注重其對周邊生態的社會效益，這樣才能更好的保障經濟發展與人類文明的共同進步。在此次研究中闡述了上向分層充填采礦法的優勢：能夠滿足安全高效的生產需求。本文對采準、切割、回采、頂板支護和通風等具體操作內容進行說明，并在文章結尾對是采用該種開采法的注意事項進行列舉：選擇性價比高的充填材料、保障采場生產的安全。望此次研究的結果和內容能被金屬礦開采施工技術人員的關注，并按照各自礦山實際開采條件，創新應用此次提出的開采法，以此來提升金屬礦山礦石開采的質量和效率。

參考文獻

[1]楊亮.淺談上向水平分層充填采礦法在獲各琦銅礦的應用經驗[J].世界有色金屬，2016，14(1)：30-31.

[2]李騰，郭建民，何國強，等.上向水平分層充填法采場穩定性的數值模擬分析[J].礦業研究與開發，2017，12(10)：28-32.