上向水平分層膠結充填采礦法的應用

王家為

（吉林海溝黃金礦業有限責任公司，吉林延邊133611）

1 上向水平分層膠結充填采礦法

充填采礦法目前是國內最常用的采礦法的一種。這種采礦法屬于人工支護采礦法。充填采礦法是指在進行回采工作時，工人同時往采空區中填入材料，這樣通過填充可以防止采空區周圍的巖石下落或者是地表移動，回采工作就可以在采空區填充材料的保護下安全進行[1]。

充填采礦法可以根據填充材料和運輸途徑的不同分為三種，分別是干式填充法、水力填充法以及膠結充填法。其中干式充填法是國內采礦中應用最早的，其主要是利用采石場中的廢石經過破碎后進行填充；水力充填法的材料也是砂或者是碎石，但是運輸途徑卻是由水力運輸的。膠結充填法的填充材料是一些凝膠材料，比如水泥或者是一些碎石等物品配置的膠結物，這些膠結物凝固后是具有一定強度的，運輸的方式可以是由機械運輸，也可以是水力運輸，運輸途徑根據實際情況進行選擇。

充填采礦法根據采場的結構、回采方向和回采工藝，可以將采礦法分為上向分層充填法、下向分層充填法、壁式充填法、削壁充填法以及方框架充填法。上向分層填充法是指將礦塊在垂直高度上在水平或者是傾斜的劃分分層，然后進行從下向上的逐層回采。在進行回采時，每回采一個分層，要及時用充填料進行充填。如果礦石或者是圍巖都存在穩定問題，進路是需要一定的傾斜角度的，這樣的設計可以方便膠結充填材料自己流到充填的位置進行接頂。

2 上向水平分層膠結充填采礦法優點

2.1 提高采礦的安全性

上向水平分層膠結采礦法的運輸方式有兩種，可以是機械的，也可以是水力的，這樣可以及時將充填材料運輸到礦區，將采空區充填，如此可以有效控制采礦圍巖的穩定性，提前為地表的塌陷做出預防措施，這樣的采礦法還可以防止采礦區的地下水被污染，保證了采礦進行的安全，同時提高作業人員的自身安全[2]。

2.2 提高礦體內礦石的回采率

上向水平分層膠結采礦法可以提高礦石的回采率。因為采礦法使用的膠結充填物，可以有效降低周圍環境對采空區的壓力，提高礦體的安全性。使用的采礦方式是上向水平分層法，通過分層的方式對礦體進行回采，在保證安全的基礎上，如此可以有效提高礦體內的礦石回收率，所以說上向水平分層膠結采礦法是一種優良的采礦方式，在國內使用較頻繁。

2.3 降低回采成本

使用上向水平分層膠結采礦法，可以通過提高礦內的分層高度和合理布置礦內的結構，就可以降低回采的工作量，同時減少了回采的成本，直接提高了工作效率。因為是分層采礦，采礦的方式比較規范，將每一層都進行了詳細的回采后又及時填充膠結物，不會對回采的工作造成困難，所以說上向水平分層膠結采礦法可以減少工作量，直接影響就是回收成本的降低。

2.4 填充原料價格低廉

上向水平分層膠結采礦法所用的充填材料是水泥或者是砂石配置的凝結物，這些原料來源比較廣，對原料的要求不嚴格，所以不會輕易出現充填材料缺失的情況。因為原料比較普遍，對于稀有物質需求較少。有些礦區的填充物還會使用自己礦區產生的廢石進行配置，成為膠結物，所以也是一種經濟的充填法。

3 在采礦中充填的目的

3.1 可以保護礦區的地表

因為開采，會造成回采空區，因為壓力會對礦區的圍巖和地表造成改變，如果不能及時阻止，對作業人員和礦區都會造成危害。所以充填膠結物可以防止壓力對礦區地表和圍巖造成危害，回采就可以在充填采礦的基礎上進行安全作業，保護礦區的安全，也提高了作業人員的安全，保證生產順利進行。

3.2 降低火災危害

有些礦體是具有一些特殊性質的，比如自燃性。如果礦體發生自燃，那對礦體造成的危害是無法預估的。但是使用充填礦體可以在一定程度上降低自燃的可能性，保證礦體的安全。

3.3 提高開采的能力

有些礦石生成的位置比較深，但是比較深的土層下是存在地下水的，這對礦石的開采就會造成一定的困難。充填開采法可以通過合理操作，經過充填壓制地下水的壓力，降低對礦體造成的危害，從而提高開采能力。

4 上向水平分層膠結充填采礦法的應用

4.1 劃分盤區

上向水平分層膠結充填采礦法的應用是建立在將礦體劃分為盤區的基礎之上的。每一個盤區的劃分都是有嚴格要求的，比如每一盤區內必須具備一條合理的采準斜坡路和一條脈外礦石溜井，這是一個盤區基本的條件。但是一個盤區的面積太大，還是會對開采和填充措施的開展造成困難，所以每一個盤區還要根據實際情況進行礦段劃分，經過劃分后得到的礦段，不管是面積還是遇到的困難都是降低的，因此上向水平分層膠結充填采礦法是在每一個礦段中進行的。

4.2 礦內通風設置

礦內通風狀況是判斷一個礦是否符合開采的條件，所以在開采前一定要設置好礦內的通風。一般通風結構的設置是在采場的端部進行的，在端部挖掘通風的天井，天井內要設立梯子，方便通風結構的質量。礦內通風不僅為作業人員提供必需的呼吸條件，也可以通過通風井將礦內因為開采而產生的不良氣體排出，這些不良氣體對于作業人員的自身也是存在危害的，所以通風結構的設置在一定程度上也可以保護作業人員的健康，改善作業人員的工作環境。而且礦體內通風良好，在進行回采填充時，填充物加速硬化，可以及時制止地表帶來的壓力。

4.3 滲水結構設置

有些礦的產物生成的土層較深，但是較深的土層中也會出現地下水的情況，面對這種情況，礦體內就必須設置滲水結構。對于礦體較淺的也需要設置滲水結構，以保證雨水不會對礦體造成危害。設立滲水結構要根據礦體的實際情況，確定滲水結構的位置。但是一般的滲水結構會設置在礦段的下盤中部，也有的會隨著回采架來設置，這樣可以更好地保證滲水裝置的功能，可以及時將礦體內的水排出，保證礦體的安全。

4.4 設置放礦口和充填小井

在采礦時如果放礦口的面積較大，會影響對大量的礦石的補償空間和自由面。礦石是通過這個放礦口進行運輸的，可以使用機械進行強化的運輸，但是出礦后為了保證礦體的穩定性，需要及時的進行充填措施，這個充填措施的實施地點就是充填小井。這個充填小井是通過人工計算后設置的，充填物經過這個充填小井放入礦體分層中進行填充，所以礦口和充填小井是進行上向水平分層膠結采礦的必要設置。

4.5 充填工藝

以山東省內的一個黃金礦山為例，其開始是采用的露天開采，露天開采結束后轉為地下開采，在進行露天開采后對采礦情況進行了核算，得出結果采礦損失率是7.3%，貧化率是6.2%，生產能力達到了120t/d。

當采礦達到了-140m時，礦體開始出現一些特殊情況，比如礦體的傾斜角增大，安全性降低，所以再進行上向水平分層填充膠結采礦法時一定要注意每一個程序。這個金礦使用的采礦方式是在每一個礦段中采用后退式的采礦方式，這樣可以保證作業人員的安全，在進行采礦后一定要及時充填，防止地表壓力對礦體的破壞。

這個金礦使用的填充物是尾砂，由金礦自己制作。在制作尾砂時，只使用經過分級后的溢流部分。尾砂充填時會對礦體產生沖擊力，為了降低沖擊力，可以在每層中分三到四次進行充填。對于礦體底部的充填需要的材料比較嚴格，強度需要達到4-5MPa，所以使用的充填物是石灰。

5 結語

綜上所述，雖然上向水平分層膠結充填采礦法目前在使用時還是會存在一些問題，但是它的優點卻是不可忽視的，所以我們在今后的工作中，需要積極改善其缺點，從而在采礦時發揮其最好的作用。