充填采矿法简介

第十二章充填采矿法

§1 充填采矿法概述

一、充填采矿法特点：

凡是随着回采工作面的推进，逐步用充填料充填采空区的方法叫做充填采矿法。

充填采矿法也将矿块划分为矿房和矿柱两步骤回采，先采矿房，后采矿柱。矿柱回采可用填法，

也可以考虑用其他方法。

矿房的回采是采一分层，把矿石运出，随后充填这一层，然后再采一层，再充填一层。依此循环，

直到到全矿房采完为上。一采一充或两采一充。

二、充填采矿法的发展情况

充填采矿法在国内外金属矿山应用的历史悠久，古代就用采掘的废石留在采空区的办法来采矿，

发展到现在的机械化作业的充填采矿法。

（1）国内情况

充填采矿法在金属的矿山应用情况也是变化的，有起有落，开始应用的比较多，后来减少了，现

在又兴盛起来。目前仍然有日益增加的趋势。全国约有20多个冶金山采用了充填法，不是今年的统计

数字。

[参考资料] ①我国的红透山铜矿、凤凰山铜矿、铜录山铜矿、焦家金矿、凡口铅锌矿、湘潭锰矿、黄沙坪铅锌矿等都使用充填采矿法。②

③国内使用充填Array法的历史情况

1）解放时期——

我国仅有少数几个冶

金矿山采用干式充填

采矿法、水砂，胶结充填法还没有用过。

2）大跃进期间——各种高效率的采矿方法在冶金矿山中大力推广，有些原来采用干式充填采矿法的矿山，改用了其他方法，故充填法比重急剧下降。

3）1964年——我国凡口铝锌矿开始使用胶结充填法。

4）1965年——我国某矿山南矿由于采空区的面积过大，发生地压活动，故开始了尾砂充填空区的试验。后来其他矿又进行了胶结充填法试验。

5）1966年——湘潭锰矿第一期扩建设计，采用3水砂充填壁式采矿法。1969年投产，用到现在，

对防止内因火灾取得了较好效果。

6）1967年——黄沙坪铝锌矿采用了干式充填采矿法，同年铜矿也曾试验采用充填法。

7）从1967年以后，相继有：托里络矿、柏坊铜矿、红透山硐矿，凤凰山铜矿，铜录山铜矿等矿山采用了充填法。到目前为止，全国约有20多个冶金矿山全部或部分地采用了充填采矿法。

（2）国外充填采矿法发展情况

目前，充填采矿法在国外金属矿山已获得日益广泛的应用，其所占比重正在持续上升。例如，加拿大、美国、日本、瑞典、苏联、西德等。

①①1970年—分层充填法比重为22.2%;

1973年—分层充填法比重为29.1%

1974年—用充填法采出的矿石为2500万吨。

深入充填料中的水泥约价值1000万元；

②又如美国。

1971年—使用充填法的金属矿山数为38个。

其中用充填料回填空区的矿山有：25个。

1971年美国脉状矿日产矿石量为1200万吨以上的有色矿山，只有6个，而除一个用留矿法开采外，其余均用充填法开采。

③日本充填法使用比例。

1956年占24.5%，1967年占35.2 %,1970年占39.0%。

④瑞典情况—在45个矿山中，有13个矿山采用分层充填法开采。

⑤苏联—1965年使用充填法开采的矿石量为14.9%。

1975年使用充填法开采的矿石量为38.0%。

⑥其他国家如澳大利亚、西德、印度、英国、奥地利等国家也都广泛地应用充填采矿法开采有色、稀有金属矿体。

三、充填的目的

（一）进行地压管理

利用形成的充填体进行地压管理，用的控制围岩崩落和地表下沉，并为回采工作面而创造方便条件和安全条件，保护地表建筑物，缓和大面积地压活动，恢复安全生产。

（二）杜绝内因火灾

有些矿山用这种方法来预防有自燃性的矿床（内因火灾或其他灾害）。

[参考]如我国湘潭锰矿，矿体的直接顶板为叶片状黑色页岩，崩落后在有水和空气的条件下，经30～50天后发生自燃。采用充填法后，杜绝了内因火灾。

（三）为回采矿柱创造了条件

矿房采完以后空场能否及时进行充填，将直接导致矿柱能否进行回采，由此将直接影响矿山三级矿量的平衡和均衡生产。如我国凡口铅锌矿，用水平分层充填法回采了两侧均为水泥尾砂、胶结充填

体的矿柱。）

（四）为深部、水下开采创造条件。

用于深部开采，水下采矿以及预防冲击性地压。

四、充填材料及其充填料的输送方法。

（一）充填材料来源

①地表堆积的废石；②掘进坑边的废石；③选矿厂的尾砂；④冶炼厂的炉渣；⑤戈毕集料；⑥从地表属门采石等。

（二）充填材料的输送方法

可以通过矿车或其他机械运输，也可用风力、水力输送。目前水力输送应用比较广泛。

五、充填采矿法分类

（一）按充填料的性能和充填工艺特点分类：

胶结充填

可分为：

非胶结充填干式充填

水砂充填

（二）按矿块回采工作面的推进方向和回采工艺特点分类：

①上向分层充填采矿法；②下向分层充填采矿法；③壁式充填采矿法；④削壁充填法；⑤支架充填法。

六、充填采矿法的适用条件

（一）开采品位较高的富矿，并且要求有比较高的回采率和比较低的贫化率；或开采稀贵金属。（二）赋有条件件和开采技术条件比较复杂的矿床，如：

①水文地质条件、矿体形状比较复杂；

②矿体埋藏较深而且地压较大；

③矿石或围岩有自燃发火的危险；

④地表或围岩不允许有大面积沉陷或剧烈移动而需要特殊保护；

⑤露天和地下同时进行开采。

（三）适用于矿石稳固，围岩不稳固的矿床

如果能采用特殊的支护方法或下向分层充填法，也可以用来开采矿石不稳固的矿体。

（四）适用于开采急倾斜矿体

因为急倾斜矿体便于向采场输送充填料，并且可以减少充填不到的空间及充填料接顶的面积。

但是，如果能采用水力或风力充填的话，也可以用于缓倾斜薄矿脉的开采中。

七、充填采矿法与其他采矿方法比较的优缺点：

（一）充填采矿法的优点：

（1）采、切工程量小，灵活性大；

（2）矿石损失、贫化小；

（3）能够比较有效的维护围岩，减少围岩的移动和防止大量冒落；

（4）对于薄矿脉或多品种矿石可以进行选别回采；

（5）可以防止矿床开采的内因火灾；

（二）缺点：

（1）回采工艺和充填工艺复杂。

（2）充填和采矿互相影响，如果回采作业机械化所不能妥善解决，则生产效率和生产能力都比较低；

（3）充填料的开采，加工、输送及其他一系列消耗使矿石成本较高。开采运输与堆积充填料这些工作所需要的费用占采矿成本的40—50%。

（4）劳动强度大；

§2 干式充填采矿法

一、干式充填采矿法的特点和适用条件

（一）特点：

（1）将矿块划分为矿房和矿柱，先采房，后采柱，两步骤回采。矿房是自下而上分层回采，随着回采工作面的向上推进，逐层充填采空区的维护上、下盘围岩，同时为继续上采创造作业条件。

（2）干式充填采矿法多用废石作为充填料，充填料利用主充填井下放到井下，再用其他运输送到工作面进行采场充填工作。

（3）矿房回采到最后一个分层后，要进行接顶充填。

（4）矿柱回采工作是在采完一批矿房以后或采完一个阶段后进行。

（二）适用条件

（1）适用开采品位高，价值高的矿石；（采矿体厚度小于4米的）；

（2）适用于开采矿石稳固，而围岩不稳固的急倾斜薄到中厚的矿体；矿体太厚时，充填工作量大，输送充填料和在矿房中铺平充填料的工作太繁重。

（3）缺乏水力充填的廉价材料；

（4）矿山开采中自然涌水量大，不宜采用水力充填法开采；

（5）缺乏水源地区的矿山，用水力充填法供应不上水。

（三）干式充填法分类：

按工作面形式不同，可分为三类，即：

（一）上向水平分层干式充填法；（黄沙坪铝矿用及红化沟金矿用）

（二）倾斜分层干式充填法；

（三）削毕充填采矿法。（红花沟金矿用）

二、干式充填采矿法典型方案（上向水平分层干式充填采矿法）

（一）上向水平分层干式充填采矿法特点：

属于干式充填法的一种，与干式充填法总的特点基本相同。它也是两步骤回采，向下而上分层回采。随着工作面以向上推进，逐层充填采空区，用以支撑上、下盘围岩并造成不断上采的作业条件。

当矿房采到最后一个分层后，要进行接顶充填。矿房采完后，再有计划地回采矿柱。

（二）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10—15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。

1-沿脉平巷2-人行天井3-联络道

4-充填天井5-溜矿井

1-阶段运输平巷；8-底板；

2-回风巷道；9-电耙胶车；

3-充填天井；10-顶柱；

4-放矿溜井11-底柱

5-人行通风天井12-充填料

6-联络道（间距4～6m）13-崩下矿石

7-隔墙；14-炮孔

（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

矿房的水平暴露面积，主要取决于矿石的稳固性。当矿石稳固时，水平暴露面积多在300～500M2之间；当矿石很稳固时，可达到800～1200 M2或更大，（个别矿山达到2000 M2）。

（5）矿柱尺寸

1）间柱宽度：间距宽度取决于间柱的回采方法和矿岩的稳固性以及矿体厚度。

用充填法回采间柱时，可留7～10米。

当矿石和围岩不太稳固且地压较大时，则应取较大的尺寸。间柱留的过小，受的压力大，不易回采矿柱；间柱留的过大，则又形成较大的采空区。

当矿体很薄时（3～4米的薄矿脉），也可以不留间柱，此时采用在矿房之间浇灌混凝土隔墙的办法； 2）顶柱厚度

当上部运输巷道需要保护时，则应当根据矿石的稳固性和矿房的大小，保留3～5米厚的顶柱。

不留顶柱可以简化回采步骤，因而可以减小矿石的损失和贫化，但需要建造人工假巷。

3）底柱高度

对于充填采矿法，由于采准巷道布置简单，在底柱中的巷道很少，并且不在其中进行二次破碎。故矿石底柱的稳固性破坏较小，因而底柱高度可以小一些。

当矿房位于主要运输平巷之上时，必须要留底柱。一般在运输平巷上部只留2-3米高的底柱。（即从运输水平底板算起总计高4-5米）。 （三）采准工作

采准工作包括有：沿脉和穿脉平巷，天井、联络道，放矿溜井以及充填井。 （1）沿脉平巷和穿脉平巷

为了便于探矿和采矿，一般靠近矿体下盘或上盘边界掘进。

沿脉运输平巷多用于中厚以下矿体的回采中。当矿体很厚，矿房垂直走向布置时，为了布置溜井方便，相邻矿块采矿互不产影响等，通常采用穿脉运输平巷）。

当矿房和间柱沿走向的长度比较大时，则矿房和间柱分别开凿独立的运输穿脉巷道。相反，则运输穿脉巷道可开在矿房和间柱的交界外，共用一条巷道。

运输巷道的断面一般为2.1×2.5米，（依运输设备定断面）。

（2）在一个矿房中至少应当有两个天井（一个是人行天井，另一个是定填天井）。

通过联络道 与矿房联通。如此布置，对天井的维护、

探清矿体边界和以后回采间柱都很有利。

2×2米2，其倾角应大于60°，以便回采矿柱时可矿体两边的人行通风天井，一般可以采用顺路天井。优点是可以减少掘进工作量。同时能适应矿体形态的变化。

顺路天井的断面一般为1.5×1.5米2。

2）充填井--充填井一般布置在矿房中央靠上盘的地方，以减少充填料的运搬距离。另外在定位时，应考虑到充填井与溜矿井、人行井之间的相互位置，做到既便于工作，而又确保矿房中工作的安全。充填井的上部出口与上部平巷或短横巷相通，以便倾倒充填料。充填井的倾角应当保持在60°以上，以便充填料和混凝土能靠自重顺利地溜下

充填井断面--应当满足运送充填料，运送材料以及设备等的需要，因而井的断面应当大一些。（3）放矿溜井

1）在一个矿房中应设两个放矿溜井，以便于当一个溜井发生堵塞或破坏时，另一个溜井还能继续生产。（当矿房很小时，有时只留一个溜矿井）。

2）溜井的位置--溜井应设在矿石运搬距离最短的地方，同时使用的运搬机械不同，应有所区别。

3）流矿井断面--通常为园形断面，内径为1.5×1.8米2，它是由矿石的块度及出矿量大小确定的。

4）溜井砌筑--溜井可用混凝土浇灌或予制混凝土砖砌筑成，或者用钢板焊接成园筒（如焦家金矿、红花沟金矿都用钢板）

5）溜矿井的倾角应当大于60°

溜井的下口与平巷或横巷相通，并设有放矿闸门。

（4）联络道：

自拉底水平的底板起，在天井中每隔4～6米，垂高布置一条联络道，使之与矿房相通。

两个天井的联络道，在垂直位置错开布置较好，以免充填时两个天井中的联络边同时被堵死。

联络道要和天井掘进同时完成。

联络道断面为1.5×2～1.8×2米2。

（四）切割工作

1）对于干式充填采矿法，切割工作只有一个拉底工作。在拉底之前，先在拉底水平掘进一条拉底巷道，它是先由人行天井第一条联络道掘进一条短巷，与溜矿进一相通，然后利用溜矿井出矿，同时把拉底巷道（在矿房中）掘进完毕。

拉底水平位于运输巷道上部2-3米处，拉底巷道断面为1.8×2.0～2×2m2。

在拉底巷边的基础上，向矿房两边扩大至矿房边界。在拉底区的底板上要浇灌一层厚0.3～0.5米

（2）拉底的方法可分为无底柱拉底方法和有底柱拉底方法两种：

1）无底柱拉底方法：（人工底柱）

2～2.5

0.5米厚的

缺点是：工作繁重，劳动量大，效率低。

留底柱拉底方法的优点是：效率高，拉底时对巷道的运输工作影响较小。

缺点是：回采底柱的损失比较大。

（五）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；

d）使用高效率的凿岩设备，加大炮孔密度，减少大块率。

（2）凿岩爆破工作

凿岩方式有两种：①利用上向式凿岩机打上向孔；②打水平孔。

一般多用上向孔，孔深1.6～2.0米，孔间距0.8～1.2米。

前后排炮孔错开布置，以充填井为自由面崩矿，每分层分为2-3次爆破。

打上向孔，可以集中把眼打定，然后一次爆破，也可分次爆破。放炮后，集中出矿，适合用电耙出矿。

打水平孔时，只能随打随崩矿，适用于装矿机出矿。打水平孔崩矿、顶板比较平整，撬碴工作量小，有利于顶板管理，安全性比较好。

※对于充填法，采场内一般不分梯度凿岩，因那样充填工作不利。但可以先爆破一半，之后充填这一半，而另一半，可进行凿岩，打完眼爆破，出矿后再充填。也即两半部分交替进行作业。

3）矿石运搬

目前国内充填法矿石运搬主要用电耙和装运机两种设备，它们各有优缺点。

电耙子的优点是：坚固耐用，操作简单，维修费低，运搬能力大，（一台28KW电耙，平均生产能力可达120—150吨/台）用电耙在采场内既可出矿，又可用来耙平混凝土料，也可用来铺平充填料，效率高。

缺点是：靠边处矿石耙不干净，要人工辅助清理，要经常移动滑轮。需要有高强度的混凝土底板，否则会增加矿石的损失贫化。

装运机的优点是：运输灵活，能比较干净的把矿房内的矿石装运出石。

缺点是：不能耙平充填料，也不能用来铺设混凝土。

（4）混凝土浇灌工作

干式填法的混凝土浇注工作有三项——浇注底板。隔墙及放矿流井。有时也要浇注人工假底和顺路天井。

1）浇注底板

为了提高矿石回收率和改进作业条件，要在充填料上（每一分层回采完以后）面铺一层厚为8～10cm的混凝土，人工浇注混凝土时，效率低，劳动强度大。

另一种方法是把搅拌好的混凝土从充填井下放，倒入采场中，然后用电耙子耙（耙斗翻过来放着）再辅助少量人力劳动即可完成。

一个300～500米2的矿房，且一个班时间可以铺完混凝土底板。

对混凝土底板强度要求——一般要求在落矿之前轴向抗压，强度不小20kg/cm2，且应在铺设后2—3个班内达到此强度。

[参考内容]：铺设混凝土底板的三种方法：（实际是混凝土制备输送采场的办法）。

①用喷浆机喷射混凝土方法——实质是将干的胶结构料通过直径为50mm的胶结管导入喷咀，在喷咀处加水向外喷射的方法。

②管道自流输送浇注法——这种方法实质上是在上水平将混凝土料通过直径100～150mm的管道自流到矿房，导入软胶管进行浇注软胶管进行浇注。

③混凝土搅拌机法——它是把搅拌好的混凝土，经压气罐沿管道输送到矿房进行浇注。

2）浇注混凝土隔墙。（有的矿山叫护壁）

①隔墙的作用是——将间柱和充填料分开，为以后回采间柱创造条件，以降低矿石损失和贫化。

②隔墙的厚度——各个矿山不一，一般为0.5～2.0米之间。

[参考]：隔墙的厚度到底多厚为合适？目前尚无可靠的计算方法和充分的实践经验。矿山用的隔墙薄者为0.5～0.6米，厚者达1.5～2.0米。经过几个矿山局部揭示的情况来判断，只要分层的隔墙浇注在同一垂直面上，且混凝土的质量比较好，且用充填法回采间柱，则隔墙的厚度有1.0米已够，可保证质量要求。

目前多数矿山是先充填矿房，而后砌筑隔墙的办法。即首先用混凝土予制件做好隔墙的模板，之后进行充填工作，当进行到一个分层还差0.2米时停止充填，改为进行浇注混凝土底板工作，在此同时把混凝土入隔墙内，使底板和隔墙同时完成。这样工作效率比较高。

（5）充填工作。

1）充填的主要目的是——利用充填料支撑两盘围岩和作为工人作业的工作台。

每采完一层后要进行充填，否则采完下的空区高度加高一层，对采矿作业不方便，且不安全。

2）充填工艺——矿房情况后，完成一部准备工作后，（如浇注隔墙，加高溜矿井及顺路天井等），之后从充填井向矿房下放充填料，待充填量达到设计要求的高度时停止，扒平表面，然后铺一层混凝土底板。至此，充填工作结束，又可开始下一次新的循环。

3）干式充填所用的材料——多用废石，即井下掘进的废石，或开辟专用的采石场掘进废石

对充填料块度要求：块度不要太大，一般不超过300～350mm，以及运送上的困难。

要求充填料中含硫不应太高，以及含黄沙量应少，其他含粘结性的物质应少。

三、干式充填系统

金属矿山在使用干式充填时，多数是矿井上部就近设备采石场，采下的岩石用留井下进行充填，在可能的条件下，尽量利用自重运输。干式充填系统如下方图所示。

该矿属于高温到中温的热崩矿床。矿体多产生在火成岩与石灰岩接触带附近的断裂带或破碎带中，形状极不规则，厚度变化在0.5～30米之间，平均8～10米。倾角由缓倾斜到是倾斜，一般为50°～80°，分枝复合现象较普遍。绝大多数矿体，矿石和围岩都比较稳定。矿石品位很高，但变化较大，含硫量达20%，崩下的矿石有粘结性。

（二）该矿使用的采矿方法

一直用干式充填法开采。矿块结构子典型方案相似。阶可高36米，顶柱厚3～4米，府柱高5米（由于品位高，有时不留底柱，间柱宽7～8米，矿房沿走向布置时，矿块长30～60米。切走向布置时，矿房宽10～12米。矿房的水平暴露面积一般控制在500m2内。

采准、切割工作，回采工艺与典型方案相同。

据1972年统计的平均技术经济指标为：

平均采矿强度：3.62吨/日米2，采切比：7m/千吨；

矿房平均生产能力：44.2吨/日；损失率：3%；

电耙平均出矿能力：50吨/台班；贫化率：20%；

工作面工人工效：6.5吨/I班；平矿直接成本：8.5元/吨。

五、倾斜分层充填法

六、削毕充填采矿法

（一）削毕充填法是干式充填法的一种。

当开采厚度很小的极落矿脉时，由于矿脉厚度很小，采下矿脉之后的采空区也很小，工人不能在其中工作。如果将围岩一块采下来，则贫化过大，增加运输和加工费用，在经济上不合理。其实质是在工作面中，将矿石和围岩分别开采，矿石运搬出来，而废石则留在矿房中作为充填料。在这种情况下，可以运用分采充填法或叫削毕充填采矿法。）

削毕充填采矿法的特点：这种方法是在阶段中工作面连续推进。矿块天井多为川之路天井。由于矿体很薄，故不留间柱，有时留很小的底柱，但也有时不留底柱，而是架设人工底柱（木梁的或是混凝土的）。回采时先采矿石，后采岩石。在落矿之前，要在充填料上铺好垫层，（胶皮带或草袋子，铺钢板等铺15～20合分厚的混凝土），将矿石用1.0米深的炮眼崩下来后，用人工或用电耙出矿，然后再崩落围岩充填采空区，形成人员可以工作的最小空间，如此循环作业，将一个矿块采完为止。

（二）矿块构成要素：

（1）阶段高度：一般小于30～45米；

（2）天井间距：一般为50米，采用尺寸不大的采区其主要原因是：在极落矿脉中有用成份一般分布不均匀，矿体沿走向和沿倾斜常常有膨大缩小的情况，采区尺寸不大，则有利于在采准时更好的探清矿脉情况。

（4）采矿中矿石留于间距约10米左右（用人工运搬时间距小，若用电耙运搬间距可增大）。(三)采准工作

（1）掘进运输平巷

（2）掘进人行通风天井

（3）这种采矿方法一般采容区宽度不大，如果是开采贵重金属，则一般不留平巷顶部的矿柱，而是加强运输平巷的支护。

（四）切割工作：

对于削毕充填法、切割工作主要是拉底工作，通常在掘进运输平巷时，即同时进行拉底工作。（五）回采工作

这种方法的回采工作是向上而上水平分层进行回采。

先采矿石，还是先采围岩，应当根据具体情况而定。如果围岩比矿石较固，矿石易于采掘，矿体有足够的厚度，矿石易于脱邦，以后有用成份易于震落，此时可先开采矿石后开采围岩，反之先采用围岩，后采矿石。（总之，若矿石围岩软，则在分层上超前崩矿，反之情况时，则先崩围岩）。

当先采矿石时，则将矿石崩落在产生铺好的热层上，按照这种工作循环，重复工作。如果是先采围岩，则应将充填所用的崩落下来的围岩加以平整，铺好垫层，然后再崩落矿石。

（1）凿岩工作：

用上向式凿岩机打浅眼，炮眼间距一般为0.3～0.6米，炮眼深度一般为1.2米。炮眼多布置在矿脉中间。一个炮眼所担负的面积为0.1～0.25米2。回采分层高度一般为1.0米。

当矿脉厚度很小时，最好用小直径炮眼（30毫米左右），这样可以将炮眼之间的距离缩短一些，这样有利于减少，矿石损失和节省人工。（虽然炮眼数目增加了，可是凿岩速度随着炮眼直径的减小而加大了）。

（2）装药爆破工作：

炮眼打完之后，即可进行装药爆破工作。一般用人工装药包的办法装药。

在崩矿之前，先要在采场内的充填料上铺设好垫层。垫层的种类很多，可用下面铺一层草袋、麻袋或油布之后再铺一层木板；有的铺钢板。前面的方法垫层易损坏，复用次数少，且易出矿，同时也不利于采矿内矿石运搬，不便于电耙耙矿。选择的垫层应当是材料可就地取材、廉价，坚固耐用，复用次数多，便于运搬。铺钢板就具有这些优点。目前有的矿山采用运输皮带作为垫层材料，经实践证明，效果良好，这种皮带经久耐用，复用次数多，使用方便。如果开采贵重金属且品位高，为了提高回收率，比较有效的方法是在充填料上的铺设一层10～15公分厚的混凝土。

（3）采场通风工作：

这种方法晃利用全矿的总负压，新鲜空气自运输平巷，经采区天井进入工作面，清洗工作面，由另一天井进入通风平巷中。

（4）平场运搬工作

崩落下来的矿石，可以人工运搬，也可以用机械运搬，如型电耙子为了减轻工人体力劳动尽量采用小型机械运搬。这样也可以提高采场运搬效率。

（5）崩落围岩工作：

当采矿中的矿石运搬完毕之后，拆除垫层（混凝土底板除斜）在围岩中打眼装药并起爆，爆破后崩下的岩石填入采空区。如果崩下的岩石过多，则可通过高先在下部砌筑的废石放矿漏口放出多余的矿石，用的调节充填层高度。然后加充填工作面进行平整。当铺设垫层后，即可进行下一个工作循环。（6）注意安全

不论是崩落矿石还是岩石，都应当注意生产安全所。要随时注意检查顶板稳固性，及时撬除浮石。（六）削毕充填法的适用条件及评价

<一>适用条件

（1）矿脉埋定要素稳定；

（2）矿岩接触面明显，矿脉易与围岩分离，矿脉规则；

（3）矿脉厚度小于0.3～0.4米；

（4）矿石的运输和加工费用很高；

（5）围岩不含有用成份；

（6）选厂能力小；

（7）采用小直径错头和小直径药包；

（8）采空区需要支护。；

（9）矿石可能是稳固和较固性较低的；

（10）对于极贵重的矿石，采用消毕充填法是合适的；

<二>主要优点：

（1）采出矿石贫化率低；

（2）当垫板材料选择的适当，且铺设的严密时，矿石损失率小。

（3）能利用分采所得到的废石的运输和加工费用，提高了有用组份的回收率。

（4）由于矿石品位高，故一吨精矿所需的矿砂，所以选矿的基建投资也少。

<三>主要缺点：

（1）工作组织复杂；

（2）劳动生产率低；

（3）凿岩工作量大，爆药消耗量多；

（4）要铺设严密的垫层；

（5）单位矿石成本高。

对于削毕充填采矿法，过去有些矿山进行过试验，成为削毕充填法效果不好，不如用留矿法。实际上这不是削毕填法的下，而是由于回采工艺的事。比如所用的钻头直径太大，垫层铺设的不严密，垫层材料选择的不当，矿石留子的构造不合理等，同时某些矿山所选择的采区的地质条件也不合乎要求。

<四>关于最小工作厚度：

应用削毕充填法时，采区的宽度有很大意义，由于矿脉的宽度不够，必须崩落一部分围岩来满足最低限度的工作宽度。而崩落围岩又属于非生产性的工作，因而应当想尽一切办法来缩小这部分工作。实践证明，对于急倾斜矿脉，工作而宽度有0.8～0.9米工人即可顺利的进行工作，所以工作面宽度超过0.8～0.9米是不合适的。对于缓倾斜矿脉最小工作宽度可取1.0～1.2米。

（七）应用削毕充填法实例：

内蒙红花沟金矿使用削毕充填法，取得了良好效果。

<一>红花沟金矿400矿块地质条件：

围岩为混合花岗岩和角内斜长片底岩，矿体为黄金矿，平均品位为14.46克/吨，平均脉幅厚为0.52米，窄处为0.3～0.5米，局部有大于0.8米以上的。

<二>采矿方法选择

该矿采用水平分层干式充填采矿法，而在脉宽0.3～0.5米处则采用削毕充填法开采。

<三>采场构成要素：

矿块长45米，阶段高34.5，底柱高4.0米，回采分层高度为0.6～0.8米。

采准切割工作

（1）由于有的地方需要下充填料，故在采场中设计有一个充填井（断面（1.8×1.8米）。

（2）利用沿脉坑道做运输坑道。（2.0×1.5）

（3）在矿块的一端设一个人行通风天井（断面），在另一端设顺路天井作人行通风井。

（4）采场中布置有四个漏斗（规格1.5×1.5米）

（5）开有沿脉切割巷道（规格1.8×2.0米）

<五>回采工作

采场工作完毕后，在采场拉底空间中，向下而上按水平分层进行回采，回采过程中充填料驻外填采空区，窄脉幅的地方用削下的围岩作充填料。脉幅略宽的地方从充填井下充填料充填。充填完毕后加以平整。并严密地铺好垫层（胶带和草袋配合用）。随着采矿工作面的推进，随时加高金属矿留的（可用钢板焊接成园筒）。

凿岩用7655型凿岩机，打上向倾斜炮孔。当矿石稳固，落矿的炮孔角度稍大些，（60°左右），当矿石不稳固时，落矿的炮孔角度可稍小些（30°左右）。炮孔间距0.4～0.8米，炮眼深度应与回采分层高度相适应。崩落围岩时，炮孔间距略大一些为0.5～1.0米。

[参政]：（1）使用消毕充填法的国家有：东德、罗马尼亚、克斯洛伐克，使用较广泛，而苏联采用的少。

七、对干式充填采矿法的评价

干式填法对于支撑围岩、控制地压是一种比较有效的办法之一。它适用于中小型矿山进行采矿。但干式充填不是十分理想的方法。

（一）干式充填法的优点：

（1）适用范围比较广泛，不仅开采木及落矿脉可用，且也可用来开采落矿脉，中厚矿脉。

（2）工艺比较简单，容易掌握，也不需要很多配套设备，投次少。

（3）对充填料种类组成要求不严，故充填料来源较广。

（4）当开采相落矿时，采掘围岩量已够充填空区，（削些充填）无需建专门的充填系统。

（5）巷道不受泥水污染，不支付其他额外费用（与水力、胶结充填法比）

（6）可直接利用井下掘进的废石充填空区。

（二）主要缺点：

（1）充填作业不足连续、故效率低，延续时间长，不便于形成自动化作业线。

（2）充填体不够致密，沉降系数较大（10—25%）接顶差。

（3）井下废石消耗量大，一般都要掘进专门巷道输运充填料。否则常与运矿互相干扰。运转这些充填料，又耗费不少，人工。

（4）在采矿中粉尘大，污染井下空气，卫生条件差。

（5）劳动条件差，劳动强度大，效率低。

（6）充填面不易平整，铺设垫板也比较困难。

（7）充填成本高，每1米3的充填费用约为12～15元。

（三）改进方向：

（1）干式充填体的收缩率较大，接顶较差。应综合研究减少，收缩率的措施。以及接顶新工艺。

（2）在电耙出矿以后，清场工作量仍然和完成，延续时间长。应研究有关的机械设备（小型的灵活）。

（3）对于干式充填法的矿山压力缺乏深入研究，采矿方法的参数多凭经验决定，有必要进一步研究。

（4）应研究适合于缓倾斜，极落矿脉分层充填法特点的小型充填机械设备。

[参政内容]：

八、关于充填体的作用所分析：

（一）对此所有两种看法，一种认为充填万能，不论任何复杂条件下，只要进行充填，全部均可解决，另一种认为充填工艺复杂，且无法解决接顶事，因而控制不了固冉塌落，充填作用不大。

（二）根据国内外长期生产实践证明，充填可以有效地控制围岩大面积、塌落，且对提高间柱的稳定性起到了很好作用。

充填可以适当增大矿房尺寸或可适用于开采深度较大的矿体。

（三）综合分析：认为充填的作用在于减少，围岩和矿柱中的应力值，增加稳固性。但是不能改变，其受力性质。充填可以减缓和控制岩层移动，从而减少对生产的人力安全的危害作用。但不能制止岩层移动。

§3 水力充填采矿法

一、水力充填法概况

近年来，水力充填采矿法在我国地下金属矿山使用的越来越多，是逐渐增加的趋向，这是由于充填工艺的不断改进而促进发展的。

（一）水力充填采矿法的特点

它是将适当的充填料与水混合成浓度均匀的砂浆，利用自然压头或泵压，通过管边或与管边相接的钻孔，把充填料输送到需要充填的回采工作面。充填料经过脱水之后，即形成充填体，而脱同的水则由池水顺路天井流入巷道水沟和沉淀池，最后进入水仓并排至坑外。

水边充填采矿法与干式充填采矿法在结构上基本相同，只是在充填系统上不同，充填材料，及充填工艺没。水力充填采矿法也把矿块分成；两步骤回采（先采房、后采柱）。矿房向下而上或自上而下分层回采，分层水力充填；矿柱也用同类方法回采。

（二）水力充填法在我国使用情况

我们采用充填法本来比较早，但采用水力充填法却很晚，直到60年才发展起来，而水力充填法用金属矿山开采就更略一些。

水力充填法是由干式充填变来的。当时发现选厂的尾矿，对人们造成危害，冶炼出来炉碴，也成了灾害。如何处理？当时人们就用这些东西来为人类服务，就把这些有害之物卷入地下，为了增加充填体的程度，人们对充填料又进行了一定的加工配制。

当然，随着科学技术的向前发展，尾砂、炉碴也将会逐渐变。为更有用的东西，如用冶炼炉碴制优质的水质，用于足设置中。

（三）水力充填采矿法分类：可分为三类：

（1）上向分层水砂充填采矿法；

（2）下向分层水砂充填采矿法；

（3）毕式水砂充填采矿法；

（四）我国使用水力充填法的矿山：

（1）铜录铜矿采用点柱上向水平分层尾砂充填法；

（2）红透山铜矿采用上向分层尾砂充填法；

（3）黄沙、坪铝锌矿采用下向分层尾砂充填法；

（4）金川首矿采用下向分层尾砂充填法；

二、水力充填采矿法典型方案。（指上向水平分层水砂充填法）

（一）铜录山铜矿的矿床地条件：

该矿为多金属发生矿床，是以铜铁为主的的卡岩型厚矿体，平均厚度40米，最大厚度100余米，矿体倾角50°～75°。矿石比较稳固，上、下盘围岩均有破碎带，故均不太稳固。矿床位于湖畔，有些矿体的深部延深到湖底下部，地表不允许陷落，矿石品位高，属多金属富矿床。

5—放矿留井6—主付钢筋7—人行滤水天井通边8—沿脉巷道

9—穿脉巷道10—充填体11—脉外平巷

（二）矿块构成要素

（1）矿块布置：由于矿体厚度大，上、下敌国围岩的稳固性比较差，所以矿块呈切走向布置；（2）阶段高度—60米；

Ⅰ

ⅡⅡ

ⅠⅠ

沿脉平巷

[水砂、充填采矿法图]

穿脉平巷

（3）矿块长度—矿块长=矿体厚（切走向布置）； （4）矿房宽度—8～10米；

（5）矿柱尺寸—① 间柱宽=6～8米；② 底柱高度=5～7米；

③ 顶柱宽度=4～5米。

（三）采准工作

（1）阶段运输平巷——根据该矿具体情况，即将是岩矿床的矿体变化大，设计要求的年产量也较大，为适应充填管路的合理性，因而采用了下盘脉外平巷，上盘脉内平巷的双平巷环形采准系统。（典型方案图中是治脉平巷）。

（2）穿脉巷道——每隔15～20米开一条穿脉。穿脉布置在矿房与间柱高界处，矿房和间柱共用一条穿脉。这种布置形式比矿房间柱各布置一条穿脉节省了采准工程量。

（3）流矿井——根据矿房长度不同，一个矿房中至少应布置两个留矿井。

（4）充填井——在矿房中间设一个充填井，断面=2×2米2，倾角80°～90°，设管边，梯子，它属安全出口之一。

（5）人行脱水井——一个矿房设一个顺路人行脱水井。它的结构要求是：应适应泄水要求。 （四）切割工作

切割工作主要是拉底工作。拉底分两步进行。首先在底柱中开掘的短天井内，在穿脉平巷底板

以上5米的地方，掘进拉底巷道，然后以拉底巷道为向由石，把矿房内底部全部拉开（扩大至矿体边界）。形成2米的拉底空间，之后再进行挑顶。挑顶高度为2.5～3.0米。此时把崩下的矿石全部运出（由底柱中已掘进好的放矿流井放出）。最后形成4.5～5米的拉底空间。当整个拉底空间形成后，再砌筑钢筋混凝土底板，底板厚度为0.8～1.2米。到此切割工作室完成，可进行正式，回采工作了。