上向分层充填采矿法
充填采矿法
（二）下向分层充填法
（三）分采充填采矿法
适用条件及特点：极薄（0.3~0.4米以下）高品位和贵 适用条件及特点：极薄（0.3~0.4米以下）高品位和贵 重矿体，矿石和围岩分别回采，采下矿石运出后，开 掘围岩充填采空区，并为继续作业的平台。 结构参数：阶段高度30~50米，矿块长25~30米或 结构参数：阶段高度30~50米，矿块长25~30米或 50~60米。 50~60米。 采切： 采切：脉内阶段运输巷道，天井，溜井，拉底巷道， 漏斗。 回采： 回采：自下而上水平分层回采，松动爆破，电耙出矿， 崩落围岩，充填，铺设地板垫层和溜井。 优缺点评述： 优缺点评述：贫化率低，便于在采场内进行手选矿石 和地压管理，适应性广。但是生产能力低，回采工艺 复杂，采矿成本高，不易实现机械化。
充填采矿法
（一）上向分层充填法
适用条件及特点： 适用条件及特点：矿石价值高，中稳以上，地表需保护的倾 斜和急倾斜矿体。矿块划分为矿房矿柱，两步骤回采，矿 房划分水平分层，自下而上逐层回采，同时向上逐层充填 采空区。 结构参数：阶段高度30~60 30~60米，矿体厚度小于10~15 10~15米时， 结构参数：阶段高度30~60米，矿体厚度小于10~15米时， 矿块一般沿走向布置，矿房长30~60米，有时可达100米以 矿块一般沿走向布置，矿房长30~60米，有时可达100米以 上，矿块垂直走向布置时，矿房长度即矿体厚度，一般50 上，矿块垂直走向布置时，矿房长度即矿体厚度，一般50 米内，宽8~10米。矿房间柱6~8米，顶柱4~5米，底柱5 米内，宽8~10米。矿房间柱6~8米，顶柱4~5米，底柱5米。 采切： 采切：阶段运输巷，穿脉巷道，行人滤水井，溜井，拉底巷 道。 回采： 回采：自拉底水平向上逐层进行。浅孔落矿，电耙出矿，胶 结充填。
上向分层充填采矿法的采准及回采工艺
世上无难事，只要肯攀登上向分层充填采矿法的采准及回采工艺（1）采准。
脉内采准系统：通常从脉外运输巷道掘进穿脉巷道，自穿脉巷道上掘脉内中央天井，将运输水平与上阶段通风巷道相通，作为运送人员、材料、设备和通风的通道；大型长采场中，在中央天井两翼设置通风井；自运输巷道布置两条以上顺路溜矿井和顺路人行滤水井。
对于走向很长而规则的薄矿体，可布置脉内斜坡道，它是在回采过程中形成的。
在两步回采的厚矿体，往往共用顺路溜矿井和人行滤水井以及回风天井，从而降低了采准费用。
脉外采准系统：在采用无轨设备的上向分层充填法中，有脉外斜坡道或脉外设备井的采准系统。
该斜坡道自阶段巷道掘进，或从地表下掘，供人员、材料和设备进入盘区或采场，斜坡道经各分段巷道、分层联络道与回采工作面沟通。
斜坡道坡度为10～15%，少数为20%，弯道半径15～20m；分段巷道之间高度8～15m，分层高3～4m。
顺路脱水井和通风井布置在脉内。
采用电耙出矿，溜矿井间距受耙运距离限制，一般为30m 左右；采用无轨自行设备出矿时，溜井间距达80～120m。
溜井布置在充填体内或脉外，金川二矿区和凡口矿用ф1.5m和ф2.0m天井钻机钻进溜井。
顺路溜矿井支护结构有木框、混凝土预制构件、混凝土和钢溜井等。
木框支护木材消耗多，使用寿命短；混凝土预制构件人工架设劳动强度大；浇灌混凝土和钢溜井支护应用广泛，直径一般为1.6～2.0m，可放出矿量10～15 万吨。
随着无轨设备的广泛应用和阶段高度的增加，采用脉外溜井较多，溜井直径2.0～2.4m，布置在矿体下盘较稳固的围岩中，矿石通过量20～30 万吨。
（2）人工底柱及切割工作。
采用上向分层充填法的矿山一般矿石品位较高，为提高矿石回收率，减少底柱损失，及为下阶段回采顶柱创造条件，可采用人工底柱。
人工底柱有尾砂胶结假底（亦铺设一层金属网或钢绳）、混凝土假底和钢筋混凝土假底几种形式。
通常将底柱。
上向分层充填采矿法教学教材
§3 机械化上向水平分层充填法
缘由：为了适应凿岩台车、铲运机等无轨 自行设备的高效率和运行的灵活性，上向 分层充填法在采场结构、采准布置等方面 发生了较大的变化。
主要特征：沿走向布置采场时，采场的长 度增大；垂直走向布置采场时，采用盘区 式回采单元，即将若干采场组合成一个大 的回采单元。要求开掘采场斜坡道，以便 自行设备进入各个分层。
缺点：-劳动强度大；-生产效率低；
-劳动条件差；-充填料不平整。
适用条料进行充填回采。
§-1 上向倾斜分层干式充填法
见图1-1
图1-1
§-2 常规设备上向水平分层充填法
特点：将矿块划分成规则的矿房和矿柱， 第一步用水砂充填或胶结充填回采矿房， 待若干矿房或全阶段矿房采完后，第二 步回采矿柱。自下而上分层回采矿房， 崩落的矿石落在充填体上，采用电耙运 至溜矿井放出。矿房采至最上一个分层 时，进行接顶充填。充填体的强度、压 缩沉降率、接顶好坏是选用本充填法的 关键。
§3-1 沿走向长采场上向水平分层充填法
参数：当矿体厚度小于10-15m时，沿走向 布置采场，采场长度为100-300m，最长可 达800m，采场宽度为矿体厚度，阶段高 60-80m，底柱高6m。（如图3-1）
采准工艺：沿矿体走向，在下盘或上盘围 岩中开掘螺旋式或折返式斜坡道，斜坡道 在垂直高度方向上间隔3-4个分层高度开 出口中，采用指状分层联络道进入各分层 采场。（图3-2）每个采场布置一个充填 井，一个溜矿井，两个滤水井。
混凝土隔墙的作用，主要是为第二步回采间柱创造良好的 回采条件，以保证作业安全和减少矿石损失与贫化。
为防止崩落的矿粉渗入充填料以及为出矿创造良好的条件， 在每层充填体的表面铺设0.15-0.2m厚的混凝土底板。 1天后即可在其上凿岩，2-3天后即可进行落矿。
上向水平分层充填采矿法的优化研究
合理划分采场范围
根据矿山实际情况，选择合适的充填材料，提高充填效果。
选择合适的充填材料
通过对采矿工艺流程的改进和优化，降低采矿成本和劳动强度。
优化采矿工艺流程
采用现代测量和监测技术，对采场进行实时监测和控制，确保采场安全。
加强采场监测与控制
优化方案实施步骤
了解矿山的地质条件和矿体形态，为采场设计提供基础数据。
对采矿方法的能耗、材料消耗、安全性和环境保护等方面进行了全面的评估，并提出了相应的改进措施。
建议未来研究可以进一步拓展采矿方法的优化范围，加强设备研发和充填材料研究，并注重生产组织和环境保护等方面的综合研究，推动采矿工业的可持续发展。
研究不足与展望
虽然上向水平分层充填采矿法的优化取得了一定的成果，但在某些方面仍存在一些不足之处，例如设备投入、充填材料选择和生产组织等方面仍有改进空间。
充填材料
上向水平分层充填采矿法的工艺流程
凿岩爆破
在分层上凿岩爆破，形成待充填的空区。
划分分层
根据矿体厚度和采矿需求，将采空区划分为多个分层。
充填材料制备
将尾砂、废石等工业废料按照一定比例混合制备成充填材料。
充填夯实
对充填后的采空区进行夯实，确保充填体稳定。
充填输送
将制备好的充填材料通过管道输送到采空区。
发展方向与重点
THANKS
感谢观看
对矿山进行详细的地质勘察
设计采场布局方案
制定采矿工艺流程
实施采矿作业
根据矿山实际情况，设计合理的采场布局方案，包括采准、切割、充填等工程。
根据矿山实际情况，制定合理的采矿工艺流程，包括爆破、挖掘、运输、充填等环节。
按照设计的采场布局方案和采矿工艺流程，进行采矿作业。
上向分层充填采矿法的特点及方案
世上无难事，只要肯攀登上向分层充填采矿法的特点及方案上向分层充填法是自下而上分层回采，每分层先采出矿石，而后填入充填料，以支撑采空区两帮和作为工作平台。
该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工作，需有效地控制顶板；可以用任何充填材料进行充填。
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。
除点柱式外，矿石的损失率、贫化率低，是一种适应范围广的充填采矿法。
据国外85 个充填法矿山统计，上向分层充填法采出的矿石量占充填采矿法总产量的38.3%；该法在我国充填法中占60%以上。
上向分层充填法按分层倾角，可分为水平分层充填法与倾斜分层充填法。
目前国内外应用较为普遍的是上向水平分层充填法。
倾斜分层充填法仅在使用干式充填材料的某些矿山中采用。
图1 为连续回采的倾斜分层充填法。
倾斜分层的优点在于出矿和充填可以借自重完成。
图1 倾斜分层采矿法a-充填阶段;b-落矿阶段;1-自行矿车;2-垫板;3-无轨装运设备上向水平分层充填法按采场结构、工作面形态和工艺特点，分为沿走向、垂直走向和点柱上向分层充填法三个基本方案。
[next] （1）沿走向上向分层充填采矿法。
该方案结构特点是：沿矿体走向一定的长度或整个矿体的走向长作一个采场，可以实现回采工作的平行作业，以便充分发挥设备效率，提高矿石回收率。
它适用于厚度在10～15m 以下的矿体。
采场宽为矿体厚度，采场长100～300m，最长达800m。
图2 为红透山铜矿沿走向上向水平分层充填法。
图2 红透山铜矿沿走向（长采场）上向分层充填法1-风井;2-脱水井;3-溜矿井;4-提升井;5-斜坡道;6-充填隔墙;7-排水管;8-脱水塔;9-崩落矿柱;10-上向炮。
上向分层进路胶结充填采矿法采矿
上向进路充填采矿法说明上向进路充填采矿法是一种自下而上，以巷道掘进的方式进行回采，在进路掘至设计位置后并进行充填的采矿方法。
它是在每一水平分层布置若干条进路，按间隔或逐条进路的顺序回采，整个分层各条进路回采充填后，再回采上分层进路。
因在原岩下作业，要求矿岩较稳固，在巷道拉开后，顶板不会垮塌。
上向分层进路全尾砂胶结充填采矿法，对整个采场而言，以分层方式由下向上逐层回采，每分层划分成若干进路。
以进路为单位回采与充填，各进路间隔回采，采后胶结充填，待一期进路充填养护足够时间之后，再回采二期进路。
整个分层各采场进路回采充填后，再回采上分层进路。
该法的主要优点：（1）适应性强，对形态复杂和产状变化大的矿体，能有效进行回采。
（2）回采进路顶板暴露面积较小，一般只需锚杆或金属锚网护顶，就能保证回采作业的安全。
（3）回采工作可同时在多条进路内进行，实现凿岩、爆破、支护、出矿和充填等工序平行交替作业，提高了无轨自行设备的效率和采场生产能力。
（4）矿石回采损失率和贫化率低，资源回收率高。
（5）由于每条进路回采后，都及时进行了充填，有效地控制了顶板暴露面积与暴露时间。
该法的主要缺点：（1）采场为独头巷道型通风，通风效果相对较差。
（2）进路充填需进行接顶，充填工作复杂。
（3）进路胶结充填，采矿成本较高。
（4）采场采用浅孔凿岩爆破，采场生产能力不高。
IV号岩体1830中段：采场布置与结构参数：中段高度为60m,采场宽为矿体水平厚度，长为矿体走向长度，分层高度3m。
进路沿矿体走向布置，长为矿体走向长度，宽为3〜4m采准切割：根据现有工程布置和矿岩稳固性采准工程布置在矿体侧翼。
主要的采切工程有：1830水平有轨运输巷，溜井、人行措施井，溜井联络巷，人行井联络巷，分层联络巷，73线通风上山（充填回风井）。
其中溜井口通过锚杆焊接钢轨做为挡板，充填前采用钢筋混凝土封堵，封堵长度大于2m。
回采工艺：回采顺序为自下而上逐层进行。
分层联络巷垂直矿体走向布置在矿体侧翼，分层联络巷规格为3mx2.6m （宽X高），进路垂直分层联络巷布置，进路规格为3~4mX3m,（断面为9〜12m2）,进路回采为隔一采一凿岩采用YT-28型凿岩机凿岩，炮孔深度2.3m,布孔见炮孔布置图。
向上式水平分层充填采矿法的优化
向上式水平分层充填采矿法的优化向上式水平分层充填采矿法是一种常用的地下采矿方法，具有适应性强、安全性高等优点。
然而，这种方法在实际应用中仍存在一些问题，如充填质量不稳定、采矿效率低等。
为了提高采矿效率和安全性，本文提出了一系列优化方案。
向上式水平分层充填采矿法是一种采矿方法，将矿体自下而上分层回采，每一层回采后，用充填料充填采空区，以控制顶板垮落和支撑围岩。
然而，这种方法在实际应用中存在一些问题，如充填质量不稳定、采矿效率低等，这些问题制约了向上式水平分层充填采矿法的进一步发展。
为了解决上述问题，本文提出了以下优化方案：采用高浓度充填料充填采空区，可以提高充填体的稳定性，减少顶板垮落和围岩变形。
同时，采用压力控制技术，确保充填料能够充分充满采空区，避免出现空洞和离层。
在回采过程中，加强矿柱的支撑，防止采空区顶板垮落和围岩变形。
可以采用加固材料对矿柱进行加固，提高矿柱的承载能力。
采用先进的回采工艺，如综合机械化回采、遥控回采等，提高回采效率，减少回采成本，同时确保回采安全。
加强现场管理工作，确保各项优化措施得到有效实施。
采用现代化的监控手段，对采场进行实时监测，及时发现和解决问题。
通过上述优化措施的实施，向上式水平分层充填采矿法可以获得以下优势：采用先进的回采工艺和技术手段，可以提高采矿效率，减少回采时间，提高产量和产值。
采用高浓度充填料充填采空区，可以确保充填质量，有效控制顶板垮落和围岩变形，提高了矿山安全生产水平。
通过加强现场管理和监控手段，可以及时发现和解决问题，改善作业环境，提高工作效率和员工满意度。
通过优化回采工艺和加强矿柱支撑等措施，可以降低采矿成本，提高矿山经济效益。
向上式水平分层充填采矿法是一种常用的地下采矿方法，在实践中存在一些问题，如充填质量不稳定、采矿效率低等。
为了解决这些问题，本文提出了优化方案，包括提高充填质量、强化矿柱支撑、改进回采工艺和加强现场管理。
这些优化措施可以提高采矿效率和安全性，改善作业环境，降低采矿成本，具有重要的实践意义和推广价值。
上向水平分层干式充填采矿法矿块构成要素
世上无难事，只要肯攀登
上向水平分层干式充填采矿法矿块构成要素
（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1015 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。
（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。
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一、采矿方法分类
二、充填采矿法
三、刘塘坊铁矿北部区域采矿：
（一）矿体特点
初步资料：中钢集团安徽刘塘坊铁矿，设计生产能力原矿150万吨/年，矿石总储量4280万吨，其中低贫矿石量（333类）210.5万吨。
地层属上太古界吴集组，主要是片麻岩类岩石，以强混合岩化斜长片麻岩、含石榴石黑云斜长片麻岩为主，其次还有黑云角闪片岩，长英质变粒岩。
地层产状平缓略向东倾，构造平台与构造斜坡联合形成膝状弯曲，形成膝状挠曲构造。
刘塘坊矿床共发现大小铁矿体24 个，
编号3～26。
其中3 #赋矿层位最低。
其中3 #矿体规模最大，为主矿体，12 号次之，4 #规模第三，其它为小矿体。
目前井巷揭露及井下钻探显示：矿体厚度较薄，多在3至6米，个别段厚度在20米以下，多为平行矿体，矿体受断层影响较大，连续性较差，受剧烈地质构造矿影响，部分接近矿体围岩破碎。
矿体倾角8°至30°，多在10°至20°左右，局部矿体离层，个别矿层挤压为粉状，对全矿采切施工、回采工作造成很大困难。
目前可采矿量偏少。
（二）采矿方法变化：
2012年5月北部区域采矿合同签订后，根据-400m水平北部区域矿体特点，结合业主生产计划需要，-400m水平矿体7#至9#穿脉3#确定了分段中孔凿岩分段出矿分段房柱法，布置见下图：
与此同时，-500m水平1#穿至4穿3#矿体也是分段房柱法回采，布置类似。
2012年9月开始采准施工，10月开始中孔凿岩，11月中旬开始中孔爆破，回采中，因矿体情况变化与原资料出入较大，矿岩控制不是太理想，后期采场顶盘破碎整体性较差，顶盘围岩垮落严重，采场内塌落围岩压矿石现象严重，后期实测采场顶板塌落多大9米以上，且无法控制。
随着后期各处沿脉及钻探显示，全矿已探明的矿体多为缓倾薄矿体，多在10至20度之间，且连续性较差，分段房柱法不适用。
2013年初，针对以上情况，全矿尚未回采地段及分段房柱法首分段以外的矿体采矿方法均调整为上向分层充填采矿法，具体来说应为脉外采准布置的点柱上向水平分层房柱法，具体布置：
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（三）点柱上分层充填回采方案
脉外采准、溜井布置方案，采场沿走向布置，3#矿体按照原3#、4#、5#、6#穿脉划分采场，首分段高度为12.5米，其上各分段高度
均为15米，矿体下盘水平距离60米左右布置-500~-400m斜坡道一条，各分段在矿体下盘50米左右布置脉外巷一条，脉外巷与斜坡道由分段联巷沟通，每个采场通过采场联络巷（±15%）与各自采场已形成的空区相通，作为人员、设备运行及出矿通道，溜井布置在下盘穿脉内，溜井上口在各自分段脉外巷附近，这样采场矿石通过汽车经采场联络巷、脉外巷、溜井联巷倒入溜井进入-500m运输系统。
采场通风则由斜坡道进风，新鲜风流通过采场联络巷进入采场，洗刷采场后通过脉外巷由7#穿回风井回风至-500m水平，通过北风井排出地表。
采场充填，考虑今年三季度前充填系统尚未形成，前期用斜坡道及-487m采准废石充填，充填系统形成后，整个采场采用胶结充填分层充填，每层充填3米左右，使采场顶板距充填体面2.5m高度，保证后续回采作业高度，充填过程中采用脱水管脱水。
（四）首分层采准布置与回采
首分层高度5至6米，采用平底装矿形式，沿矿体下盘布置一条3.3×3.2m沿脉运输巷，穿脉两边留设6米矿柱，随后平行穿脉方向按照8或10米矿房、5米宽矿柱依次布置，矿房中部布置3×3米切割巷至上盘，矿柱间距5至8米，具体视矿体情况定。
所有切割巷施工完以后，依次自采场远端（相对穿脉运输巷）依次进行矿房回采工作，矿房回采则分为上盘向下盘方向3.5米高拉底、下盘向上盘方向2.5米压顶两步，所有矿房回采完毕，则进行沿脉运输巷所处矿块回采工作，回采方向仍未自采场远端（相对穿脉运输巷）退采，同样分为自远端向近端方向3.5米高拉底、近端向远端方向2.5米压顶两步，
采幅为8至10米。
（五）非首层采准布置与回采
由斜坡道分段联巷进入3.2×3.2米分段脉外巷施工，随后再由各采场3.2×3.2米分段联络巷（15%下坡）进入各自采场已形成的空区，随后自近端（相对分段联络巷）向远端进行2.5米压顶回采，回采完毕及时分层充填，充填层高3.0米，依次循环至采场底板平齐。
当高出本分段脉外巷底板时，及时将分段联络巷压顶做坡，满足汽车进入采场需要。
（六）采场顶板管理
矿体比较破碎，每层压顶后及时施工管缝式或砂浆锚杆，局部破碎地段喷砼安全支护，支护没有完成前不得出矿。
快速出矿也是避免事故的一种措施。
（七）采场出矿
目前，采用1立方柴油、电动铲运机以及lw220装载机出矿装入矿车。
进入二分层以后，则为1立方柴油、电动铲运机以及lw220装载机装入汽车倒入溜井装入矿车。
(八）目前存在的问题
1) 矿体受断层的影响，尚未完全掌握其具体形态，部分设计只能边探边改，影响较大。
2）局部矿体及其顶盘围岩风化程度高，较为破碎，采场顶板管理问题突出。
3）前期中孔分段房柱法与本回采方案衔接问题，将造成部分损
失。
4）矿体倾角较小，矿体下盘与沿脉运输巷三角区回采难度大成本高，要造成部分损失。
（九）点柱上向分层采矿法图例：
以上是点柱上向分层采矿法在刘塘坊北部区域的应用和实践，就此机会和大家简要介绍到这里，谢谢大家。