上向分层干式充填法
非煤固体开采结课论文——上向水平分层干式充填采矿法
非煤固体矿床地下开采大作业学号: _______________姓名：_______________班级：_______________指导老师：________________上向水平分层干式充填采矿法摘要：充填采矿法作为一种绿色的的采矿方法，能够很好的控制围岩崩落和地表下沉，随着矿床埋深的不断增大，在矿山中正得到越来越普遍的应用。
本文介绍一种新型的采矿法——干式充填采矿法，通过对该方法特点、分类、使用条件以及实际案例的分析，对干式充填采矿法进行了全面的介绍，并对其未来进行了展望。
关键词：干式充填上向水平分层干式充填系统系统评价近年来，随着浅部矿产资源逐渐减少，矿床开采深度正不断增加，面对的地压问题也越来越严峻。
充填开采作为一种绿色开采方式不仅能够减少或者避免地表沉陷，而且可以很好地控制地压。
随着充填技术不断的进步，充填开采在矿山的应用正得到较快的发展。
本文介绍了充填法的一种——干式充填法，指出了干式充填法的特点、分类和使用条件，并对上向水平分层干式充填法做了详尽的阐述，以期对充填采矿法在矿山的普及工作有所帮助。
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）适用条件适用开采品位高，价值高的矿石；（采矿体厚度小于 4 米的）；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；缺乏水力充填的廉价材料；矿山开采中自然涌水量大，不宜采用水力充填法开采；缺乏水源地区的矿山，用水力充填法供应不上水。
金属矿床采矿方法归纳
采矿方法要点归纳一、空场采矿法适用于开采水平、微倾斜、缓倾斜的矿体。
其采矿法不仅能开采薄矿体，更适合于开采厚矿体和极厚矿体。
特征：将矿块划分为规则的矿房和矿柱，并根据矿体的厚度及采矿设备、技术条件的不同，选用浅孔、中深孔或深孔落矿方案进行矿房的回采，因而有浅孔房柱和中深孔房柱之分。
1．浅孔房柱采矿法（1）主要适用于矿石和围岩稳固与较稳固的矿体。
（2）矿体倾角30°以下。
（3）矿体厚度小于8-10m。
（4）价值不高或品位较低的矿石。
2．中深孔房柱采矿法（1）矿石稳固和中等稳固。
当顶板围岩稳固或中等稳固时，采用不切顶或不预控顶；当顶板不太稳固或局部不稳固时，可采用切顶与预控顶；（2）矿体倾角≤30°;（3）厚度≤6-8m的矿体，采用不切顶房柱法；厚度8-10m的矿体，可采用浅孔切顶房柱法；厚度11-12m的矿体；可采用中深孔切顶房柱法；（4）顶板接触面平整，可采用不切顶房柱法；顶板接触面不平整，可采用切顶房柱法；（5）使用于低品位、价值低、凿岩性较好的矿石中。
二、全面采矿法适用于开采矿石围岩均较稳固，矿体厚度小于5-7m的水平至缓倾斜矿体；也适合于开采矿体底板起伏较大或矿体厚度变化较大以及矿石品味不均匀的矿体。
1．普通全面采矿法（又称全面采矿法）（1）一般要求矿岩中等稳固以上；顶板的暴露面积应大于200-500m；（2）矿体倾角≤30°；（3）矿体厚度在5-7m以下，国内大部分矿山开采1.5-3.0m的矿体；（4）一般矿体产状较稳固；（5）该法留有采场内矿柱，最好在贫矿中应用。
2．留矿全面采矿法（1）矿石和顶板岩石为稳固或中等稳固；矿石不粘结，不自然；（2）矿体倾角由缓倾斜到倾斜（即26°-55°），以倾斜矿体为主；（3）厚度由薄至中厚的矿体，以薄矿体为主；（4）可用于形态较复杂，厚度和品位变化较大，以及底板沿走向和倾斜均有起伏的不稳定矿体。
三、浅孔留矿采矿法适用于开采矿石中等稳固和围岩稳固的急倾斜矿体，并要求矿石无自燃性、氧化性，破碎后不易再结块。
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。
上向分层充填采矿法在硼矿开采中的应用
上向分层充填采矿法在硼矿开采中的应用
上向分层充填采矿法是一种高效、安全、环保的采矿方法，在硼矿开采中得到了广泛
应用。
该方法适用于年产量较大、矿体规模较大的硼矿矿区，对于矿体均匀、倾角较小、
体积较大的硼矿矿体采用该采矿方法可获得较高的生产效益。
上向分层充填采矿法的原理是在采场顶部建设一个透水、透气的充填层，充填层下方
设有采场和开采空间。
在采场顶部施工完成充填层后，采矿人员首先挖掉充填层下方的一
层矿体，然后将充填层上方的岩石、土石方和矿石一起充填到挖掉的矿体中，待充填物充
填到充填层的底部后，再次进行充填。
直到充填到矿体的最高层，充填结束后即可开始下
一层的采矿。
该采矿方法的优点在于，采场上方的充填层可稳定地支撑下方的采场和开采空间，充
填层中的支撑材料具有良好的透水性和透气性，能够有效地消除采场顶板塌落和瓦斯等安
全隐患，还能够减少对地表和地下水资源的破坏和污染，对环境保护起到了积极的作用。
此外，采矿效率高、采掘成本低，可以最大限度地利用硼矿资源，提高经济效益。
但是，上向分层充填采矿法也存在一些问题，主要是在充填层的设计、施工和维护上
存在难题，具体体现在充填材料的性能要求、充填施工工艺和充填层中的突水问题等方面。
因此，要确保上向分层充填采矿法的安全、高效、环保，需要加强针对该采矿方法的科学
研究和技术开发，完善充填层的设计和施工标准，提高充填材料的稳定性和透水性，加强
对充填层中突水和溃流等异常情况的监测和处置，加强充填层中的引风和排瓦斯等工作，
以确保该采矿方法的安全、稳定、高效。
上向水平分层干式充填采矿法采准工作
世上无难事，只要肯攀登
上向水平分层干式充填采矿法采准工作
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 乘以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）。
1）人行天井--人行天井一般布置在间柱宽度的中央靠下盘处。
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。
人行天井断面为(1.5m～2.0m) 乘以2.5 米2 或2 乘以2 米2，其倾角应大于60°，以便回采矿柱时可以改作充填井。
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 乘以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。
第二篇-采矿方法——充填法
200
200
图6-10 人行滤水井
间隙50mm 木板条
第六章 充填采矿法
6.3 上向分层充填采矿法
充 填 井：用于回风、下放充填料或人行；
溜 矿 井：脉内溜井顺路架设，可考虑与人行井、 滤水井共用，每矿房要布置两个溜矿井；电耙出矿 时，断面φ2m，铲运机出矿时，断面φ2-2.5m；溜 井可采用钢筋砼预制件或钢溜井形式(图6-11) ；采 用大型出矿设备时，考虑采用脉外布置溜矿井；
3）适用条件：
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、分支复合变化大的矿体； 且矿体的损失、贫化率低，是一种适用范围广的充
填采矿法。
第六章 充填采矿法
6.3 上向分层充填采矿法 4）基本方案：
沿走向布置采场
垂直走向布置采场
点柱式上向分层
第六章 充填采矿法
6.3 上向分层充填采矿法
（1）沿走向布置采场上向分充填法： 当矿体厚度小于10-15m时，沿走向布置矿块，矿房
长 度 30-60m( 图 6-3) ， 大 者 可 达 100-300m ， 如 红 透 山
铜矿沿矿体走向长180m(图6-4) ； 长采场可以实现回采工作的平行作业，充分发挥设
备效率，提高矿石回收率。
图6-3 沿走向布置采场上向分层干式充填法 1-阶段运输平巷；2-回风巷道；3-充填天井；4-放矿溜井； 5-人行通风天井； 6-联络道；7-隔墙；8-垫板；9-电耙绞车； 10-顶柱；11-底柱；12-充填料；13-崩下矿石；14-炮孔
图6-8 脉外溜井斜 坡道布置点柱式上 向分层回采 1-分段巷道； 2-斜坡道； 3-溜矿井； 4-采场联络道； 5-通风排水平巷； 6-点柱； 7-阶段运输平巷； 8-顶柱
充填采矿法
三、进路上向分层充填法
在矿石稳固性较差，不允许有较大的顶板暴露面积时，从矿石顶板暴露面 积小的进路工作面，自下而上回采每一分层。 （１）结构参数 当矿体厚度小于１５～３０m时，矿块沿走向布置，否则垂直走向布 置．矿块高５０～６０m，长５０～１５０m，宽小于２０～３０m；分层高 ３～４m，进路４～５m。 （２）采切工作 采准工程包括阶段运输平巷、采准斜坡道、分段联络道、分段平巷、溜 井、充填天井、滤水井、分层联络道等。有的矿山采用设备斜井与各分段联 系，在设备井中安装１２kg／m型钢轨，用５慢速绞车升降铲运机及其他设备， 在斜井一侧设置人行踏步和各种管线。 切割工作主要是掘进分层联络道和拉底平巷等。 （３）回采工作 沿矿体走向布置进路时，一般由下盘向上盘方向回采。若上盘岩石不稳 固，用胶结充填时，有可以自上盘向下盘方向回采。这时，最后１～２条进 路回采时，可以继续使用胶结充填，也可以使用非胶结料充填，以节约充填 成本。 用浅孔崩矿，孔深２～３m，用装运机或铲运机出矿。对不稳固的顶板进 行锚杆护顶或金属网锚杆联合护顶。
5 、回采 长壁工作面沿走向一次推进2.4m，沿倾向每次的崩矿量根据 顶板允许的暴露面积决定，一般为2m 左右。用浅孔凿岩，孔 深1m左右。崩下的矿石，用2JP-13型电耙运搬；先将矿石运 搬到切割平巷，再到矿石溜井。
由于顶板易于冒落，要求边出矿，边架木棚，上铺背板和竹帘。当 工作面沿走向推进4.8m时，应充填2.4m。充填前应作好准备工作，包括清 理场地，架设充填管道，等。 水力充填是逆倾斜由下而上间断进行，即由下向上分段拆除支柱和充 填。每一分段的长度和拆除支柱的数量，根据顶板稳固的情况而定。 采用胶结充填时，一般用采矿巷道回采矿石，其矿壁起模板的作用。
2011-4-28
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一、地质概况
矿体形态复杂，有透镜状、团块状等，个别除缓倾斜外一般为急倾斜矿体，倾角在60°～80°之间。
矿体厚度变化大，在1～20m之间，其中厚4～10m的占总量的46%，其余大部为2～3m之间，矿体有膨胀及分支复合等现象，东部沿走向变化变化较大，西部相对稳定，含矿系数为0.8。
矿体和围岩为花岗岩和龙山群的砂岩、千枚岩、板岩，属较坚硬的岩石，顶底板较稳定，冒顶和塌落现象较少，除了局部破碎需支护外，一般不需要支护。
矿体沿走向长一般为40～60m，最长为100m，矿体厚度沿走向、倾向变化较大，可由几十厘米到十米以上。
矿体品位，一般为0.052～0.209%，平均为0.09%，沿走向，倾向方向变化都无一定规律。
采掘面接近承压含水带时要预先进行探水疏干，已减小含水层对矿体开采的影响。
二、采矿方法选择
根据矿体特征就开采技术条件，厚度大于3米的矿体，采用铲运机出矿的无轨上向水平分层干式充填法，厚度介于0.7米和3米之间的矿体采用电耙出矿的常规上向水平分层干式充填法。
三、采场布置
四、无轨上向水平分层干式充填法
1、本法适用厚度3米以上，倾角50°以上矿体，矿体及其顶板围
岩稳固或者中等稳固。
2、采场结构
采场沿矿体走向布置，矿块长30米，生产时可根据具体情况进
行调整，2～4个矿快构成一个盘曲，宽为矿体的平均厚度，平
均厚度10～37米，高为中段高度50米，采场不留顶柱和间柱，只留5.5米的自然底柱，根据矿体及其围岩的稳固性和矿体长
度等情况，一般应控制矿房暴露面积不大于1000平米。
3、采准切割
采准工程主要为分层联络巷、分层平巷、采场回风充填井、拉
底巷。
一般先探矿，探明矿体后，再从探矿巷上掘脉内采准天
井，贯通上下中段。
为便于无轨设备的进入采场。
在脉外或穿
脉的适当部位掘盘区采准斜坡道（主斜坡道兼做部分采场的盘
区斜坡道）。
在斜坡道上按9.6米的垂距分别掘进铲运机分层联
络巷，再从分层联络平巷开始，沿矿体走向方向掘进分层平巷。
分层平巷距矿体一般不小于17.7米，在分层平巷内根据回采高
度可以垂直矿体走向掘进分层采场联络巷到达矿体下盘边界。
当最下一个分层采场联络巷揭露矿体后，即沿矿体走向在矿体
内的拉底水平上掘进一条拉底巷道，在拉底巷道的基础上，向
矿房两边扩大至矿房边界。
将最下面一层扩展后的矿房底板的
矿石出干净后，浇筑一层厚度0.4米的钢筋混凝土垫层作为下
阶段矿房回采的保护顶柱，当该垫层养护达到足够的强度后，
即可进行凿岩爆破。
其中各分层的联络道及平巷的坡度均为0.
4、回采工艺
回采工作包括凿岩、爆破、通风、出矿等工序。
切割工作结束后，先在采场底部浇筑0.2米厚的砂浆垫层，然后即开始自下而上分层回采，分层高度一般控制在 3.2米左右，使用H104型液压凿岩台车钻凿上向孔，孔深3.4米，人站在升降台上装药，一次点火，非电导爆管起爆。
矿石用ST-2D型铲运机运往矿石溜井。
溜井布置在采场内，用混凝土预制件做顺路溜井。
5、物探找边
采场每一分层上采（或充填）结束后，进行编录，圏矿和测量工作，准确的标出矿体界线，并现场交代凿岩作业人员炮孔的倾斜方向，正确、及时的指导凿岩工作质量。
6、采场充填
矿石出完后架设顺路人行天井和矿石溜井，人行天井和矿石溜井中间的隔墙浇筑厚度不低于0.3米。
顺路井完成后再进行充填作业，从充填井下放的废石用铲运机运输、推平，再铺一层
0.2米厚的砂浆垫层，待强度达到要求后再展开下一个回采循
环。
7、采场通风
采场爆破后，主要利用矿井的总负压通风，大部分新鲜风流由主斜坡道，经分层联络巷、分段平巷、采场联络道进入采场，小部分通过穿脉、人行天井进入采场。
污风由采场充填井抽出至上一个中段的回风平巷。
当采场通风效果不理想时，利用局扇进行辅助通风，以加速采场排烟除尘。
局扇一般架设在人行
井上口或者充填井上口。
五、常规上向水平分层干式充填法
1、本法适用于矿体厚度0.7米以上，倾角50°以上矿体；
2、采场结构：
采场矿快沿走向布置，长40米，宽为矿体平均厚度，平均2.93
米，高为中段高度50米，采场不留间柱和顶柱，砌筑人工假底，根据矿石及围岩的稳固性和矿体长度的情况，一般控制矿房暴
露面积不大于800平米。
3、采准切割：
本法多利用已有的穿脉、沿脉和天井进行采准工程布置，天井
布置在矿块中部靠近上盘的矿体中，也可考虑利
用探矿天井，回采时作为回风井和充填井。
切割工作从运输巷
开始，在矿房范围内，将平巷开帮扩大到矿房边界。
再往上挑
顶达5米高左右，将矿石运出后，在底层铺0.5米的钢筋混凝
土底板，在此地板上浇筑高2.5米的沿脉运输巷道，其它空间
用充填料充满，再浇筑0.2米厚的砂浆垫板，形成1.8 ～2.0
米的拉底空间。
4、回采工艺：
主要回采工艺为凿岩落矿---矿石耙运---溜井架设---废石充
填---浇筑砼底板，采用YSP-45型凿岩机向上凿岩，一个分层
集中凿岩，炮孔深1.9～2.1米，炮孔间距0.7～0.8米，试采
场规模采用一次爆破或分次爆破，以充填井为自由面崩矿，用
2#岩石炸药非电雷管微差爆破，爆破后进行敲帮问顶确保采场作业安全后再用2DPJ-30型电耙绞车耙矿。
5、物探找边
采场每一分层上采（或充填）结束后，进行编录、圈矿和测量工作，准确的标出矿体界线，并现场交代凿岩人员炮孔的倾斜方向、深度，正确及时的指导凿岩工作质量。
6、采场充填
分层矿石耙运完后架设顺路人行井和矿石溜井，浇筑部分采场之间的隔墙，再进行充填作业，从充填井下放的废石用电耙耙平，再铺一层0.1米厚的砂浆垫板，待强度达到要求后即可开展下一个回采循环。
7、采场通风
采场爆破后，主要利用矿井总负压通风，新风由运输巷道来，通过穿脉、沿脉、人行天井进入采场，污风由采场充填井回到上中段回风巷。
当采场通风效果不好时，利用局扇进行辅助通风，以加速采场通风排尘。
六、安全技术要求
1、严格按照《铀矿冶安全规程》组织施工生产；
2、施工前应按照采矿设计编制施工组织设计及采掘进度计划，认
真组织施工，加强施工管理，合理安排施工顺序，地、测、采技术人员要经常深入现场进行技术指导和资料收集，掌握施工进度及矿体的变化情况，并根据矿体的变化情况及时补充修改
设计，以减少工程量的浪费。
3、采用普法掘进天井时，为防止炮烟中毒，人员进入工作面时，
除过正常的通风以外，还必须开启高压风吹烟。
为确保作业安
全，搭设的凿岩平台一定要稳固牢靠。
并保证在每次上下的时
候都要进行认真仔细的检查。
4、为了防止采场矿石或上盘岩石片落商人，确保采场安全生产，
在矿岩破碎不稳定的地段，要采用可靠的支护方式进行必要的
支护后方可进行回采。
5、天井与上部中段贯通时，应及时掌握掌子面的具体高度，放炮
时及时通知贯通点附近的作业人员撤离。
6、安全员要定期对采场和掌子面进行检查，发现问题及时处理解
决，严禁违章作业。
7、天、溜井（充填井）井口要设明显的警示标志，以防人员坠落。
七、主要指标
1、施工参数
2、主要技术经济指标。