上向分层充填采矿法

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。

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：99709（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。

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。

盘区机械化上向水平分层充填采矿法的实验与运用负220m中段作为鸡冠嘴矿区的主要供矿中段，经过三年多的采供矿工作，急倾斜矿体逐渐减少。

目前30-1采场大量供矿已经结束正在回采底柱，31-1和Ⅱ3-3采场供矿即将接近尾声，33-1采场开始大规模供矿，32-1和Ⅱ3-4采场正在准备阶段。

剩余矿体多为倾斜或缓倾斜矿体，不适应大规模的中深孔落矿，为维持中段的生产能力，必须对倾斜缓倾斜矿体进行开采，配合中深孔落矿采场进行供矿。

-220m中段倾斜缓倾斜矿体主要在Ⅱ2矿体，首先对该矿体24线以西部分进行开采实验。

一、开采技术条件Ⅱ2矿体在25A线以西呈尖灭状, 尖灭点超过25线约15米,该部分矿体整体向西南侧伏,侧伏角约25度。

在25A线矿体向北突出，呈长舌状。

矿体倾角从24线至25线逐渐变缓，倾角最大80度，最小约40度。

矿体为金铜复合矿体，整体稳定。

上盘围岩为稳定的大理岩，下盘为透辉石矽卡岩，不稳固，极易塌落。

矿体为厚大矿体，形状极不规则，水平厚度最大67米。

地质提交矿量约25万吨，地质品位：Au2.48g/t、Cu0.93%。

二、开采方案的选择根据采矿车间现有的设备，生产能力，管理水平等情况，要求选择一种能满足采矿车间实际情况的采矿方法：（1）要安全可靠、结构简单、生产组织容易、施工方便；（2）要利用车间现有的铲运机设备出矿，避免人工出矿，以满足生产的需要；（3）要损失贫化率低，生产效率高，采准工程量少且工程尽量布置在矿体中，减少废石量。

要满足上述要求可供选择的采矿方案有两种：（一）采用盘区机械化上向水平分层充填采矿方案；（二）对24线至25A线急倾斜矿体采用目前使用较为成熟的铲运机出矿中深孔落矿的阶段矿房嗣后充填采矿法，25A线以西倾斜矿体采用人工出矿的上向水平分层充填采矿法。

经过分析比较，第二种方案存在明显的缺点：（1）下盘围岩为不稳定的矽卡岩，铲运机出矿巷道若布置在矽卡岩中必须对全部巷道进行混凝土浇拱支护，工程量大、安全条件差且施工效率低；若布置在矿体中必定留下大量的底柱给回采带来困难且损失较大；（2）采用阶段矿房嗣后充填采矿法围岩暴露面积较大且中深孔爆破，极易使下盘围岩塌落造成矿石大量贫化；（3）对倾斜矿体采用水平分层充填采矿法，必须在25线施工人行井、溜井和大量的分层出矿联道且均为废石工程，人工出矿运距较长且效率很低。

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。

盘区机械化上向水平分层充填采矿法1.1 采场结构参数盘区垂直矿体走向布置，60ｍ长为一个盘区，盘区划分为6个采场，采场宽度为10m,厚度为矿体的水平厚度，高为中段高度60m，底柱高为8ｍ。

尾砂充填，水泥尾砂料浆胶面，不留间柱和顶柱，分层高度5.0m。

1.2 回采工艺1.2.1 采准与切割采用下盘脉外斜坡道、脉外溜井联合采准方式。

从脉外斜坡道每隔10.0m垂高向矿体掘进分段联络道和下盘分段平巷，然后从分段平巷沿采场中心线方向掘进分层联络道到达矿体，并布置脉外溜井将中段运输巷道与各分段平巷联通，同时在采场中央掘进充填回风天井，与上中段回风巷道相通。

分层回采从联络道人口处开始，首先沿采场中央自下盘向上盘方向压顶落矿，形成6～8m宽度的切割槽至采场上盘边界，然后再从切割槽向两侧连续压顶落矿，当矿体为多层时，先采上盘矿体，最后采下盘矿体，直至本分层采完为止。

1.2.2 凿岩爆破采场凿岩主要采用芬兰汤姆洛克公司ERCURY 1F D4-E50全液压凿岩台车钻凿水平浅孔，以7655气腿式凿岩机辅助修理边界。

采用2#岩石炸药多段毫秒微差顺序光面崩矿工艺，即在微差爆破同时，对于周边孔采用光面爆破参数装药，与落矿孔同时滞后起爆，以减少爆破对采场顶板和矿柱的破坏。

炮孔孔径为40mm，孔深3.8m ,通过爆破参数优化正交试验，采用的爆落矿爆破参数为孔距1.1m，排距0.8m，装药系数0.8；边孔光面爆破参数为孔距0.6m，光爆层厚度0.7m，装药线密度0.20kg/m。

1.2.3 采场通风采场通风一般情况下采用控制主导风流实现工作面通风，新鲜风流从中段平巷经斜坡道、分段平巷、分段联络道进人采场工作面，污风则从采场通风天井回至上中段回风系统排出，必要时则在采场工作面或回风天井上部安设局扇，对污风实行强排。

1.2.4 采场出矿崩下矿石采用国产CYE-1.5型电动铲运机与CA-8型地下卡车联合搬运至盘区脉外溜矿井，或由铲运机直接将矿石搬运至采场顺路溜井中，由下部中段运输平巷装入4m3底卸式矿车。

上向水平分层充填采矿法优化分析发布时间：2023-03-15T03:17:04.292Z 来源：《科技潮》2023年1期作者：依力尔·阿迪里[导读] 该方法在进行回采时施工人员进行空区回填工作，这样可以有效防止作业区出现塌陷，不会造成滚石滑落情况，可以确保回采工作顺利进行。

西部黄金克拉玛依哈图金矿有限责任公司 834000摘要：随着社会经济的不断发展，采矿技术需要进行优化创新，由于采矿作业具有危险性能，需要加强安全措施，避免出现矿体破坏情况，积极优化向上水平分层充填采矿法，以此促进采矿作业顺利向前发展。

关键词：上向水平分层充填采矿法；优化应用；地下金矿前言：向上水平分层充填采矿法是比较常见的采矿方法之一，这种方法需要进行人工操作，该方法在进行回采时施工人员进行空区回填工作，这样可以有效防止作业区出现塌陷，不会造成滚石滑落情况，可以确保回采工作顺利进行。

一、上向水平分层充填采矿法的基本概述上向水平分层充填采矿法需要结合实际填充材料以及运输途径完成工作。

不仅如此还有其他填充方式，如干式充填法这种方法最早，可以在作业现场利用废石进行回填工作。

还有水力充填方法，通过水力进行运输，碎石有效填充到采空区。

上向水平分层充填采矿法需要应用凝胶材料进行回填，例如应用胶结物，这些材料具有一定强度，能够实现各种运输方式，施工人员可以结合实际情况进行选择。

二、上向水平分层充填采矿法的基本优势特征（一）提高采矿安全性上向水平分层充填采矿法可以采用机械以及水利两种不同运输方法，这样可以将其材料有效运输到采空区。

通过这种方式，能够有效提高采矿区域的安全性，避免出现地表塌陷问题，同时也能避免出现水下污染情况，促进采矿作业安全运行，提高作业人员的施工安全力度。

（二）提高矿石回采率上向水平分层填充采矿法能够有效提高回采率，主要因为胶结充填物体，能够有效降低采空压力，有效提高整体矿体的安全开采性。

不仅如此，使用该方法还能进行分层回采工作，这样能够有效提高作业人员的安全性，同时也能提高矿石回采性。

世上无难事，只要肯攀登
上向水平分层干式充填采矿法回采工作
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；。

上向水平分层充填法是国内外应用最广泛的充填采矿法之一，其特征是：将矿块划分为矿房、矿柱，先采矿房，后采矿柱。

矿房自下而上分层(水平分层或倾斜分层)回采，每回采一个或若干个分层后，及时进行充填以维护上下盘围岩，并创造不断上采的作业条件；矿柱按合理的回采顺序用充填法或其它合适的方法开采。

由于该方法具有采切、回采工程布置灵活，适应性强等特点，在经济合理的前提下，适用于任何倾角、任何厚度的顶板及围岩稳固的矿体。

如果矿岩稳固性稍差，可以将分层开采、充填改为分层进路开采、充填(称为上向进路充填法)。

图5-40为新桥硫铁矿缓倾斜中厚矿体(平均倾角12°，真厚度23m)机械化上向水平分层充填法示意图。

(1)采场布置根据矿体的厚度，采区可沿矿体走向和垂直矿体走向布置，薪桥硫铁矿矿体水平厚度较大，采用垂直走向布置。

采场划分矿房、矿柱，两者交替布置，先用上向水平分层胶结充填法回采矿柱，待充填体达到强度要求后，再用上向水平分层非胶结充填法回采矿房。

为在保证第二步矿房回采安全的同时，降低充填成本，矿房、矿柱宽度分别为14m和10m(因胶结充填成本大大高于非胶结充填，因此，矿柱尺寸小有利于降低充填成本)。

(2)采准、切割在矿体下盘掘进两条沿脉平巷10，每隔4～5个采场施工一条穿脉平巷9，连通运输平巷，形成环形运输系统。

采用下盘脉外采准有如下优点：①采准工程受采空区影响较小，便于维护和应用；②采场经脉外采场联络道、分段平巷与主斜坡道相通，无轨设备可在全矿调度使用，可充分发挥无轨设备效率高、移动灵活的优势，而且维修方便；③若采用顺路溜井，虽可缩短出矿运距，但因矿体倾角缓，一条溜井不能担负矿块全高的出矿任务，且溜井架设困难。

采用脉外溜井可以克服以上矛盾；④主要采准工程布置在下盘脉外，可以实现无底柱开采，提高资源回收率。

从阶段平巷在问柱中掘进横巷。

图5-40主要采准、切割工程布置分述如下：①斜坡道斜坡道是凿岩台车和铲运机在不同分层问实现自由快速移动的重要通道，因需要布设必要的管线电缆，且要考虑行人需要，因此，斜坡道应有一定规格要求，坡度应满足无轨设备最大爬坡能力要求。