下向水平分层充填采矿法(上)

采矿方法的分类及其适用条件
[导读]根据回采时地压的管理方法不同，将金属非金属地下矿山的采矿方法划分为三大类，即空场采矿法、充填采矿法和崩落采矿法。

根据回采时地压的管理方法不同，将金属非金属地下矿山的采矿方法划分为三大类，即空场采矿法、充填采矿法和崩落采矿法。

一、空场采矿法将矿块划分为矿房和矿柱，分两步回采，即先采矿房后采矿柱，以围岩本身的强度及矿柱来支撑采空区的顶板。

因此，矿体和围岩稳固是其应用的基本条件。

二、充填采矿法分两步回采，第一步回采时，随回采工作面的推进，用充填材料填充采空区，防止矿岩冒落。

因此，不论矿岩是否稳固，均可以采用。

三、崩落采矿法为一步回采，随回采工作面的推进，同时崩落围岩并充满采空区，达到控制和管理地压的目的。

围岩不稳固也可以采用。

不同的采矿方法除满足其基本条件外，还依据矿体的产状和开采技术条件，派生出各种不同的采矿方法，详见表1。

此外，溶浸采矿法在金属矿山，如铀矿、金矿和铜矿有比较广泛的应用，在锌、锡和镍矿中也有应用。

金属非金属地下矿山采矿方法对比表（一）
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金属非金属地下矿山采矿方法对比表（二）
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金属非金属地下矿山采矿方法对比表（三）
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金属非金属地下矿山采矿方法对比表（四）
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金属非金属地下矿山采矿方法对比表（五）
金属非金属地下矿山采矿方法类比表（六）
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金属非金属地下矿山采矿方法类比表（七）
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根据矿岩稳固性、矿体厚度和倾角，可能采用的采矿方法
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2、按矿体厚度分类：a、极薄——厚度在0.8m以下；b、薄——厚度在0.8~5m；c、中厚——5~15m；d、厚——15~50m；e、极厚——厚度大于50m2以上。

3、矿岩的稳固性分五级：⑴极不稳固：掘进巷道或采矿时，不允许有暴露面积，否则可能产生片帮或冒落现象。

⑵不稳固：不支护的允许暴露面积在50m2以
⑶中等稳固：不支护的允许暴露面积为50～200m2。

⑷稳固：不支护的允许暴露面积为200～800m2。

⑸极稳固：不支护的允许暴露面积在800m2以上。

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采矿工程中充填技术的应用摘要：随着现代化建设的快速发展，人们对矿产资源的需求量日益增大，我国已进入矿产资源消耗的高峰期，而采矿行业将面临深部开采，同时也将面临地压冲击、地表下沉、塌陷等地质灾害和生态环境等问题；人们越来越认识到加强矿山环保建设和矿产资源综合利用的重要性。

因此，企业通过不断的创新来提高矿产开采的质量和效率。

为了进一步促进企业的可持续发展，企业必须重视生产过程中的资源浪费问题并加以改善。

为了解决这一工作中的问题，充填采矿技术在地下开采中得到了充分的运用。

关键词：采矿工程；充填；技术1 充填采矿技术1.1充填采矿法充填采矿法是随着回采工作面的推进，逐步利用充填材料充填采空区的一种采矿方法。

有时还用支架与充填材料想配合，以维护采空区，称支架充填采矿法。

充填采矿法主要是利用所形成的充填体，进行地压管理，以控制围岩崩落和地表下沉，并为回采工作创造便利条件。

有时还用来预防自燃性矿石的内因火灾。

1.2充填采矿技术在现代矿产体系中，充填采矿技术主要分为两大部分，分别为采矿和充填。

采矿主要是研究各类矿石在不同赋存条件下，在安全生产的前提下，尽量选用生产效率高，经济效益好的方法进行回采。

充填主要解决的是开采过程中的地压问题，最主要形式是利用充填材料将采空区进行填充，以便于进一步降低矿采对于山体生态环境的破坏。

在实际应用充填采矿技术的过程中，可以有效保护地表环境与地层环境，及时回收矿产资源，特别是以先进技术与设备和相关材料为基础的充填采矿法能够适用于各种复杂环境，促进采矿水平的不断增强，在开采贵重金属和稀有金属时也能够得到良好的效果。

2 充填采矿技术在矿山开采中的优势2.1 降排增效选厂排放的尾砂，经过浓缩后泵送至井下充填制备站的砂仓内，添加化学试剂沉降后形成砂浆，最后添加水泥搅拌制成充填材料。

用于充填采空区，解决了尾砂排放的难题，降低环境污染的同时也节省了充填材料，使得采矿业绿色环保。

2.2 地表下沉控制优秀传统开采技术中的应力分布混乱，所以也严重削弱了山体结构的稳定性。

下向分层进路胶结充填采矿法技术标准金川集团有限公司发布Q/YSJC-GY04-2010前言本标准是对Q/YSJC-GY04-2007的修订。

本标准与Q/YSJC-GY04-2007相比主要变化如下：——在分段与分层划分中，增加了“分层垂直高3m”。

——在采场构成要素表1中增加以下内容：——增加六角形进路高为6m采矿时工作面炮孔的布置图。

——在吊挂桁架长度中增加了3.7m和4.5m两种规格。

本标准由金川集团有限公司提出。

本标准由金川集团有限公司科技开发部归口。

本标准由金川集团有限公司科技开发部负责起草。

本标准由金川集团有限公司技术标准委员会矿山专业组起草。

本标准主要起草人：于晓霞郭慧高陈宗林李惠民高锋林秀英吴亚辉文有道。

本标准由金川集团有限公司科技开发部负责解释。

本标准所代替的历次版本发布情况为：——Q/JR-U02-1989，Q/JR-U11-1989，Q/YSJC-GY03-2004，Q/YSJC-GY04-2004，Q/YSJC-GY04-2007。

I下向分层进路胶结充填采矿法技术标准1 范围本标准规定了下向分层进路胶结充填采矿法操作技术要求，检验规则。

本标准适用于下向分层进路胶结充填采矿法。

2 规范性引用文件下列文件中的条款在本标准中的引用而构成本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB16423-2006 《金属非金属矿山安全规程》GB6722-2003《爆破安全规程》Q/YSJC-GY02《高浓度细砂管道自流输送胶结充填技术标准》3 术语3.1胶结充填采矿法随着回采工作面的推进，用水泥等胶凝材料与砂石、炉渣或选矿尾砂等配制成浆状物，通过管道利用自然重力或机械动力将其输送至采场充填采空区，以控制采场地压的采矿方法。

基本特征及适用条件1采场结构参数2主要内容采准切割工程3回采工艺4下向分层充填法模型一、基本特征及适用条件u从上往下顺序分层进路回采和逐层进路充填，每分层的回采工作是在上一分层人工假顶的保护下进行；u回采分层为水平分层(胶结充填) 或 倾斜分层(水力充填)；u倾斜分层主要是为了充填接顶，同时也有利于矿石运搬，但凿岩与支护作业不如水平分层方便；u用于开采矿石很不稳固或矿石和围岩均很不稳固、矿石品位或价值很高的有色金属或稀有金属矿。

壁式下向分层充填：以壁式工作面沿区段全长推进，自上而下回采分层(图10-8a)；进路下向分层充填：将矿块划分为若干分层，从充填体假顶暴露面积小的进路工作面，自上而下回采每一分层(图10-8b)。

1-钢筋混凝土假顶2-尾砂充填体3-人行天井4-分层切割平巷5-矿石溜井6-阶段运输平巷7-壁式工作面图10-8a 壁式下向分层充填图10-8b 金川公司龙首矿下向进路充填采矿法方案图11121391014154150m 100m 9102546378112111241415155361071-分斜坡道 2- 分段联络道 3-分段道 4-溜井 5-溜井联络道 6- 分层联络道 7- 分层道 8-下盘贫矿 9- 回风充填小井10-川脉回风充填道 11- 1150水平穿脉 12- 下盘沿脉回风充填道 13- 1150水平沿脉运输巷道 14- 1000水平运输巷道 15- 1000水平上、下盘沿脉运输巷道II IIII--IIIII IIIIII--IIII I I--Iu阶段高度：30m-80m；u进路方向：矿体厚度小于15~30m时沿走向布置，大于15~30m垂直 走向布置；u进路长度：电耙出矿时，25-50m(图10-8a)；无轨设备出矿时，100-300m (图10-8b)；u进路尺寸：普通进路(2×2)m2-(3×3)m2；高进路(4×4)m2；六角形断面（金川）。

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。