充填采矿法属人工支护采矿法。在矿房或矿块中,随着回采工作面的推进,向采空区送入充填材料,以进行地压管理、控制围岩崩落和地表移动,并在形成的充填体上或在其保护下进行回采。

发展至20世纪50年代,已逐渐为其他高效率采矿方法所取代。由于开采深度增加,环境保护要求严格,又急需降低稀缺高价矿石的损失和贫化,各国都加强了对充填新工艺的研究。

50~60年代水力充填和胶结充填新工艺投入生产,克服了干式充填的一系列缺点,使充填采矿法的应用比例逐年增加。

20世纪70年代,广泛采用自行无轨设备和斜坡道采准布置,用梯段工作面长采场或包括几个矿块的盘区回采。在回采工艺方面应用上向高分层崩矿,锚杆和金属网支护顶板(见巷道与硐室支护),低价高强度胶结充填材料等新技术,使充填采矿法得到进一步完善。水力和胶结充填法尚存在工艺复杂,渗滤废水和细泥污染井下环境,充填成本较高等问题,尚需进一步研究改进。

分类**一、单层充填采矿法。**此法适用于缓倾斜薄矿体,在矿块倾斜全长的壁式回采面沿走向方向、一次按矿体全厚回采,随工作面的推进、有计划地用水力或胶结充填采空区,以控制顶板崩落。

二、上向水平分层充填采矿法。此法一般将矿块划分为矿房和矿柱,第一步回采矿房,第二步回采矿柱。回采矿房时,自下向上水平分层进行,随着工作面向上推进,逐层充填采空区,并留出继续上采的工作空间。充填体维护两帮围岩,并作为上采的工作平台。崩落的矿石落在充填体的表面上,用机械方法将矿石运至溜井中。矿房采到最上面分层时,进行接顶充填。矿柱则在采完若干矿房或全阶段采空后,再进行回采。矿房的充填方法,可用干式充填、水力充填或胶结充填。

**三、上向倾斜分层充填采矿法。**这种方法与上向水平分层充填法的区别是,用倾斜分层回采,在采场内矿石和充填料的搬动主要靠重力。这种方法只能用干式充填。

四、下向分层充填采矿法。这种方法适用于开采矿石很不稳固或矿石和围岩均很不稳固,矿石品位很高或价值很高的有色金属或稀有金属矿体。这种采矿方法的实质是从上往下分层回采和逐层充填,每一分层的回采工作是在上一分层人工假顶的保护下进行。回采分层水平或与水平成40~100或100~150倾角。倾斜分层主要是为了充填直接顶,同时也有利于矿石运搬,但凿岩和支护作业不如水平分层方便。

**五、分采充填采矿法。**当矿脉厚度小于0.3~0.4 m时,只采矿石工人无法在其中工作,必须分别回采矿石和围岩,使其采空区达到允许工作的最小厚度(0.8~0.9 m),采下的矿石运出采场,而采掘的围岩充填采空区,为继续上采创造条件,这种采矿法就为分采充填法。

六、方框支架充填采矿法。开采薄矿脉过去多采用横撑支柱或木棚支架采矿法。在矿体厚度较大,矿石和围岩极不稳固,矿体形态极其复杂,矿石贵重等条件下,这种采矿方法是开采薄矿脉的有效方法。1

优缺点优点(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。

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。

充填目的**(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)。

(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。2

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

实施要点1、先将矿体划分为盘区,盘区内划分矿段,以矿段为回采单元。

2、实施采矿环境再造。在矿段中的顶柱部位,用传统的下向分层胶结充填法的回采L岂分别回采1-2个分层,然后用高标号的混凝土充填形成人工顶柱;在底柱部位,用浅孔落矿法回采一定高度后,用混凝土浇筑具有出矿系统的人工底柱。由于上、F盘围岩不稳固,要沿矿体走向形成切割槽,并胶结充填,构成人工问柱(或通过注浆等方式形成稳固的矿石间柱)。在回采矿段的周围最终形成一个相对稳固的受限空间.即完成“采矿环境再造”。

3、在人1顶柱中预留一定规格的小井.作为回采过程巾的通风、人行井和充填采窄区的充填井,在人工顶柱下面参照深孔抵抗线尺寸,形成深孔凿岩巷道硐室。

4、在下部的人工底柱中预留放矿口;在人工底柱的七部,用巷道式采矿或局部浅孔落矿法形成大量落矿的补偿空间和自由面。

5、在凿岩硐室中用深孔凿岩设备钻凿大抵抗线的下向大直径深孔,然后在阶段全高上实施球状药包下向崩矿;受限空间内节理裂隙比较发育的矿体,可以采用强制与诱导耦合的高教落矿方法进行回采,在一定条件下,甚至可以采用自然崩落。

6、大量崩落的矿石通过放矿口由铲运机运出,实施强化出矿:出矿结束后,通过人工顶柱中的充填小井下放全尾砂充填料(或低标号的混凝土)。3

本词条内容贡献者为:

邱昆峰 - Research Fellow - Colorado School of Mines, USA