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充填采矿法

采矿方法

充填采矿法是指伴随落矿、运搬及其他作业的同时，用充填料充填采空区的采矿方法。充填的目的是支护采空区两帮岩石，并为继续进行上面分层回采造成立足的底板。它适用于矿石和围岩不稳固，不允许有较大暴露面的矿床；地表需要保护的矿床；稀有贵金属或高品位的矿床；有自燃性的硫化矿床；赋存条件复杂的矿床等。

简述
中国在西周末年已使用支架充填采矿法，并且一直到20世纪50年代以前，还大量使用干式充填采矿法。60年代干式充填采矿法逐渐被其他高效率采矿法所代替。70年代逐步使用尾砂充填和胶结充填技术。以及自行式无轨采掘设备，大力发展水砂充填采矿法和胶结充填采矿法，从而使充填采矿法的矿石产量比重逐渐增大。1990年有色金属地下矿山采用充填采矿法采出的矿石比重为16.92%。其他国家金属矿山采用充填采矿法采出的矿石比重也在增大。
充填采矿法的发展趋势是提高分层高度，发展分段充填和阶段充填，简化充填工艺，提高胶结充填体强度．使用管道水力输送高浓度充填材料。寻找新充填材料和研究新输送工艺。
由于充填采矿法能够最大限度地回收矿产资源，保护地下、地表环境，特别是近些年来，而随着充填材料、充填工艺、管道输送装备和技术的不断进步，充填采矿法在有色金属矿山和贵重金属矿山得到了广泛应用。随着充填成本的不断降低和矿产品价格的持续走高，充填法因其无可替代的优势，在煤矿、铁矿等传统上不宜采用充填法的矿山，应用比重也越来越大。
充填目的
充填的目的是：
(1)支护岩层，控制采场地压活动；
(2)防止地表沉陷，保护地表地物；
(3)提供继续向上回采的工作平台（类似于留矿法功能）；
(4)改善矿柱受力状态（由单轴受压变为三轴受压），保证最大限度地回收矿产资源；
(5)保证安全回采有内闪火灾危险的高硫矿床；
(6)控制深井开采岩爆，降低深部地温；
(7)保证露天、地下联合开采时生产的安全；
(8)处理同体废料，保护环境。
分类
根据采用的充填料和输送方式以及矿体回采方向和充填方式不同，充填采矿法分为上向分层（或进路）充填法、下向分层（或进路）充填法和嗣后充填采矿法。
1、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他合适的方法开采。
2、对于矿石价值特高、但矿岩均不稳固的金属矿床，上向水平分层充填法不能保证回采作业安全时，可以考虑采用下向进路充填法。其主要特征是：在阶段内，自上而下在分层人工假顶保护下顺序分层进路（巷道）回采、进路充填。该方法由于生产环节多，人工假顶要求强度高、整体性好，因此生产成本较高。
3、分层充填采矿法虽然具有回收率高、贫化率低等突出优点，但由于充填次数较多，不仅工艺复杂，而且每次充填后都需要一定的养护时间，才能进入下一个回采作业循环，致使成本增加，生产能力受到影响。在矿岩稳固性较好的条件下，可以采用嗣后（事后）充填法，其主要特征是：在阶段内，将矿体交替划分为矿房和矿柱，先用空场法回采矿柱，待整个矿块回采完毕后，进行一次胶结充填，形成人工矿柱，胶结体达到养护时间后，在人工矿柱保护下，用同样的方法回采矿房，矿房回采完毕后，进行一次非胶结充填。由于充填工作是在矿块的整个阶段内一次完成，因此该方法亦称为阶段充填法。
其它分类方法如下：按充填料的性质不同充填采矿法又分为干式充填采矿法、水砂充填采矿法、尾砂充填采矿法、胶结充填采矿法；按回采工作面与水平面的夹角不同又可分为水平回采、倾斜回采、垂直回采三种；按回采工作面的形式不同又分为进路回采方案、分层回采方案、分段回采方案与阶段回采方案。
优缺点
1、充填采矿法的优点主要如下
（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。
2、充填采矿法的缺点主要如下
（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。
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
安全管理
(1)采场必须保持两个出口，并设有照明设备。顺路行人井、溜矿井、泄水井（水砂充填用）和通风井都应保持畅通。
(2)水砂充填料的最大粒径不大于管径的1/4，胶结充填料的最大粒径不大于管径的1/5。
(3)上向分层充填采场，必须先施工充填井及其联络道，然后施工底部结构及拉底巷道，以便尽快形成良好的通风条件。当采用脉内布置溜矿井和顺路行人井时，严禁整个分层一次爆破落矿。
(4)采场凿岩时，炮眼布置要均匀，沿顶板构成拱形。装药要适当，以控制矿石块度。
(5)每一分层回采后要及时充填，确保充填质量。最后一个分层回采完后应接顶严密。
(6)禁止人员在充填井下方停留和通行。充填时，各工序间应有通讯联系。
(7)顺路人行井、溜矿井应有可靠的防止充填料泄漏的背垫材料，以防止堵塞以及形成悬空；采场下部巷道以及水沟堆积的充填料应及时清理。
(8)下向胶结充填的采场，两帮底角的矿石要清理干净。
(9)用组合式钢筒作顺路天井（行人、滤水、放矿）时，钢筒组装作业前应在井口悬挂安全网。
(10)采用人工间柱上向分层充填法采矿，相邻采场应超前一定距离。
(11)采场放矿要设格筛，防止人员坠落和堵塞。人行井、溜矿井、泄水井、充填井应错开布置。
(12)干式充填，每个作业点均应有良好的通风、除尘措施，并加强个体防护。
(13)禁止在采场内同时进行凿岩和处理浮石。
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