矿山充填采矿法探究

魏会军

（通化钢铁集团板石矿业有限责任公司,吉林 白山 134300）

充填采矿法是一种人工支护采矿方法，适用于开采围堰缺乏稳定性、贵重矿石的矿体开采活动中，开采过程不允许地表存在塌落现象，整个施工条件相对比较复杂，是深部开采过程对地压进行控制的有效方法，在我国矿山开采工作中被广泛运用[1]。

1 充填采矿法的适用条件

充填采矿法是现代化社会发展下的一种新兴产物，能更有效弥补传统采矿方法在矿山开采工作中所存在的不足，有效填补采矿工作中所形成的大面积采空区，防止出现地表塌陷、塌落等现象，同时不会在采矿过程遗留矿柱，切实提升矿石的回收率，增强矿山开采效益，加强对矿产资源的保护力度[2]。填充采矿法并不是任何作业环境均能够使用的，需要保证作业地表不存在塌陷现象，拥有矿产价值相对比较高的矿体以及岩石比较容易破碎的矿体。

1.1 作业地表不存在塌陷现象

在构筑物或者是建筑下边实施矿产开采工作时，通过利用充填采矿法能够借助特定的填充材料，将其制作成混合胶体，借助与之相适宜的采矿作业工具，对地下空间实施填充工作。实践证明，充填采矿法在地表不允许出现塌陷现象的施工场地开展作业活动时，能够科学对地表塌陷现象进行控制与管理，从而达到避免地面塌陷的治理效果。

1.2 拥有矿产价值相对比较高的矿体

在矿产开采工作中，充填采矿法拥有较高的应用优势，能够有效提升矿产的回收率，使用被运用在具有较高开采价值、稀缺矿产、大型矿产资源的开采工作中，例如铜矿资源、金矿资源等，能够有效提升开采效率，增强矿产开采工作的经济效益，最大限度降低运营资金的投入成本，保证矿产开采过程能够得到充足的资金供应。

1.3 岩石比较容易破碎的矿体

在现代化社会发展的背景下，技术人员运用胶结充填采矿技术开展采矿工作时，通常选用尾砂、废石、胶结剂作为填充物的制作材料，按照特定比例对尾砂、废石、胶结剂进行科学配置，形成膏体状的填充浆体；通过将配置好的膏体状填充浆体填充到采空区域内，为采矿工作人员的地下采矿作业提供有利的作业环境，切实保证矿产开采工作的安全性、稳定性与可靠性。

2 充填采矿法相关工艺

矿山开采工作中运用充填采矿法，受充填材料、运输方式的影响，可将充填采矿法分成三种应用类型，即干式充填法、水力充填法、胶结充填法；而按照采矿工作的现场采矿结构，可将其分为上向分层充填法、下向分层充填法、壁式充填法、方框支架充填法。

（1）上向分层充填法。上向分层充填法是将矿块或者是矿房在垂直高度上水平方向或者是倾斜放线进行分成，从下向上逐层实施回采工作。没完成一个分层的矿产开采工作，均需要技术人员运用干式充填法、水力充填法或者是胶结充填法对其实施填充工作，确保所选择的填充方法与矿产开采点的实际需求相吻合，并在充填体中布置充填天井，为下方充填料、运输设备材料、人员通行、通风换气提供有利条件。凿岩、崩矿、出矿、架设行人天井和矿石溜井均属于上向分层充填法的回采内容。运用水利充填法对空矿区区域实施充填工作时，需要保证每一个层成充填材料上方均被高强度胶结板覆盖，以此降低出矿过程的矿石损失率与贫化率，全面提升出矿质量与出矿效率。

（2）下向分层充填法。矿产开采人员将开采下来的矿石通过溜井将其放到下一个运输通道内。充填材料从上一个运输阶段通过充填天井将其传送到采矿开展现场。回采分层时，应县做好充填天井、矿石溜井、行人天井的布置工作，施工人员在每一个分层采矿区域运用水砂充填物对构筑物的胶结假顶实施充填工作或者是运用胶结充填法对其实施填充作业，以此提升采矿作业的安全性。

（3）壁式充填法。壁式充填法与壁式采煤法相类似，回采作业长度相对比较长，可在作业区域两端设置行人通道、通风通道以及运输通道；回采作业区域向前逐步推进时，应不断对其实施支护工作，根据实际情况选用干式充填法、水力充填法或者是胶结充填法对采空区实施充填工作，回采作业面内矿产的运输方向应与采矿作业范围保持平行。

（4）削壁充填法。削壁充填法主要被运用到极薄矿脉作业区域的矿产开采工作中，该作业方法能够有效降低矿产的贫化率。开展崩矿工作前，需要将隔离物严密的铺垫到充填材料上，避免粉矿被丢落都充填材料中；崩矿作业后需要借助矿石溜井将崩下来的矿石运输出来，将崩落下的围堰应保证能够将采空区全部填满。

（5）方框支架充填法。方框支架充填法适合被运用在矿石和围堰具有不稳定性、矿体不规则的高价矿产开采活动中。通过运用方框支架与充填材料对采矿区实施维护工作，为采矿区提供可靠的安全保障。用方框支架充填法实施回采工作时，应将矿石体积与方框体积（1.5m×1.5m×2.0m）相等的矿体实施崩落处理，当矿体被崩落后立即用方框对顶板实施支护工作，并运用干式充填法将充填材料干充到方框中，为矿体结构的安全性、稳定性提供有力保障。溜井、行人天井、通风天井应在方框中实施架设工作，并在矿石开采工作中将开采出来的废石作为方框的充填材料。

3 充填采矿法的关键技术

（1）控制充填成本。无论使用何种充填采矿方法，充填成本均是充填采矿法在实际应用中所要面临的一大问题。现如今，充填采矿法在矿产开采工作中，充填成本占整个矿产开采成本的70%，充填材料中的水泥成本占据总充填成本的70%。因此，充填采矿作业过程，应对充填材料的使用情况进行控制，全面做好水泥材料用量的控制工作，积极开展水泥代替品的研究工作，不断寻找在充填采矿作业中能够代替水泥的充填材料。

（2）充填材料运输。现如今矿山开采工作均朝着系统化、一体化、连续化、机械化、自动化的方向发展。为满足矿产生产能力，需要做好管道输送建设工作，保证管道输送工作的连续性，不断提升矿山生产能力。因疏松的浆体具有较强的复杂性、矿山输送管路的复杂性、填充管道密闭性不强，充填材料运输过程遇到诸多不便，需要相关研究人员提高对充填材料运输工作的研究，不断优化充填材料运输方法。

4 结语

综上所述，充填采矿法为我国矿山开采工作带来诸多便利，不仅能够对地压进行管理，实现对围岩崩落显现、地表下沉显现的有效控制，为回采矿柱以及深部、水下开采工作创造便利条件，还能够全面杜绝内因火灾事故的发生，极大程度上提升矿产开采质量与矿产开采效率，有效提升矿产开采工作的稳固性，为作业人员的生命安全提供有力保障，加快矿石开采行业的进步与发展。