充填採礦法

中國在西周末年已使用支架充填採礦法，並且一直到20世紀50年代以前，還大量使用乾式充填採礦法。60年代乾式充填採礦法逐漸被其他高效率採礦法所代替。70年代逐步使用尾砂充填和膠結充填技術。以及自行式無軌採掘設備，大力發展水砂充填採礦法和膠結充填採礦法，從而使充填採礦法的礦石產量比重逐漸增大。1990年有色金屬地下礦山採用充填採礦法采出的礦石比重為16.92%。其他國家金屬礦山採用充填採礦法采出的礦石比重也在增大。

充填採礦法的發展趨勢是提高分層高度，發展分段充填和階段充填，簡化充填工藝，提高膠結充填體強度．使用管道水力輸送高濃度充填材料。尋找新充填材料和研究新輸送工藝。

由於充填採礦法能夠最大限度地回收礦產資源，保護地下、地表環境，特別是近些年來，而隨著充填材料、充填工藝、管道輸送裝備和技術的不斷進步，充填採礦法在有色金屬礦山和貴重金屬礦山得到了廣泛應用。隨著充填成本的不斷降低和礦產品價格的持續走高，充填法因其無可替代的優勢，在煤礦、鐵礦等傳統上不宜採用充填法的礦山，應用比重也越來越大。

充填的目的是：

(1)支護岩層，控制采場地壓活動；

(2)防止地表沉陷，保護地表地物；

(3)提供繼續向上回採的工作平台（類似於留礦法功能）；

(4)改善礦柱受力狀態（由單軸受壓變為三軸受壓），保證最大限度地回收礦產資源；

(5)保證安全回採有內閃火災危險的高硫礦床；

(6)控制深井開採岩爆，降低深部地溫；

(7)保證露天、地下聯合開採時生產的安全；

(8)處理同體廢料，保護環境。

根據採用的充填料和輸送方式以及礦體回採方向和充填方式不同，充填採礦法分為上向分層（或進路）充填法、下向分層（或進路）充填法和嗣後充填採礦法。

1、上向水平分層充填法是國內外應用最廣泛的充填採礦法之一，其特徵是：將礦塊劃分為礦房、礦柱，先採礦房，后採礦柱。礦房自下而上分層（水平分層或傾斜分層）回採，每回採一個或若干個分層后，及時進行充填以維護上下盤圍岩，並創造不斷上採的作業條件；礦柱按合理的回採順序用充填法或其他合適的方法開採。

2、對於礦石價值特高、但礦岩均不穩固的金屬礦床，上向水平分層充填法不能保證回採作業安全時，可以考慮採用下向進路充填法。其主要特徵是：在階段內，自上而下在分層人工假頂保護下順序分層進路（巷道）回採、進路充填。該方法由於生產環節多，人工假頂要求強度高、整體性好，因此生產成本較高。

3、分層充填採礦法雖然具有回收率高、貧化率低等突出優點，但由於充填次數較多，不僅工藝複雜，而且每次充填后都需要一定的養護時間，才能進入下一個回採作業循環，致使成本增加，生產能力受到影響。在礦岩穩固性較好的條件下，可以採用嗣後（事後）充填法，其主要特徵是：在階段內，將礦體交替劃分為礦房和礦柱，先用空場法回採礦柱，待整個礦塊回採完畢后，進行一次膠結充填，形成人工礦柱，膠結體達到養護時間后，在人工礦柱保護下，用同樣的方法回採礦房，礦房回採完畢后，進行一次非膠結充填。由於充填工作是在礦塊的整個階段內一次完成，因此該方法亦稱為階段充填法。

其它分類方法如下：按充填料的性質不同充填採礦法又分為乾式充填採礦法、水砂充填採礦法、尾砂充填採礦法、膠結充填採礦法；按回採工作面與水平面的夾角不同又可分為水平回採、傾斜回採、垂直回採三種；按回採工作面的形式不同又分為進路回採方案、分層回採方案、分段回採方案與階段回採方案。

1、充填採礦法的優點主要如下

（1）采、切工程量小，靈活性大；

（2）礦石損失、貧化小；

（3）能夠比較有效的維護圍岩，減少圍岩的移動和防止大量冒落；

（4）對於薄礦脈或多品種礦石可以進行選別回採；

（5）可以防止礦床開採的內因火災。

2、充填採礦法的缺點主要如下

（1）回採工藝和充填工藝複雜；

（2）充填和採礦互相影響，如果回採作業機械化所不能妥善解決，則生產效率和生產能力都比較低；

（3）充填料的開採，加工、輸送及其他一系列消耗使礦石成本較高。開採運輸與堆積充填料這些工作所需要的費用占採礦成本的40—50%；

（4）勞動強度大。

一、開採品位較高的富礦，並且要求有比較高的回採率和比較低的貧化率；或開採稀貴金屬。

二、賦有條件件和開採技術條件比較複雜的礦床，如：

1、水文地質條件、礦體形狀比較複雜；

2、礦體埋藏較深而且地壓較大；

3、礦石或圍岩有自燃發火的危險；

4、地表或圍岩不允許有大面積沉陷或劇烈移動而需要特殊保護；

5、露天和地下同時進行開採。

三、適用於礦石穩固，圍岩不穩固的礦床

如果能採用特殊的支護方法或下向分層充填法，也可以用來開採礦石不穩固的礦體。

四、適用於開採急傾斜礦體

因為急傾斜礦體便於向采場輸送充填料，並且可以減少充填不到的空間及充填料接頂的面積。但是，如果能採用水力或風力充填的話，也可以用於緩傾斜薄礦脈的開採中

(1)采場必須保持兩個出口，並設有照明設備。順路行人井、溜礦井、泄水井（水砂充填用）和通風井都應保持暢通。

(2)水砂充填料的最大粒徑不大於管徑的1/4，膠結充填料的最大粒徑不大於管徑的1/5。

(3)上向分層充填采場，必須先施工充填井及其聯絡道，然後施工底部結構及拉底巷道，以便儘快形成良好的通風條件。當採用脈內布置溜礦井和順路行人井時，嚴禁整個分層一次爆破落礦。

(4)采場鑿岩時，炮眼布置要均勻，沿頂板構成拱形。裝葯要適當，以控制礦石塊度。

(5)每一分層回採后要及時充填，確保充填質量。最後一個分層回採完后應接頂嚴密。

(6)禁止人員在充填井下方停留和通行。充填時，各工序間應有通訊聯繫。

(7)順路人行井、溜礦井應有可靠的防止充填料泄漏的背墊材料，以防止堵塞以及形成懸空；采場下部巷道以及水溝堆積的充填料應及時清理。

(8)下向膠結充填的采場，兩幫底角的礦石要清理乾淨。

(9)用組合式鋼筒作順路天井（行人、濾水、放礦）時，鋼筒組裝作業前應在井口懸掛安全網。

(10)採用人工間柱上向分層充填法採礦，相鄰采場應超前一定距離。

(11)采場放礦要設格篩，防止人員墜落和堵塞。人行井、溜礦井、泄水井、充填井應錯開布置。

(12)乾式充填，每個作業點均應有良好的通風、除塵措施，並加強個體防護。

(13)禁止在采場內同時進行鑿岩和處理浮石。