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充填采矿法
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充填采矿法
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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。本法适用于开采围岩不稳固的高品位、稀缺、贵重矿石的矿体；地表不允许陷落，开采条件复杂，如水体、铁路干线、主要建筑物下面的矿体和有自燃火灾危险的矿体等；也是深部开采时控制地压的有效措施。充填法的优点是适应性强，矿石回采率高，贫化率低，作业较安全，能利用工业废料，保护地表等；缺点是工艺复杂，成本高，劳动生产率和矿块生产能力都较低。
根据所用充填材料和输送方式不同，充填采矿法可分三组：①干式充填法，充填材料为专用露天采石场采出的碎石、露天矿剥离或地下矿采掘的废石等。经破碎，用机械、人工或风力输送至采场。②水力充填法，充填材料为砂、碎石、选厂尾砂或炉渣等。用管道借水力输送至采场。③胶结充填法，充填材料为水泥等胶凝材料和砂石、炉渣或尾砂等配制的浆状胶结物料，凝固后有一定强度，用管道借水力或机械输送至采场。干式充填法应用最早，它的生产效率低，劳动强度大，采矿成本高。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。中国有色金属矿山各类充填采矿法历年产量所占百分比见表。
data/attachment/portal/201111/06/144921ycds04gsesyn0cns.jpg充填采矿法
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(图1)。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。根据采场结构，回采方向和回采工艺，充填采矿法又可分为上向分层充填法、下向分层充填法、壁式充填法、削壁充填法和方框支架充填法。
data/attachment/portal/201111/06/144921iq9eqqttevzcdcqu.jpg充填采矿法
上向分层充填法将矿房或矿块在垂直高度上水平地或倾斜地划分分层,由下向上逐层回采（图2）。每采完一个分层，随即进行充填。并在充填体中顺路构筑放矿溜井和行人天井（兼作泄水井用）。在矿块中布置充填天井，用来下放充填料；有时兼作提运设备、材料、通风和行人用。回采过程是凿岩、崩矿、出矿、架设行人天井和矿石溜井,建造隔墙,充填和铺盖胶结底板等。水力充填时每一分层充填料上部均铺盖强度较大的胶结底板，以减少出矿时矿石的贫化和损失并提高出矿效率。靠近矿柱建造隔墙，将松散充填料与矿柱隔开，为下一步回采矿柱创造良好的条件。该法用于开采矿石稳固而围岩不稳固的矿体。矿石和围岩均不稳固时，可用微倾斜(倾角7°～10°)进路回采，使水力充填或胶结充填材料能自流接顶。矿石中等稳固时，也可用锚杆加固顶板矿石。
data/attachment/portal/201111/06/144922iksk0hikdfe3kihd.jpg充填采矿法
下向分层充填法回采顺序是由上向下逐层回采、逐层充填(图3)。回采分层水平或倾斜（10°～15°）布置，不留顶柱和底柱。矿块中布置矿石溜井和充填、行人天井。采下矿石经溜井放至下部阶段运输巷道。充填料自上部阶段运输巷道经充填天井下放至采场。随分层回采，在充填体中顺路构筑充填、行人天井。回采分层时，先掘进切割巷道与充填、行人天井和溜井连通。自切割巷道用进路或长壁工作面回采矿石。工人在每一分层水砂充填体下部构筑的胶结假顶下或胶结充填体下作业,工作安全。进行充填作业前,在回采进路口上和侧部构筑滤水墙和密闭墙。本法适用于开采矿石和围岩均不稳固的矿体，也是一种回采矿柱的有效方法。
data/attachment/portal/201111/06/144922fjuu4aijx0juapbj.jpg充填采矿法
壁式充填法布置与壁式充填采煤法近似（见壁式采煤法）。
削壁充填法主要用于极薄矿脉，可以降低贫化率。为形成回采工作空间，须崩落上盘或下盘围岩。矿石和围岩分次崩落，利用崩下的围岩作充填材料。崩矿前在充填料上严密铺垫隔离物，防止粉矿丢失在充填料中。崩下的矿石自矿石溜井运出，崩下的围岩量应能填满采空区。矿石和围岩之间有弱面时，可改善矿石贫化和损失指标。
方框支架充填法适用于开采矿体极不规则、矿石和围岩都不稳固的高价矿体。用方框支架和充填料来维护采空区。回采时，每次将体积与方框体积相等的矿石崩落（方框的长、宽、高约为1.5m×1.5m×2.0m），并立即架设方框支护顶板,然后向方框中填入干充填料,以保证安全。溜井和行人通风天井在方框中架设。矿石可在工作面进行手选，选出废石填入方框作充填料。矿体划分成3～4个方框宽的分条或面积为3×4个方框的短矿块，充填一个分条或短矿块时，可回采另一个。
各种充填法中，如矿块划分为矿房和矿柱，回采时要一并考虑矿房采完后矿柱的回采。在充满干式或水砂充填料的矿房中回采矿柱时，松散的充填料可能涌入回采空间，故多用崩落法。如矿房回采时已构筑隔墙，矿柱可用上向或下向分层充填法回采。前者用于回采支承压力不大的矿柱，后者在围岩不允许崩落或用上向分层充填法不安全时采用；但均须待矿房内的充填料压实后(一般需六个月以上)进行。矿房填满胶结充填料时，矿柱回采方法取决于充填体的强度和围岩稳固性。强度高时，可用留矿采矿法，阶段矿房采矿法，上向分层充填采矿法等；强度低时，用下向分层充填采矿法。如矿房顶底板围岩稳固,可用VCR法回采矿柱（见自然支护采矿法）。
参考书目
冶金部长沙矿山研究院等编：《充填采矿法》，冶金工业出版社，北京，1978。
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