機械化上向水平分層充填采礦法的實踐探討

【摘 要】本文主要圍繞機械化上向水平分層充填采礦法為中心展開論述，在剖析了目前機械化上向水平分層充填采礦法的具體實踐應用的基礎上提出了幾點具有針對性的優化設計措施，旨在為提高礦山的采出效率、安全生產效率、實現礦山的可持續發展起到一定的推動作用。

【關鍵詞】機械化；上向水平分層填充采礦法；實踐

0.引言

采用機械化上向水平分層充填采礦法，當沿走向布置采場時，能夠增加其長度，當采用垂直方向能夠形成一個盤區式回采單元，開掘的采場斜坡道能夠更好的實現自行設備進入到每個分層當中，在具體的實踐過程中展示出更多優勢。

1.機械化上向水平分層充填采礦法的具體實踐應用

1.1進路法

（1）單條進路法即在采場當中按照礦體走向在聯絡道兩側開采一條進路，形成兩個作業面[1]。該采礦法的進路規格為3m×3m，回采高度控制在3m。回采完成之后進行充填工作，高度為3m，其中最表層的40cm采用灰砂比1：4的膠結充填，另外260cm采用尾砂和廢石充填。該法主要適用于礦體厚度小、礦巖不穩定的礦段。再加上整個回采面積小，作業面面積也相對較小，因此整個的采礦生產能力并不高。考慮到風井處于采場的兩翼位置，通風情況不佳，因此在實際應用當中需要將采場頂板50-100cm的區域擴大至350cm的高度。

（2）分區進路法，該方式是在采場內部根據礦體的走向設置一條進路，在采場的兩翼向中間采場聯絡道方向后退式分區回采與充填。采用7655氣腿型鑿巖機開鑿，安裝炸藥引爆，之后用鏟運機與卡車將礦石運出，整個采場頂板采用錨桿支護方式，針對頂板當中不穩定的局部將其網度密度加密至100cm×100cm。該方式的進路規格與單條進路法一致，當完成一個分區的回采之后，立即進行充填工作，充填規格與單條進路法一致。該方法主要適用于礦體厚度中等的礦段。

（3）盤區進路法，是建立在點柱法的基礎上進行了一定程度的改造。該法同樣采用7655型氣腿鑿巖機開鑿，同樣采用錨桿支護的方式，支護網度為150cm×150cm，進路規格設置為350CM×400cm，回采高度為300cm或者350cm，充填高度為300cm或者是350cm，其表層40cm采用灰砂比為1：4的膠結充填，剩余的260cm或者310cm采用灰砂比1：10的膠結充填。該法適用于礦體厚度大、礦巖不穩定的礦段。其整個采場面積能夠達到1000-3000平方米左右，作業面個數多于單條進路法與分區進路法，但是由于作業面小，綜合來看起生產能力還是不高。想要有效提高生產力，可以在靠近風場的位置適當增加一條聯絡道，如此一來就有效提高了作業面，從而進一步提高綜合生產力。

1.2點柱法

該法先用鑿巖車開鑿，利用鏟運機和卡車將礦石運出，采用錨桿支護與長錨索聯合支付方式，網度設置為150cm×150cm，其中長錨索支護網度300cm×300cm。整個采場內設置相同規格的尺寸在600cm×600cm，回采高度控制在300cm，控頂高度為450cm，表層40cm同樣采用灰砂比為1：4的膠結充填，剩余260cm采用尾砂與廢石充填。該法適用于礦體厚度大，整個礦巖結構較為穩定的礦段，加上作業面大、數量多，整個礦段的綜合生產能力較大[2]。該方法采用600×600cm的點柱規格，其由于間距較大，很有可能會引起點柱之間頂底板出現下沉的問題，針對這個問題應該將原有的規則的點柱布置改變成為不規則布置，根據采場內部的實際情況例如節理、裂隙的不同發育程度采用具有針對性的點柱規格、網度以及布置形式的選擇與設計。

1.3分層充填法

該方法與點柱法的方式相同，只是在采場內并不設置點柱，其采用分層的方式高度選擇200cm或者250cm，控頂高度根據具體情況可以選擇300cm、400cm、350cm，其中空出的100與150cm作為爆破補償空間，同樣采用與點柱法一樣的充填方式。該方式主要適用于礦體厚度較小或者是中等的礦段，該法回采面積一般在500-1000平方米，作業面在2個左右，整個生產能力比較可觀。

1.4混合法

考慮到某個采場內的構造存在多樣性與復雜性，呈現出不同的發育程度與穩固程度，因此就需要考慮采用兩種采礦法即混合法。當采場內兩個區域在同時進行回采作業時，其后續的充填作業還需要根據采場的實際情況決定采用哪種方式，具體有一次性充填與兩次或多次充填方式。由于風井位置的特殊性，導致整個采場通風條件不好，為了保證通風環境可以將采場的下盤頂板的原有高度加高，充分保證充填之后仍然有少量的空間能夠與兩翼的風井聯通，保證通風效果。或者是在風井附近的位置增加一個聯絡道，該舉措能夠有效改善通風環境，同時由于增加了作業面個數，因此，還能夠大大提高綜合生產能力。

2.機械化上向水平分層充填采礦法的具體優化設計

2.1采礦方法的優化設計

針對新城金礦目前采用的機械化上向水平分層充填采礦法中存在的部分缺陷，采用了具有針對性的優化設計方案。將原有的一步回采方式改進為采用兩步回采的方式，在采場中將其劃分為兩個一個為500cm，另一個為800cm，采用淺孔落礦的方式，首先先回采500cm的礦柱，之后采用江沙膠結進行充填，之后再對800cm礦房采用江沙水力非膠結充填，其中采用膠結充填體澆面作為采礦工作底板，厚度保持在60cm左右。另外的鑿巖、爆破、出礦等工藝均保持不變。

2.2充填方式的優化設計

通過數力模型法進行計算，機械化上向水平分層充填采礦法的礦柱膠結充填體其單軸抗壓強度值在20MPa。針對礦房澆面充填體強度的優化設計，筆者根據多年的生產實踐經驗應用經驗類比法進行計算，最后得到強度為3.0MPa。

2.3充填材料的優化設計

其中充填材料的選擇與配合比與其強度有著緊密聯系，同時又涉及到經濟成本。因此針對充填材料以及配合比的優化設計主要考慮兩個方面，一方面是采礦工藝的最低強度值，另一方面是充填料配合的最高強度值。影響膠結充填體的因素主要有灰砂比、料漿濃度以及充填體的養護齡期。通過筆者一系列的試驗分析發現，針對礦柱中充填材料以及配合比的優化設計為：采用極細江沙作為充填骨料，選用425#水泥為膠凝材料，灰砂比設定為1：7，料漿濃度為70%。針對礦房的優化設計，每個分層選用細江沙作為骨料，分層澆面采用極細江沙充填骨料，同樣選擇425#水泥為膠凝材料，灰砂比控制在1：5，料漿濃度與礦柱采用的料漿濃度相同。

通過一系列的優化設計，可以發現將其投入到實際的生產當中整個生產能力得到了提高，具體表現為由于改變了原有的回采方式，因此減少了原有的充填循環次數，再加上采用水力江沙非膠結進行充填，大大縮短了采充的周期。同時整個充填成本、采礦損失以及貧化指標都得到了一定的降低。

3.結語

總而言之，針對機械化上向水平分層充填采礦法的使用，需要根據具體的礦體厚度以及礦巖的穩固性，同時根據礦場的不同指標選擇最合適的采礦方法，在提高采礦效率的同時保證了礦山企業的經濟效益。 [科]

【參考文獻】

[1]張新國，郭惟嘉，李楊楊等.薄煤層破碎頂板綜采工作面“拖管”式充填試驗研究[J].煤炭學報，2012，13（08）：103.

[2]彭福軍，朱天平，王訓青.獲各琦銅礦上向水平分層充填采礦方法的完善[J].有色金屬（礦山部分），2012，11（04）：152-153.