第十七章

充填采礦法

第一節第二節第三節單層充填法概述金屬礦床地下開采第四節第五節第六節上向分層充填法

分采充填法

方框支架充填法

充填料的制備與輸送

2/4/20231采礦工程專業主干課程本章基本內容金屬礦床地下開采◆1、掌握充填采礦法的概念及特點

；

◆2、掌握上向水平分層膠結充填采礦法、下向水平膠結充填采礦法的特點、適用條件及主要工藝；

◆3、了解單層充填采礦法、分采充填采礦法及水力充填采礦法的特點、適用條件及主要工藝；◆4、了解充填料的制備。2/4/20232采礦工程專業主干課程重點難點金屬礦床地下開采上向水平分層膠結充填采礦法、下向水平膠結充填采礦法的特點、適用條件及主要工藝；上向水平分層膠結充填采礦法、下向水平膠結充填采礦法的主要工藝及示意圖。2/4/20233采礦工程專業主干課程金屬礦床地下開采第一節概述一、充填采礦法的特點充填采礦法：在回采過程中，用充填料充填空區的采礦方法。充填處理空區的實質是：以充填材料充滿空區，支撐兩幫圍巖，防止巖石移動，達到控制地壓的目的。二、應用充填法的條件不允許圍巖崩落以及礦石品位較高、礦床價值較大。

三、充填采礦法分類

根據一次充填空區的高度不同，充填采礦分為單層充填采礦法、分層充填采礦法(包括上向水平、上向傾斜和下向分層充填采礦法)、分采充填采礦法與方框支架充填采礦法。2/4/20234采礦工程專業主干課程金屬礦床地下開采根據所采用的充填料和輸出方法不同，充填采礦分為干式充填采礦法、水力充填采礦法、膠結充填采礦法。干式充填：利用運輸機、礦車、管道（風力）輸送干充填料充填空區。水砂充填或水力充填：使用管道水力輸送濕充填料充填空區。膠結充填：用水泥或水泥代用品與脫泥尾砂或砂石配制而成的膠結性物料充填空區。常用的充填材料（簡稱充填料）有廢石（塊石、碎石）、河砂、選廠尾砂、冶煉廠爐渣等，膠結充填材料中還用水泥與石灰等膠凝材料。2/4/20235采礦工程專業主干課程金屬礦床地下開采第二節單層充填法（壁式充填法）

特點：礦塊的回采按礦體全厚向前推進，在巖石頂板下的回采空間作業；當回采工作面推進一定距離后，除保留繼續回采所需的工作空間外，其余空區用隔墻進行密閉，用充填處理空區并控制地壓。

一、礦塊結構參數礦塊長度60~80m；沿傾向斜長30~40m（與電耙耙距有關）；頂、底柱厚2~3m，有的礦山頂、底柱合一或不留；礦塊間不留間柱。二、采準工作

采準包括掘進階段運輸平巷、溜井等。溜井間距6~7m。三、切割工作

切割包括掘進切割上山和拉底平巷等。2/4/20236采礦工程專業主干課程金屬礦床地下開采2/4/20237采礦工程專業主干課程金屬礦床地下開采四、回采工作沿回采工作面推進方向，每次充填范圍的寬度，稱為充填距；所保留用于繼續回采的工作空間寬度，稱為控頂距；每次充填前頂板暴露的最大寬度，稱為懸頂距。懸頂距等于充填距與控頂距之和。根據頂板巖石穩固程度決定推進距離，并與控頂距、充填距和懸頂距相協調。頂板巖石穩固性差時，一次推進2~2.5m。頂板巖石穩固性好，懸頂距和充填距大些。充填距大，可以減少充填準備工作，節省構筑隔墻的人力和材料，縮短充填準備和充填時間，提高礦塊生產能力，降低采礦成本。控頂距一般為一架棚子的間距，即2~2.5m。1、鑿巖：采用淺孔鑿巖。2、爆破：頂板巖石不穩固時，每次爆破1~2m；穩固性好時，每次爆破線可長些甚至整個礦塊斜長。2/4/20238采礦工程專業主干課程金屬礦床地下開采3、通風：清風從階段運輸平巷經溜井上至切割平巷，清洗回采工作后，污風上升到上階段回風平巷。4、出礦：采電耙出礦。5、地壓控制：包括回采空間頂板的支護和用充填處理空區。支護方式有立柱或戴帽立柱；一梁二柱或一梁三柱的棚子支護。頂板巖石不穩固時，在棚頂上還放背板，以防掉渣和巖塊冒落。頂板巖石穩固性好，也采用錨桿支護或其他方式支護。五、評價1、適用條件：頂板巖石不穩固而又不允許陷落的微傾斜和緩傾斜薄礦脈。2、優點：礦石回收效率高，貧化率低。3、缺點：回采工藝復雜，礦塊生產能力低，回采工效低，采礦成本高。2/4/20239采礦工程專業主干課程金屬礦床地下開采第三節分層充填法

分層充填法的特點：將礦塊或礦房劃為分層逐層回采，在礦石頂板或假頂下的回采空間作業，分層回采，用充填處理分層空區并控制地壓。分層充填法的分類：按照分層的不同回采方向，分層充填法分為上向分層充填法（又劃分為上向水平和傾斜分層充填法）和下向分層充填法。一、上向分層充填法上向分層充填法特點是：自下而上分層回采，在礦石頂板下的回采空間作業，以充填體作為工作底板。上向分層充填法根據回采工作面的形式不同劃分為上向水平和傾斜分層充填法。2/4/202310采礦工程專業主干課程金屬礦床地下開采（一）上向水平分層充填法

1、將礦塊劃分為礦房和礦柱，先采礦房，后采礦柱。2、回采礦房時，自下向上水平分層進行，隨工作面推進，逐層充填采空區，并留出繼續上采的工作空間。3、充填體維護兩幫圍巖，并作為上采的工作平臺。4、崩落的礦石用機械方法將礦石運至溜井中。5、礦房回采到最上分層時，進行接頂充填。2/4/202311采礦工程專業主干課程金屬礦床地下開采水力充填法方案⒈礦塊結構和參數：如圖所示。①礦塊的布置：根據礦體厚度而定。②階段高度主要與礦體賦存狀態有關。上向水平分層水力充填采礦法1—頂柱；2—充填天井3—礦石堆；4—人行濾水井；5—放礦溜井；6—主副鋼筋；7—人行濾水井通道；8—上盤運輸巷道；9—穿脈巷道；10—充填體；11—下盤運輸巷道2/4/202312采礦工程專業主干課程金屬礦床地下開采③間柱的寬度取決于礦石和圍巖的穩固性以及間柱的回采方法。⒉采準和切割工作①掘進運輸巷道或穿脈巷道：與礦體厚度有關。②掘進溜礦井、順路人行天井（兼作濾水井）和充填天井：在每個礦房中至少布置兩個溜礦井、一個順路人行天井（兼作濾水井）和一個充填天井。③掘進拉底巷道，形成拉底空間：在底柱上部掘進拉底巷道，并以此為自由面擴大至礦房邊界，再向上挑頂，形成拉底空間，之后可澆灌鋼筋混凝土底板。2/4/202313采礦工程專業主干課程金屬礦床地下開采⒊回采工作

※用淺孔崩礦，回采分層高為2～3m。用上向孔和水平孔兩次崩礦，形成的采空區可高達7～8m※用電耙或裝運機、鏟運機出礦。※清理底板上的礦粉，然后進行充填。充填前要澆灌溜礦井，砌筑（或澆灌）人行天井。4.水力充填方案的缺點（1）回采工藝較為復雜；（2）泥水污染巷道，水溝和水倉清理工作量較大；（3）回采礦柱安全性較差；（4）充填體的壓縮沉降質量較差。2/4/202314采礦工程專業主干課程金屬礦床地下開采膠結充填法如圖所示。膠結充填法的礦塊布置、采準、切割和回采等，與水力充填法基本相同，區別僅在于順路行人天井不要按濾水條件構筑，溜礦井和行人天井在充填時只需立模板就可形成。1—運輸巷道；2—穿脈巷道；3—膠結充填體；4—溜礦井；5—行人天井；6—充填天井2/4/202315采礦工程專業主干課程金屬礦床地下開采※膠結充填法的優點①順路行人天井不要濾水；②溜礦井和行人天井在充填時只需立模板就可形成。※膠結充填接頂問題常用的接頂方法有人工接頂和砂漿加壓接頂。2/4/202316采礦工程專業主干課程金屬礦床地下開采上向水平分層充填采礦法的評價1.優點：礦石損失貧化小；可使用無軌設備。2.缺點：①充填成本高；②充填系統復雜；③礦柱回采困難；④效率較低，勞動強度大。

3.適用條件：①地表不允許陷落或巖層不允許移動；②礦體厚度薄至中厚。2/4/202317采礦工程專業主干課程金屬礦床地下開采（二）上向傾斜分層充填法

特點：用傾斜分層（傾角近40°）回采，在采場內礦石和充填料的運搬主要靠重力。有兩種形式：礦塊回采和沿全階段連續回采，充填料主要為干式。適用條件：礦體形態規整，中厚以下礦體，傾角應大于60°—70°。2/4/202318采礦工程專業主干課程金屬礦床地下開采2/4/202319采礦工程專業主干課程金屬礦床地下開采二、下向分層充填法

特點：礦塊一步驟回采；從上往下分層回采和逐層充填，每一分層的回采工作，是在上一分層人工假頂的保護下進行。

充填方法為水力充填和膠結充填，但不能用干式充填。

下層分層水力充填采礦法（一）下向分層水力充填采礦法

⒈礦塊結構和參數

礦塊結構如圖所示：階段高度為30～50m，礦塊長度為30～50m，寬度等于礦體的水平厚度；不留頂柱、底柱和間柱。2/4/202320采礦工程專業主干課程金屬礦床地下開采1—人工假頂；2—尾砂充填體；3—礦塊天井；

4—分層切割平巷；5—溜礦井；6—運輸巷道；

7—分層采礦巷道2/4/202321采礦工程專業主干課程金屬礦床地下開采⒉采準和切割工作①掘進運輸巷道：在下盤接觸帶或下盤巖石中布置。②行人通風天井：在礦塊兩側布置。③溜礦井：在礦塊中間布置。④切割巷道：每一分層回采前，先沿下盤接觸帶掘進。隨回采分層的下降，行人天井逐漸為建筑在充填中的混凝土天井所代替，而溜礦井從上往下逐層消失。⒊回采工作回采分層高度，一般為2～2.5～3m，回采巷道的寬度為2～3m。用淺孔落礦，電耙出礦。2/4/202322采礦工程專業主干課程金屬礦床地下開采4、充填工作充填前應清理底板，鋪設鋼筋混凝土底板，釘隔離層及構筑脫水砂門等。如圖所示。若下砂方向與泄水方相反，可采用由遠而近的后退式充填。整個分層巷道充填結束后，再在切割巷道底板上，鋪設鋼筋混凝土底板和構筑脫水砂門，然后充填。1—木塞；2—竹筒；3—脫水砂門；4—礦塊天井；5—尾砂充填體；6—充填管；7—混凝土墻8—人行材料天井；9—鋼筋混凝土底板；10—軟膠管；11—楠竹

2/4/202323采礦工程專業主干課程金屬礦床地下開采（二）下向分層膠結充填采礦法它與下向分層水力充填法的區別，僅在于充填料不同，只需在回采巷道兩端的構筑混凝土模板。礦塊結構，采準及回采工藝，與前者基本相同。

下向分層膠充填采礦法1—巷道回采；2—進行充填的巷道；3—分層運輸巷道；4—分層充填巷道；5—礦石溜井；6—充填管路；7—斜坡道2/4/202324采礦工程專業主干課程金屬礦床地下開采（三）下向分層充填采礦法的評價1適用條件：◆礦山開采條件復雜，如礦巖很不穩固、地表不允許陷落、上覆巖層不允許移動等。

◆礦石價值較大。2優點：◆礦石損失很小（3～5%）。◆礦塊結構簡單。3缺點：生產能力較低，采礦工作面工人的勞動生產率不高。

2/4/202325采礦工程專業主干課程金屬礦床地下開采第五節分采充填法（也稱削壁充填法）特點：因礦脈太薄，只采礦石工人因工作面太窄無法在其中作業，必須分別回采礦石和圍巖，使其空區達到允許工作的最小厚度（0.8～0.9m），采下的礦石運出采場，圍巖充填空區，為繼續上采創造條件。

一、結構參數礦塊高度為30～50

m，礦塊沿礦體走向布置，礦塊長50～60

m，不留礦柱。二、采準工作采準工作有階段運輸巷道和先行天井。①階段運輸巷道：位于礦體下盤靠近礦巖接觸面。②天井：一般要在礦塊一側掘進一條先行天井，然后在采場另一側和采場中央架設順路天井，順路天井分為兩到三格，作行人、通風、運輸設備材料、出礦等用。2/4/202326采礦工程專業主干課程金屬礦床地下開采2/4/202327采礦工程專業主干課程金屬礦床地下開采三、切割工作切割工作有拉底巷道。在階段運輸巷道側上部掘進拉底巷道，并架設木漏斗。

四、回采工作自下向上水平分層回采，礦石易采則先采礦石，反之，先采圍巖（下盤）。①崩礦：小直徑淺孔鑿巖，間隔裝藥，松動爆破。落礦前應鋪設墊板，防止粉礦落入充填體中。開掘的圍巖要正好夠采場充填。②通風：清風經階段運輸巷道至先行天井下段，通過回采工作面后經順路天井上段到上部回風系統。③出礦：人工或電耙出礦，對于太薄的礦脈，為了保證回采最小采幅，多采的圍巖廢石。④地壓控制：回采下盤圍巖充填采空區控制地壓。2/4/202328采礦工程專業主干課程金屬礦床地下開采五、評價（1）適用條件該法主要用于開采急傾斜極薄礦脈，個別也可用于緩傾斜極薄礦脈。（2）優、缺點優點：采切工程量小、開采極薄的貴金屬礦脈具有較大的經濟優勢。缺點：采場生產能力小、效率低、損失貧化大、勞動強度大。2/4/202329采礦工程專業主干課程金屬礦床地下開采第六節方框支架充填法特點：用方框支架配合充填來維護采空區，以控制頂板和圍巖崩落，防止地表下沉，為回采工作創造安全作業條件和地表建筑不遭破壞。一、結構參數礦塊高度為30～40

m，當