巴彦淖尔西部铜业有限公司内蒙古巴彦淖尔市015000
摘要：按照国家安全生产监督管理局的要求，要逐步提高充填采矿法在金属矿山开采中的比重，随着社会经济的快速发展，对矿业开采的安全与环保性提出了新的要求，在国内矿山开采中，充填采矿法的应用范围比较广，其损失贫化指标低、运用灵活，可根据矿石及岩石性质调整采准和回采方式，对高品位或贵金属资源的回收有更大的指导意义。
关键词：上向分层充填采矿法；回采；金属采矿技术
上向水平分层充填采矿法是充填采矿法中的一种，这种方法是随着回采工作面的推进，逐步用充填料充填采空区的采矿方法。其目的主要是为了利用所形成的充填体进行地压管理，以控制围岩崩落和地表下沉，并为回采工作创造安全和方便的条件，还可以预防自然性矿石的内燃火灾。
一、常见充填采矿法及其上向充填采矿法概述
分类：在铜矿开采中，充填采矿法使用时间较长，在地质构造复杂、开采难度大、生产量高的部分矿区，应用此采矿法，能够满足安全、稳定及高效的生产标准。经过技术革新后，相较之早期采矿法，充填采矿法种类更加丰富，主要可以分为以下几种，①单层充填采矿法。矿山开采中，顶板崩落现象在所难免，不利于持续开采作业。铜矿企业一般应用单层充填采矿法处理顶板崩落，比如，倾斜矿块开采中，应用此方法，实现一次性回采与填充，确保填充物快速充满并密实。此方法操作简单，借助机械设备即可完成不同程度的开采任务。②上向分层充填采矿法。近年来，此项采矿工艺运用频率比较高，其主要工艺是按照顺序开采矿房和矿柱。首先，矿房回采，秉承自上而下的开采原则，根据水平分层状态，有效完成开采任务。其次，矿柱回采，依照铜矿结构分布，合理制定开采工艺。③下向分层充填采矿法。不同地区地理环境不同，一些地区矿山矿岩结构不稳定，开采中缺乏支撑结构，极易造成意外事故。如果地区地质结构不够稳定，应选择此种开采法，其重点在于自上而下的进行分层回采与逐层充填，开采时要注意，一定的支撑顶棚以防出现围岩坍塌。④分采充填采矿法。铜矿区开采中，受外部条件束缚，经常要选用一些特殊的采矿法，对矿石与围岩分开进行回采，正常采矿产量得到保障。
二、充填采矿法的自动化模式
金属矿经济全面发展背景下，各种矿开采设备大范围使用，如：采矿机、挖掘机、筛选机等，这些为上向分层充填采矿工艺的实际运用提供了设备保障。自动化生产技术是上向分层充填采矿法未来改造的新趋势，其通过把计算机技术、信息技术、通信技术等融为一体，创建自动化生产、通信的采矿模式。
1.自动化模式。自动化生产是采矿矿企业的必然趋势，与早期传统的人工开采模式相比，自动化技术的运用满足了上向分层充填采矿法机械生产的需要。如：人工开采矿时，可通过机械自动化进行填充。对于高难度的生产作业模式，可大大减小人工生产的难度。
2.一体化模式。①“人机一体化”，采矿矿生产人员与机械设备之间的运行实现一体化操作，加快了上向分层充填采矿的速度；②“生产一体化”，除了对矿资源开采外，上向分层充填采矿法借助机械设备可对原始矿进行深加工，对初级要求的铜矿产品可一次性生成。
3.智能化模式。上向分层充填采矿法引进计算机控制系统，可以创建高效率的智能化操控模式。如：积极创建大型采场梯段工作面和盘区机械化开采方案，推广高分段回采以完善铜矿开采效率。在充填采矿中可通过计算机对采矿进程有效监控，保证矿产量、质量。
4.综合化模式。综合化技术是将自动化、一体化、智能化技术融合到一起，让各种自动化生产作用全面发挥。如：矿企业制定上向分层充填采矿工艺时，可利用综合性的调控模式对充填新工艺、新材料对比分析，选定最佳开采方案后由充填系统自动控制。
三、上向分层充填采矿法在A矿实际运用的综合分析
1.A矿概况及应用的理论基础。A矿位于某省的东北部，距离47.2km，临近的一处矿山。A矿业的银铜矿地理坐标为北纬39°31′08″至39°32′06″，东经114°28′58″至114°30′21″，开采的面积为0.443km2，其中开采的标高为1950m～1470m，保有的资源储量266.37万t，而设计的生产规模为21万t/年。从上述的数据看出，A矿的地理位置与村庄的距离较近，这就对开采提出了较高的要求，在实际开采的过程中，应注重对周边生态环境的保护，进而降低对村民正常农作和生活的不良影响。在A铜矿开采的过程当中，充填法使用较多，经验丰富。
2.具体应用方案。（1）实际应用分析：通过对A矿应用上相分层充填采矿法的分析得出，由于矿山地质和岩层分部不同，该方法并不能应用在所有的矿山采矿工作中。因此，需要不断的改进该技术的应用方法，从中探索出最有效、最适用于矿山采矿的方法。其一，需要加强顶板的管理，可通过光面爆破的方法，从而保证顶板短轴达到微拱的形状，实现顶板在受力时，均匀分部。合理的顶板的支护方式，要合理控制矿孔间的距离，减少采矿场大块的机率；其二，制定废石不出井系统，从而缓减采场压力，降低矿产充填的成本。其三，推进矿山采场循环，在实际的采矿过程中，合理规划出矿、采矿的工作，严格检测顶板支撑的时间和岩石性质，从而保证顶板在充填完成后，及时完成采矿、出及充填等工作；其四，同时进行相邻矿块的回采时，在两采场间预留相应的采场点柱，从而有效的缩短采矿的工期和降低成本；其五，由于A矿的岩石质地较好，岩层的硬度系数保持在10以上，并且A矿的节理情况和构造较少，在充填过程中，可在分段回采中应用的深孔爆破技术，缩短循环的次数，从而在降低充填成本的情况下，还能够提高矿山的生产能力。（2）切割和采准工作：在A矿的切割工作时，在底柱上面的掘进拉底巷道，以此为自由面，并将其扩大到矿房的边界，从而形成拉底的空间，并向上挑顶2.8m左右；在进行采准工作时，在中厚和厚度较薄的矿体中，掘进脉内运输巷道，在较厚的矿体中，掘进脉外沿脉巷道和穿脉巷道，下盘和上盘进行穿脉巷道和沿脉巷口道。充填回风井的断面一般为2X2m，倾斜角度为85°。（3）回采工作：在A矿进行回采工作时，用浅孔落矿的方式，确保回采分层的的高度在2.8m左右。并且在围岩和矿石比较稳固时，可提高分层的高度，可增加至4.5m左右。用水平孔和上向孔两次崩矿，或打上向中深孔一次崩矿，确保采空区的高度在8.0m左右。矿石出完后，及时清理底板上的粉尘后，才能进行充填。
3.注意事项。上向分层充填矿在应用时应注意以下几点问题：其一，充填的成本容易受到市场价格的影响。根据调查表明，胶结充填成本达到45%，尾砂水力充填成本达到20%。由此看出，矿山充填的成本居高不下，但根本的原因是水泥价格较高。所以，在进行充填时，应积极寻找能够代替胶结充填的胶结和水泥等材料，例如采用灰沙比较小的材料。我国应用胶结充填回采的矿山较多，对此，需要加强分析和研究该技术的经济性，实现该技术应用利益的最大化。其二，矿柱回采难度大。主要是由于矿区存在地压，或者围岩、矿区的结构缺乏稳定性。在这样的情况下，使得矿柱回采的难度不断加大。因此，再用此种采矿的方法，能够在矿房完成回采后，对采空区进行充填，从而确保矿柱的回收。其三，还需要注意顶板安全支护的问题，在采矿的过程中，由于矿体位于构造复杂、岩石破碎，造成掘进巷道困难、充填体表面平整工作量大、矿柱二步回采等问题亟待解决。
上向分层充填采矿法是金属矿开采的先进工艺，在执行这一模式时要考虑到铜矿结构的安全性、稳定性、高效性等问题，从而保证金属矿开采作业的持续进行，为工业经济效益增收创造条件。
参考文献：
［１］李菊．上向分层充填采矿技工艺流程的优化改进［Ｊ］．江西铜矿生产，2016，１５（８）：５２～５４．
［２］吴涵．充填采矿法常见的类别及优势对比［Ｊ］．安徽铜陵产业，2017，３２（１２）：１０～１２．