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摘要：随着科学技术的飞速发展，采矿技术也在发生着日新月异的变化。在所有的采矿方法中，应用充填采矿技术进行采矿的方法逐渐成为人们关注的焦点。本文简单介绍了充填采矿技术的技术优势，并通过实际的应用案例，详细的剖析了充填采矿技术的运作机理和在实践中的具体运用，以期我国采矿行业能够快速、稳定、健康的发展。
关键词：采矿技术 充填 应用
中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）26-539-01
一、充填采矿技术概论及其技术发展趋势
1、充填采矿技术
充填采矿技术的与其它采矿技术最为鲜明的区别在于，充填工序是回填工序的一环，在实际应用中，采用充填技术可以大幅度提高采矿的安全系数，减少矿石贫化率，提高矿石回采率，有效地控制地压和地表塌陷，充分利用现有资源等显著特点。几年来，由于智能化科学技术的不断发展，充填采矿技术也采用了先进的无轨设备，从而使生产成本进一步降低，增加了采矿企业的生产效益。
2、充填采矿技术的优势
（1）充填体通过控制支撑围岩、采场地压等措施，从而大大地减少和阻止采后空区围岩的破坏和移动。有利于开采有自燃倾向的矿床、深部矿床等。
（2）能充分的利用资源，矿石贫化率低，回采率高，有相当高的经济效益和发展效益。 可减少地面尾矿坝占地面积，降低了采矿成本，技术符合科学性，可有效地防止火灾的发生。
（3）开采作业机械化， 大幅度的提高了开采效率，增加了采矿企业的经济效益。
（4）随着矿床开采的地压增高，采场范围扩大，深部充填采矿技术得到了发展，很大程度上避免了在高地应力矿区可能出现的采场突变失稳风险。使开采能够可持续发展。
二、充填采矿技术发展中存在问题及改进建议
尽管充填采矿技术在今天发展的相对成熟，但在某些方面还有需要进一步的完善，以使充填采矿技术日臻完美。
1、为了保证充填质量，充填技术的某些技术工艺需要创新。在充填过程中，尽量做到具体问题具体分析，针对不同的矿山条件特点，设计相应的充填采矿方案。
2、研制新型的充填材料，以增强材料的强度，同时降低生产成本。充填材料的性能包括渗水度、容重、抗压强度、孔隙率等。优质的充填材料是保证采矿安全进行的关键条件，因此，我们要运用先进的技术手段对充填材料重点研究，创新研究。
3、实现充填采矿技术的智能化操作。智能化是当今科学发展的主题，智能化的出现是当今的许多行业都有了突飞猛进的发展。采矿行业也不例外，充填采矿技术的自动化程度高低决定了一个采矿企业的综合竞争实力，同时自动化智能化的运用，能够增大采矿的安全系数，例如在一些相对危险的地方，我们可以使用智能机器操作，這样就避免了由于人员施工出现的安全问题。
三、应用案例
1、所研究矿体的地质概况
所研究矿区矿体总体倾向为1800～2600，其倾角的理论估计值在150～250之间，南北宽530 m，东西长1840 m，经计算，最浅埋深为186.13 m。根据抽样测试，大部分矿石硬度f=8—12，多为磁铁矿石。整个矿体完整性受到了一定破坏，并有滑面出现，一经揭露极易冒落。
2、原有的采矿方案
在本次调查中发现，原来的采矿方案结合了侧翼回风井以及下盘主副井这两种开拓方式，在方案实施中，主井、副井以及风井的直径分别为4.5 m、6 m和4.0 m。经过之后的实践证明，原有的采矿方案，综合生产能力为2400 t/d，和现在采矿方案相对比，其能够留部分永久性矿柱，实现一次性连续回采矿房，是一种较为传统的充填采矿法。
这种采矿方法和先前的空场法相比有一定的优势，比如可以开采夹层较多且分布不均的矿体，但它的最重要的缺陷是采场内片帮冒顶过于突出，具体如图1所示。
3、新型的充填采矿技术
新型充填采矿技术采用了组合方法。这种方法是在实践中通过不断地研究，综合考虑多重要素提出来的，它能大大提高采矿效率和降低矿石贫化率，并且在使用过程中，用较少的填充材料就可以完成全部采矿工作。
实践经验表明，回采过程中的的稳定问题不能通过加强支护的方法来解决，这是因为矿体地下温度高、矿石硬度相对较低、节理裂隙发育、地压大等，在调查研究铁矿的实际情况后，相关技术人员提出了两步走的战略方案，即首先采用上向水平分层盘区进路式的方案进行充填，然后运用中深孔分段爆破嗣后的充填方法，这样做的目的是为了提高矿石回采率和保证采矿安全。
4、新型充填采矿技术试验研究
4.1 矿房、矿柱的的尺寸计算和比例划分
为了保证回采过程的安全，必须对矿房、矿柱的尺寸进行精确的计算，同时要考虑两者之间的比例是否合理。经过相关学者的严格计算分析，习惯上采用的划分方式为小间柱、大矿房。根据专业的力学分析和数学论证，这种划分具有很高的科学性。它不仅可以加强回采过程中的稳定性，还能保证回采顶板的安全管理。矿柱的计算公式如下：
式中，σ0为间柱强度，单位是MPa；K为矿石或充填体强度，单位是MPa；L为间柱宽度，单位是m；h0为问柱高度，单位是m。
4.2 相关参数
在第一步采用上向水平分层盘区进路式进行充填过程中，其具体参数为：在中段盘区，每一个回采单元占据一个盘区，相邻进路之间的距离为10m，在每条进路中，划分出尺寸准确和比例合理的矿房、矿柱，其他矿房、矿柱、顶柱高度、中段高度、底柱高度的参数分别为：5m、5m、4m、40m、7m。这些参数均经过严密精确地计算，并在实践中被认定可靠、合理，较好的符合矿体实际条件，同时使生产效率大大提高。
4.3采场出矿和采场充填
在采用新型充填技术采矿过程中，为了方便矿石出矿，一般情况下使用电动铲运机，这是因为它的工作效率高，具有一定的智能化，相对安全系数高。回采结束后，为了保障各方面的安全运行，同时给下一步骤做好基础，往往需要架设人行泄水井和溜矿井，架设高度略低于充填体高度0.3～0.5 m。在采场中央需要用支架固定充填管路。
上述工作完成后，开始用中深孔分段爆破嗣后充填采矿法继续进行（由于篇幅有限，这里不作详细论述），这样既保证了采矿的安全性，又保证了采矿的效率。
三、结语
综上所述，随着现代科学技术的发展，采矿行业也发生了日新月异的变化。绿色采矿、科技采矿、平安采矿成为了采矿业的主题。而在众多采矿方式中，充填技术采矿有着一枝独秀的优势。本文详细分析了充填采矿技术的技术概论、发展优势以及现存的一些不完善的地方，并给出了其在实际生产中的具体应用案例，使人们对充填采矿技术有一个清晰明确的认识，以期我国采矿行业飞速发展。
参考文献
[1] 付毅，王劼.铁矿充填采矿中的关键技术研究[J]. 有色金属（矿山部分）. 2009（04）
[2] 张海波，宋卫东.评述国内外充填采矿技术发展现状[J]. 中国矿业. 2009（12）
[3] 惠功领.我国煤矿充填开采技术现状与发展[J]. 煤炭工程. 2010（02）
[4] 张璐，吕广忠.金属矿山充填采矿法中充填材料的应用及展望[J]. 现代矿业. 2010（01）
作者简介：崔书平，（1980—）男，河北邯郸人，毕业于中国矿业大学煤矿开采技术专业，现为平朔集团井工一矿综采队员工。
关键词：采矿技术 充填 应用
中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）26-539-01
一、充填采矿技术概论及其技术发展趋势
1、充填采矿技术
充填采矿技术的与其它采矿技术最为鲜明的区别在于，充填工序是回填工序的一环，在实际应用中，采用充填技术可以大幅度提高采矿的安全系数，减少矿石贫化率，提高矿石回采率，有效地控制地压和地表塌陷，充分利用现有资源等显著特点。几年来，由于智能化科学技术的不断发展，充填采矿技术也采用了先进的无轨设备，从而使生产成本进一步降低，增加了采矿企业的生产效益。
2、充填采矿技术的优势
（1）充填体通过控制支撑围岩、采场地压等措施，从而大大地减少和阻止采后空区围岩的破坏和移动。有利于开采有自燃倾向的矿床、深部矿床等。
（2）能充分的利用资源，矿石贫化率低，回采率高，有相当高的经济效益和发展效益。 可减少地面尾矿坝占地面积，降低了采矿成本，技术符合科学性，可有效地防止火灾的发生。
（3）开采作业机械化， 大幅度的提高了开采效率，增加了采矿企业的经济效益。
（4）随着矿床开采的地压增高，采场范围扩大，深部充填采矿技术得到了发展，很大程度上避免了在高地应力矿区可能出现的采场突变失稳风险。使开采能够可持续发展。
二、充填采矿技术发展中存在问题及改进建议
尽管充填采矿技术在今天发展的相对成熟，但在某些方面还有需要进一步的完善，以使充填采矿技术日臻完美。
1、为了保证充填质量，充填技术的某些技术工艺需要创新。在充填过程中，尽量做到具体问题具体分析，针对不同的矿山条件特点，设计相应的充填采矿方案。
2、研制新型的充填材料，以增强材料的强度，同时降低生产成本。充填材料的性能包括渗水度、容重、抗压强度、孔隙率等。优质的充填材料是保证采矿安全进行的关键条件，因此，我们要运用先进的技术手段对充填材料重点研究，创新研究。
3、实现充填采矿技术的智能化操作。智能化是当今科学发展的主题，智能化的出现是当今的许多行业都有了突飞猛进的发展。采矿行业也不例外，充填采矿技术的自动化程度高低决定了一个采矿企业的综合竞争实力，同时自动化智能化的运用，能够增大采矿的安全系数，例如在一些相对危险的地方，我们可以使用智能机器操作，這样就避免了由于人员施工出现的安全问题。
三、应用案例
1、所研究矿体的地质概况
所研究矿区矿体总体倾向为1800～2600，其倾角的理论估计值在150～250之间，南北宽530 m，东西长1840 m，经计算，最浅埋深为186.13 m。根据抽样测试，大部分矿石硬度f=8—12，多为磁铁矿石。整个矿体完整性受到了一定破坏，并有滑面出现，一经揭露极易冒落。
2、原有的采矿方案
在本次调查中发现，原来的采矿方案结合了侧翼回风井以及下盘主副井这两种开拓方式，在方案实施中，主井、副井以及风井的直径分别为4.5 m、6 m和4.0 m。经过之后的实践证明，原有的采矿方案，综合生产能力为2400 t/d，和现在采矿方案相对比，其能够留部分永久性矿柱，实现一次性连续回采矿房，是一种较为传统的充填采矿法。
这种采矿方法和先前的空场法相比有一定的优势，比如可以开采夹层较多且分布不均的矿体，但它的最重要的缺陷是采场内片帮冒顶过于突出，具体如图1所示。
3、新型的充填采矿技术
新型充填采矿技术采用了组合方法。这种方法是在实践中通过不断地研究，综合考虑多重要素提出来的，它能大大提高采矿效率和降低矿石贫化率，并且在使用过程中，用较少的填充材料就可以完成全部采矿工作。
实践经验表明，回采过程中的的稳定问题不能通过加强支护的方法来解决，这是因为矿体地下温度高、矿石硬度相对较低、节理裂隙发育、地压大等，在调查研究铁矿的实际情况后，相关技术人员提出了两步走的战略方案，即首先采用上向水平分层盘区进路式的方案进行充填，然后运用中深孔分段爆破嗣后的充填方法，这样做的目的是为了提高矿石回采率和保证采矿安全。
4、新型充填采矿技术试验研究
4.1 矿房、矿柱的的尺寸计算和比例划分
为了保证回采过程的安全，必须对矿房、矿柱的尺寸进行精确的计算，同时要考虑两者之间的比例是否合理。经过相关学者的严格计算分析，习惯上采用的划分方式为小间柱、大矿房。根据专业的力学分析和数学论证，这种划分具有很高的科学性。它不仅可以加强回采过程中的稳定性，还能保证回采顶板的安全管理。矿柱的计算公式如下：
式中，σ0为间柱强度，单位是MPa；K为矿石或充填体强度，单位是MPa；L为间柱宽度，单位是m；h0为问柱高度，单位是m。
4.2 相关参数
在第一步采用上向水平分层盘区进路式进行充填过程中，其具体参数为：在中段盘区，每一个回采单元占据一个盘区，相邻进路之间的距离为10m，在每条进路中，划分出尺寸准确和比例合理的矿房、矿柱，其他矿房、矿柱、顶柱高度、中段高度、底柱高度的参数分别为：5m、5m、4m、40m、7m。这些参数均经过严密精确地计算，并在实践中被认定可靠、合理，较好的符合矿体实际条件，同时使生产效率大大提高。
4.3采场出矿和采场充填
在采用新型充填技术采矿过程中，为了方便矿石出矿，一般情况下使用电动铲运机，这是因为它的工作效率高，具有一定的智能化，相对安全系数高。回采结束后，为了保障各方面的安全运行，同时给下一步骤做好基础，往往需要架设人行泄水井和溜矿井，架设高度略低于充填体高度0.3～0.5 m。在采场中央需要用支架固定充填管路。
上述工作完成后，开始用中深孔分段爆破嗣后充填采矿法继续进行（由于篇幅有限，这里不作详细论述），这样既保证了采矿的安全性，又保证了采矿的效率。
三、结语
综上所述，随着现代科学技术的发展，采矿行业也发生了日新月异的变化。绿色采矿、科技采矿、平安采矿成为了采矿业的主题。而在众多采矿方式中，充填技术采矿有着一枝独秀的优势。本文详细分析了充填采矿技术的技术概论、发展优势以及现存的一些不完善的地方，并给出了其在实际生产中的具体应用案例，使人们对充填采矿技术有一个清晰明确的认识，以期我国采矿行业飞速发展。
参考文献
[1] 付毅，王劼.铁矿充填采矿中的关键技术研究[J]. 有色金属（矿山部分）. 2009（04）
[2] 张海波，宋卫东.评述国内外充填采矿技术发展现状[J]. 中国矿业. 2009（12）
[3] 惠功领.我国煤矿充填开采技术现状与发展[J]. 煤炭工程. 2010（02）
[4] 张璐，吕广忠.金属矿山充填采矿法中充填材料的应用及展望[J]. 现代矿业. 2010（01）
作者简介：崔书平，（1980—）男，河北邯郸人，毕业于中国矿业大学煤矿开采技术专业，现为平朔集团井工一矿综采队员工。