充填采矿法是一种重要的地下开采技术,其基本原理是在开采过程中用特定的填充材料填充采空区,以达到地压管理、防止矿体自燃、提高矿石回收率和维护矿山安全的目的。根据工作面推进方向和矿块结构,充填采矿法可分为单层充填法、上向分层充填法、下向分层充填法和分采充填法。同时,根据填充材料的种类和输送方式,又分为干式充填、水力充填和胶结充填。
单层充填采矿法适用于缓倾斜薄矿体,通常采用壁式回采面,沿着矿体走向依次开采,同时进行有序的充填。例如,湖南湘潭锰矿就采用了这种采矿方法,由于矿石自燃风险高,且顶板岩石不稳定,所以不适合崩落法,而选择充填法以保护顶板并防止矿石自燃。
上向水平分层充填采矿法则先回采矿房,后回采矿柱,自下而上逐层进行,充填体起到支撑两帮的作用,便于上层矿石的开采。此法在矿房回采到最后时需进行接顶充填,矿柱则在适当时间后回采。水力充填和胶结充填是常见的充填方式,其中水力充填利用水流将填充物输送到采空区,而胶结充填则使用能硬化成固体的材料,如水泥浆体,以增强稳定性。
矿块的结构参数对采矿效率和安全性至关重要,包括矿块的斜长、走向长、控顶距、充填距、悬顶距等,这些参数需根据矿体特性、地质条件和开采技术来确定。采准与切割工程包括阶段运输巷道、切割平巷、切割上山以及溜井的布置,这些巷道系统为采矿作业提供通道,并确保填充材料的顺利输送。
充填采矿法的优点在于能够有效控制地压、提高矿石回收率,但其采矿效率相对较低,且可能需要大量的填充材料和设备。例如,浅孔落矿配合电耙运搬是常见做法,而胶结充填时,矿壁充当模板,有助于保证填充质量。在评价充填采矿法时,需综合考虑回采率、贫化率、采矿效率和成本等因素。
充填采矿法是一种综合地质、工程和经济因素的复杂采矿技术,其实施需要精心设计和精确操作,以确保矿山安全和资源的高效利用。不同的矿体条件和地质环境决定了选用哪种充填采矿法,而且填充材料的选择和处理也是关键环节,这直接影响到矿山的经济效益和环境保护。