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摘要：随着我国矿业的快速发展，各种先进的采矿技术方法也在不断的被应用在矿业生产过程中，其中上向水平分层充填采矿法就是这样一种较为先进的采矿方法。为了进一步的提高其采矿效率，增大采矿技术方法的经济效益，我们决定对其进行优化改进，并通过实践证明了优化后的上向水平分层充填采矿法更具优越性和经济性。现本文就对该采矿技术方法的优化改进过程进行研究分析。文章是以某矿区的生产为例来论证探讨的，首先指出了上向水平层充填采矿法的应用条件以及存在的问题，继而详细探讨了其优化方法。
关键词：上向水平分层填充采矿法；开采条件；问题；优化
某矿是一座以硫矿为主，以少量铜矿、金矿、银矿、铁矿为辅的多产品综合利用矿山。在最初的开采设计中，采用的开采技术方法主要是上向水平分层尾砂充填采矿法，这种采矿方法在最初的矿产开采中取得了不错的经济效益。但随着矿山的开发范围越来越大，在开采过程中遇到一些特殊情况时，采用原有的开采技术方法不能保证生产的安全进行，因此必须要对开采技术进行改进与优化，以确保生产的正常顺利。在本矿区中，由于硫铁矿的品位较高，且该矿山并没有尾砂产生，这就使得充填采矿法中的充填料不能及时供应。并且经过勘探，发现在矿体与顶板之间有有一道2-8m厚的层间破碎带，这更是给生产带来了极大的安全隐患。为了解决生产中遇到的这些问题，我们决定对采矿方法进行改进优化，重新设定了充填材料的配合比，以保证安全生产、降低开采成本，保证充填体的稳定性。
1、开采技术条件以及采矿法存在的问题
在本矿山中，一共有80多个矿体，其中以硫矿居多，因为具有一定的自燃可能性。本文中主要探讨了1号矿体的开采技术方法优化。经地质勘测结果显示，该矿体大多底板是由高骊组砂质页岩，顶板为闪长岩、栖霞灰岩和船山灰岩组成，矿体呈似层状，产状与地层产状一致，倾角上陡下缓，上部约为45度，下部10-20度。矿床上部风化强烈，矿岩疏松，稳定性差，-200 m 标高以下矿岩稳定性逐渐变好，据- 230 m 中段工程揭露，矿体直接顶板有2 -8 m 厚度的角砾破碎带，稳固性差。
在最初的采矿生产过程中，我们是以上向水平分层江砂胶结充填采矿法进行生产的，将整个1号矿体划分成两个条带，并以间隔回采的方法进行开采。首先是以采准切割的方法进行采矿，继而进行回采，然后再利用管道输送充填料来进行充填。在以这种开采方法生产了几年之后，可以看出，采用上向水平分层江砂胶结充填采礦法是具有很大可行性的。但在实践中也发现了这种采矿法仍然不够完善，在应用中还存在着一定的问题。主要体现在以下几点：采用这种采矿技术方法所需的成本费用较高；江砂这种材料的选择不够合理，使得充填体的质量不够稳定；充填材料的强度以及其配合比都不够科学合理；矿房胶结充填使得脱水较为困难，且生产周期相对较长。再加上积水或充填水的侵蚀作用，使得矿区的岩石稳固性受到很大影响，这也使得更多的废石混入矿区采场，对下一步采矿作业带来不利影响。
2、采矿方法的优化
针对某矿区上向水平分层江砂胶结充填采矿法在应用中存在的诸多问题，以及在开采过程中发现的地质形态变化所带来的影响，经过技术人员的研究商讨，决定对采矿方法进行优化处理。优化内容主要从胶结充填体的强度设计、充填材料及其配合比这两方面进行。
2.1胶结充填体的强度设计优化
由于浇面充填体强度设计方法目前尚无统一设计规程。我们参照条件与该矿区类似的矿山的设计规程，结合该矿多年的生产实践，运用经验类比法选择矿房浇面充填体强度设计值。考虑到该矿实际生产中，凿岩通常于充填结束后14 d 左右进场作业，采场出矿通常需4 周。因此，我们将浇面充填体14 d 和28 d 强度分别设计为1.0Mpa和3.0Mpa。
2.2 充填材料以及配合比优化
充填材料及配合比既是决定充填体强度的关键指标，又是影响充填成本的主要因素，合理的充填材料和配合比应该是以最低成本使胶结充填体满足采矿工艺要求。为此需要解决两个主要问题：其一是采矿工艺所要求的最低强度值，这是矿山胶结充填体的强度设计致力解决的问题，在上节已进行合理设计。其二是充填料配合的最高强度值，这是充填材料及配合比试验研究的目的。而影响江沙胶结充填体强度的主要因素有灰砂比（质量比）、充填体的养护龄期和料浆浓度。
由于细江砂平均粒度与散装水泥的细度相差大，浆体中水泥和江沙离析现象严重，不宜形成高强度的充填体，不能作为水泥胶结充填骨料。但其压缩系数小，孔隙比也较小，在外载荷作用下，变形小；同时其渗透系数较大，采场脱水快。因此细江砂是水力非胶结充填优质骨料。而极细江砂渗透性较好；粒级级配较理想，有利于水泥胶结充填体强度的提高，则是理想的胶结充填骨料。
在对填充材料的选择方案进行优化后，我们又根据实际情况对矿柱与矿房的填充材料配合比进行了优化设计，以确保充填质量。
3、采矿方法优化评价
在经过实践后，证明优化升级后的采矿方法能够很好的保证生产的安全顺利进行，并且取得了较好的经济效益。优化后的采矿技术方法所具有的优越性主要体现在以下几点：
3.1矿块生产能力提高。生产中，矿体的分层高度由3 m 增加至5 m；改变了矿石的回采方式，由原来的一采一充改为二采一充。这样，每个矿块回采完毕时，可减少3-5 个充填循环次数，极大地提高了采场的生产能力；矿房采用水力江沙非胶结充填，由于料浆充入采场后，颗粒沉降较快，充填水可以随充随脱，脱水效果好，充填无需因采场集水而限制充填量和充填时间，缩短了矿块采充的周期。
3.2采矿损失、贫化指标降低。主要原因有两个：高分层作业方式、充填体质量提高。高分层回采减少了崩落矿石与充填体底板的接触机会，这对降低采矿损失和贫化指标极为有利；由于充填材料及配合比设计合理，使充填体质量稳定，减少了因充填体强度低，充填体跨落而造成的损失和贫化。
3.3充填成本大幅度下降。水泥用量的减少。矿柱胶结充填料浆灰砂比从1：5 降低为1：7，每立方米胶结充填体水泥用量下降0. 16 t；矿房采用非胶结江沙水力充填使水泥用量大幅度减少。
参考文献
[1]蔡嗣经. 矿山充填力学基础[M]. 北京：冶金工业出版社，1994.
[2]刘同有. 充填采矿技术应用[M]. 北京：冶金工业出版社，2001.
关键词：上向水平分层填充采矿法；开采条件；问题；优化
某矿是一座以硫矿为主，以少量铜矿、金矿、银矿、铁矿为辅的多产品综合利用矿山。在最初的开采设计中，采用的开采技术方法主要是上向水平分层尾砂充填采矿法，这种采矿方法在最初的矿产开采中取得了不错的经济效益。但随着矿山的开发范围越来越大，在开采过程中遇到一些特殊情况时，采用原有的开采技术方法不能保证生产的安全进行，因此必须要对开采技术进行改进与优化，以确保生产的正常顺利。在本矿区中，由于硫铁矿的品位较高，且该矿山并没有尾砂产生，这就使得充填采矿法中的充填料不能及时供应。并且经过勘探，发现在矿体与顶板之间有有一道2-8m厚的层间破碎带，这更是给生产带来了极大的安全隐患。为了解决生产中遇到的这些问题，我们决定对采矿方法进行改进优化，重新设定了充填材料的配合比，以保证安全生产、降低开采成本，保证充填体的稳定性。
1、开采技术条件以及采矿法存在的问题
在本矿山中，一共有80多个矿体，其中以硫矿居多，因为具有一定的自燃可能性。本文中主要探讨了1号矿体的开采技术方法优化。经地质勘测结果显示，该矿体大多底板是由高骊组砂质页岩，顶板为闪长岩、栖霞灰岩和船山灰岩组成，矿体呈似层状，产状与地层产状一致，倾角上陡下缓，上部约为45度，下部10-20度。矿床上部风化强烈，矿岩疏松，稳定性差，-200 m 标高以下矿岩稳定性逐渐变好，据- 230 m 中段工程揭露，矿体直接顶板有2 -8 m 厚度的角砾破碎带，稳固性差。
在最初的采矿生产过程中，我们是以上向水平分层江砂胶结充填采矿法进行生产的，将整个1号矿体划分成两个条带，并以间隔回采的方法进行开采。首先是以采准切割的方法进行采矿，继而进行回采，然后再利用管道输送充填料来进行充填。在以这种开采方法生产了几年之后，可以看出，采用上向水平分层江砂胶结充填采礦法是具有很大可行性的。但在实践中也发现了这种采矿法仍然不够完善，在应用中还存在着一定的问题。主要体现在以下几点：采用这种采矿技术方法所需的成本费用较高；江砂这种材料的选择不够合理，使得充填体的质量不够稳定；充填材料的强度以及其配合比都不够科学合理；矿房胶结充填使得脱水较为困难，且生产周期相对较长。再加上积水或充填水的侵蚀作用，使得矿区的岩石稳固性受到很大影响，这也使得更多的废石混入矿区采场，对下一步采矿作业带来不利影响。
2、采矿方法的优化
针对某矿区上向水平分层江砂胶结充填采矿法在应用中存在的诸多问题，以及在开采过程中发现的地质形态变化所带来的影响，经过技术人员的研究商讨，决定对采矿方法进行优化处理。优化内容主要从胶结充填体的强度设计、充填材料及其配合比这两方面进行。
2.1胶结充填体的强度设计优化
由于浇面充填体强度设计方法目前尚无统一设计规程。我们参照条件与该矿区类似的矿山的设计规程，结合该矿多年的生产实践，运用经验类比法选择矿房浇面充填体强度设计值。考虑到该矿实际生产中，凿岩通常于充填结束后14 d 左右进场作业，采场出矿通常需4 周。因此，我们将浇面充填体14 d 和28 d 强度分别设计为1.0Mpa和3.0Mpa。
2.2 充填材料以及配合比优化
充填材料及配合比既是决定充填体强度的关键指标，又是影响充填成本的主要因素，合理的充填材料和配合比应该是以最低成本使胶结充填体满足采矿工艺要求。为此需要解决两个主要问题：其一是采矿工艺所要求的最低强度值，这是矿山胶结充填体的强度设计致力解决的问题，在上节已进行合理设计。其二是充填料配合的最高强度值，这是充填材料及配合比试验研究的目的。而影响江沙胶结充填体强度的主要因素有灰砂比（质量比）、充填体的养护龄期和料浆浓度。
由于细江砂平均粒度与散装水泥的细度相差大，浆体中水泥和江沙离析现象严重，不宜形成高强度的充填体，不能作为水泥胶结充填骨料。但其压缩系数小，孔隙比也较小，在外载荷作用下，变形小；同时其渗透系数较大，采场脱水快。因此细江砂是水力非胶结充填优质骨料。而极细江砂渗透性较好；粒级级配较理想，有利于水泥胶结充填体强度的提高，则是理想的胶结充填骨料。
在对填充材料的选择方案进行优化后，我们又根据实际情况对矿柱与矿房的填充材料配合比进行了优化设计，以确保充填质量。
3、采矿方法优化评价
在经过实践后，证明优化升级后的采矿方法能够很好的保证生产的安全顺利进行，并且取得了较好的经济效益。优化后的采矿技术方法所具有的优越性主要体现在以下几点：
3.1矿块生产能力提高。生产中，矿体的分层高度由3 m 增加至5 m；改变了矿石的回采方式，由原来的一采一充改为二采一充。这样，每个矿块回采完毕时，可减少3-5 个充填循环次数，极大地提高了采场的生产能力；矿房采用水力江沙非胶结充填，由于料浆充入采场后，颗粒沉降较快，充填水可以随充随脱，脱水效果好，充填无需因采场集水而限制充填量和充填时间，缩短了矿块采充的周期。
3.2采矿损失、贫化指标降低。主要原因有两个：高分层作业方式、充填体质量提高。高分层回采减少了崩落矿石与充填体底板的接触机会，这对降低采矿损失和贫化指标极为有利；由于充填材料及配合比设计合理，使充填体质量稳定，减少了因充填体强度低，充填体跨落而造成的损失和贫化。
3.3充填成本大幅度下降。水泥用量的减少。矿柱胶结充填料浆灰砂比从1：5 降低为1：7，每立方米胶结充填体水泥用量下降0. 16 t；矿房采用非胶结江沙水力充填使水泥用量大幅度减少。
参考文献
[1]蔡嗣经. 矿山充填力学基础[M]. 北京：冶金工业出版社，1994.
[2]刘同有. 充填采矿技术应用[M]. 北京：冶金工业出版社，2001.