摘要：充填采矿技术是现代金属矿山安全高效开采的重要手段。本文简要介绍了充填采矿技术的发展历程和主要类型，重点探讨了其在金属矿山采矿工程中的实践应用。通过典型案例分析，阐述了上向分层充填法、下向分层充填法、分段充填法、削壁充填法、方框支架充填法等多种充填采矿技术的特点和适用条件。针对实际应用中存在的问题，提出了创新充填方式、注重低贫损开采、实现环保化开采、综合开发深部矿床等改进措施。实践表明，充填采矿技术能有效控制采矿岩移变形，实现矿体高回采率、低贫化率开采，在保障矿山安全、提高矿产资源利用效率、实现绿色可持续发展等方面发挥着重要作用。

关键词：金属矿山；采矿工程；充填采矿；实践探索

引言：

金属矿产资源是国民经济和社会发展的重要物质基础，在保障资源安全供给、推动产业转型升级中发挥着不可替代的作用。然而，随着矿山开采强度的不断加大，易采易得的浅部资源日渐枯竭，开采对象逐步向深部和复杂矿床转移，给采矿工程带来了巨大挑战。

1 充填采矿技术简介

充填采矿是在地下开采过程中，将废石、尾砂、胶结材料等充填材料运送到采空区，取代原岩的位置，支撑围岩、维持地压平衡的一种采矿方法。充填采矿技术最早起源于16世纪的欧洲，最初是为了处理采矿产生的大量废石而提出的。20世纪初，人们意识到充填对于矿山地压控制的重要作用，开始探索充填材料的胶结强化技术，充填采矿进入了工程化应用阶段。20世纪下半叶，水力充填、膏体充填等新型充填技术不断涌现，极大提高了充填效率和质量。目前，充填采矿已成为现代矿山必不可少的采矿方法之一[1]。

2 充填采矿技术在金属矿山采矿工程中的应用

2.1 上向分层充填采矿技术

上向分层充填采矿是指从采场底部开始，自下而上分层开采矿体，同时进行分层充填的采矿方法。开采一个分层后，随即充填采空区，待充填体达到一定强度后，再开采其上一个分层。上向分层充填法适用于倾角缓、矿体厚度较大的矿床，具有采切工作量小、出矿品位高、充填体利用率高等优点[2]。某矿业公司在开采一个倾角35°、平均厚度12m的金矿矿体时，采用上向分层充填法后，采切比降低了20%，采矿贫化率降低了1.5个百分点，回采率提高了5个百分点，充填体的场地压实系数达到了95%以上，有效控制了采场围岩的变形破坏，保障了采矿作业的安全高效。

2.2 下向分层充填采矿技术

下向分层充填采矿是指从采场顶部开始，自上而下分层开采矿体，同时进行分层充填的采矿方法。开采一个分层后，待其上部充填体达到一定强度，即可开采其下一个分层。下向分层充填法适用于倾角陡、围岩稳定性较好的矿床，回采率高，地压控制效果好[3]。某有色金属矿山的一个倾角65°、平均厚度30m的铜矿体，围岩为较完整的石灰岩，采用了下向分层充填采矿法。采矿、充填交替进行，实现了矿石的全面回收。该矿体的回采率达到了90%以上，贫化率控制在5%左右。充填体能较好地支承上部岩层的压力，采场运移变形小于30mm，采矿全过程未发生任何大的冒顶片帮事故，有力地保障了矿山的安全生产。

2.3 分段充填采矿技术

分段充填采矿是将采场沿走向或倾斜方向划分为若干个独立的采段，在各采段内分别进行采矿和充填作业的一种采矿方法。各采段内可灵活选择不同的采矿方式，如全面法、空场法等，采矿进度互不干扰，可实现多采场同时生产。某金矿在开采一个走向长500m、倾角50°～70°的矿体时，采用了分段充填采矿法。随采随充，有效控制了采场围岩的冒顶片帮，回采率达到了92%，贫化率控制在6%以内。生产能力显著提高，采出矿石品位保持稳定。同时，分散开采使得采场围岩应力降低，采场岩移变形速率减缓80%以上，采矿环境安全可控。

2.4 削壁充填采矿技术

削壁充填采矿是一种适用于中等赋存状态矿体的充填采矿法，其特点是沿矿体的走向布置出矿进路，并在采场内形成规则的阶梯状工作面，工作面上的矿体借助钻孔爆破形成松散矿石，经出矿进路运出。随后，及时对采空区进行充填，并将充填体作为下一分层开采的工作平台。削壁充填法具有出矿粒度小、矿石损失贫化低的优点，但阶段准备工作量大，技术要求较高。某矿山在开采一个走向长1500m，倾角35°，平均厚度5m的金银矿矿体时，采用了削壁充填采矿法。及时对采空区进行胶结充填，充填体达到2MPa强度后，作为下部工作面的支撑，矿山采出矿石粒度小于10cm的占比达到80%，回采率达到95%，贫化率控制在3%以内，采矿过程安全平稳，地表沉陷小于50mm。

2.5 方框支架充填采矿技术

方框支架充填采矿是一种适用于矿体厚度小、倾角缓、地质构造复杂矿床的充填采矿法。采矿过程中，在采场内架设钢结构方框支架，用于支护采空区顶板和两帮，并对采出的空间进行及时充填。充填体一方面可支撑方框支架，另一方面可减小采动范围，控制围岩变形。方框支架充填法操作灵活，机械化程度高，充填效果好，但支架费用较高，适用范围有限。某有色金属矿山的一个走向长1000m，倾角20°，平均厚度2m的铅锌矿体，品位较高但构造破碎，顶底板稳定性差，采用了方框支架充填采矿法。设计采场沿走向布置，采用人字形密集钻孔爆破落矿，采场内架设间距1m 的钢架，并铺设钢筋网片。出矿结束后，喷射混凝土进行初期支护，再泵送膏体充填至钢架后方。实践表明，采场内岩体移动和破坏得到有效控制，采矿全过程安全顺利，采场回采率达到90%以上。方框支架和充填体共同作用，采动影响范围控制在10m以内，地表沉陷量不超过80mm，采矿与环境保护实现了良好平衡。

3 充填采矿技术的有效改进措施

3.1 创新充填方式，采用多管点下料

针对厚大矿体采场底部充填不足、料柱分布不均、充填效果差等问题，可采取多管点分层布料的创新方式。将充填管分支铺设至不同分层，形成多个充填下料点，进行均衡充填。这种方式能有效改善充填料柱的分布均匀性，显著提高充填体密实度，减少采空区，改善采场围岩稳定性。

3.2 注重低贫损开采

在复杂难采矿床充填开采过程中，应注重低损失、低贫化技术措施的研究与应用。一方面，在采矿设计中，优化采切参数，减少采矿贫损。另一方面，在生产组织中，加强现场管理，提高操作水平，从源头控制贫损指标。同时，还要加强矿石贫化监测和考核，完善贫损管理制度，将低贫损理念贯穿采矿全过程。

3.3 实现开采的环保化

充填开采虽然从原理上有利于环境保护，但在实际应用中仍存在污染隐患。为实现开采的环保化，必须采取有效的污染防治措施，如优化充填系统，减少粉尘、废水排放；开发利用无害化充填材料，加强废石、尾砂的资源化利用；加强生态恢复治理，及时复垦采矿场地等。只有从技术和管理两方面着手，才能真正实现充填开采的清洁化、生态化。

结语：

充填采矿技术是实现金属矿山安全高效开采、资源合理利用、生态环境保护的重要途径。通过在采空区回填废石、尾砂等材料，充填采矿能有效控制采场围岩变形，减少地表沉陷，提高矿石回收率，降低贫化率，在延长矿山服务年限、提升资源利用效率、促进矿区和谐发展等方面发挥着不可替代的作用。

参考文献：

[1]刘德志.金属矿山充填采矿技术应用[J].中文科技期刊数据库（全文版）工程技术，2023（6）：0188-0191.

[2]江飞飞，周辉，刘畅，盛佳.地下金属矿山岩爆研究进展及预测与防治[J].岩石力学与工程学报，2019，38（5）：956-972.

[3]王永丰，王铁墨，曹月明，王艳博，许彬.金属矿山采矿工程中岩石力学的应用[J].中文科技期刊数据库（全文版）工程技术，2024（3）：0181-0184.