想·前言

在采矿领域，随着矿产资源的不断开采，采矿方法和技术也在不断更新和完善。上向进路分层充填采矿法作为一种安全、高效的采矿方法，逐渐在采矿领域崭露头角。本文将详细介绍上向进路分层充填法的概念、基本特征和适用条件、采场结构参数、采准工程和回采工艺，以期为采矿实践提供有益的参考。

一、上向进路分层充填采矿法概念

上向进路分层充填采矿法是一种在矿体内部进行的采矿方法，其主要特点是将矿体划分为若干个分层，按照从下向上的顺序逐层开采，并在开采过程中及时充填采空区，以保持矿体的稳定性。这种方法结合了分层开采和充填技术的优点，既能够有效地控制地压，又能够减少矿石的损失，提高回收率。

上向进路分层充填采矿法通常适用于矿石和围岩均不稳固、矿体形态复杂等难以用其他方法开采的矿体。该方法通过合理的采场结构参数设计、采准工程和回采工艺的安排，实现了安全、高效、环保的采矿目标。

二、上向进路分层充填采矿法基本特征和适用条件

上向进路分层充填采矿法是将矿体沿走向划分为若干垂直或近似垂直的进路（即矿块），每个进路再沿倾向划分为若干分层，自下而上逐一分层回采，每一分层回采完毕后及时充填，上分层回采时在下分层人工假顶下进行。该采矿方法适用于开采矿石和围岩均不稳固，矿石品位较高或很珍贵，地表需要保护，以及地质条件复杂，难以用其他采矿方法开采的矿体。

上向进路分层充填法和前面所介绍的上向水平分层充填法不同的地方，它不需要严格的划分矿块，但是同样的是还是自下而上分层回采。但是每一个分层是以巷道掘进的方式来进行分层回采。每一个巷道或者每一条进路回采完毕要逐进路逐层充填，每一水平分层布置成若干条进路，按照间隔或者是逐条进路的顺序来进行回采。整个分层回采充填后统一升层，然后回采上分层进路，因此它的名称也是这么来的，就是上向进路分层回采。

上向进路分层充填采矿法的基本特征是：

1. 将矿体划分为若干进路，按进路逐一进行回采和充填。

2. 每个进路内沿倾向划分若干分层，自下而上进行回采和充填。

3. 每一分层回采时，在上一分层人工假顶下进行，利用充填体控制地压，保护作业空间。

4. 充填体作为上分层回采时的作业平台及下分层回采时的假顶，同时起到控制地压、防止围岩崩落的作用。

上向进路分层充填采矿法适用条件为：

1. 矿体倾角为 0°～30°，矿体厚度一般在 10m～20m，最大不超过 30m～40m。

2. 矿石和围岩均不稳固，需要控制地压和防止围岩崩落。

3. 矿石品位较高或很珍贵，需要选择性回采。因为与普通上向分层充填法相比，它的暴露面积要小，它成本要高，能力要低。

4. 因为采用进路，所以说对于矿体的厚度有一定要求。太小就不能使用这种方法。

5. 地质条件复杂，如矿体形态变化大、断层和节理发育、矿岩界线不清等，难以用其他采矿方法开采。

6. 其他充填采矿法采完矿房后，剩下矿柱的回采，可以用这个方法来进行回采。

三、采场结构参数

采场结构参数是指矿块（进路）的长度、宽度（进路间距）、分层高度以及采场断面形状等。这些参数的选择主要取决于矿体赋存条件、岩石力学性质、开采技术条件和经济因素等。

1. 矿块（进路）长度和宽度

对于上向进路分层充填法，它的矿块的划分并不严格。一般是以溜矿井负担范围作为一个采场，也就是说以两个溜井之间的距离为界。这个溜井的间距要取决于无轨设备的能力，有的设备能力很大，那么这个距离可以很大，甚至可以达到150米，甚至会200米。有的设备比较小，能力比较小，那么它的距离却取小值。所以这个矿块还没有严格的界限，不像我们其他的空场法和前面的上向分层充填法，它有严格的矿块的界限。这里是大家注意一点，它是以一个溜矿井的负担范围作为一个矿块。

当矿体的厚度小于15到30米的时候，一般矿体沿走向布置进路。当矿体厚度要大于15到35米的时候，那么我们一般是采用垂直矿体走向或者是斜交走向来布置。这个时候进路长度等于矿体的厚度。如果说沿走向布置进路的长度可以达到50到100米，甚至弧可以达到150米。

2. 阶段高度

   这个时候阶段高度其实也跟矿岩的稳固性没太多关系了。根据我们的工程经验，一般取这个值，因为阶段高度与我们的开拓有关系。那么分段高度一般是9到12米，为什么分段高度取9到12米？这个主要是为了减少分段巷道的工程量。我们一个分段可以负责三个分层。一个分层3到4米左右的话，因此一个分段可以到9到12米。
   

3. 进路规格

   进路规格，也就是说采场进路，进路可以分为普通进路和高进路。一般普通进路大概有3m乘3m, 4m乘4m,或者是3m乘4m。还有矿岩稳固性好，那么进路规格还可以更大一点，这个主要是取决于矿岩的稳固性。

四、采准工程

关于上向进路分层充填法的采准工程，我们以这个图为例大家说明。

在这个方案中，它的这个采准工程主要是包括一个是阶段运输平巷1，然后是斜坡道2，斜坡道主要是用来联系各分段运输巷道。还有一个就是在由于矿体这个方案采用的是垂直矿体走向布置是属于厚矿体。因此还要有一个穿脉（穿脉4），然后是掘进溜矿井5。

我们矿石通过采场，经过联络道、卸矿巷道卸到溜井中。然后还要有一个充填回风井。除此之外，充填需要泄水，因此还需要一个泄水井。当然如果是说采用水砂充填使用泄水井，这个泄水井是要通过人工架设的方式，也就属于顺路天井。但是如果说是采用胶结充填的话，我们可以不一定要泄水井，可以用泄水管替代。

还有就是分层联络巷。大家可以看刚才我们说一个分段管三个分层。

大家可以通过这个图可以来看第一个分层，这是第一个分层。从分段运输向上开始，下坡下到第一分层。把第一分层回采完毕之后，在第一分层联络巷的上方撬顶，把撬顶的岩石压到这个底下，然后把它垫起来，形成第二个分层的断面。

第二个分层断面完成之后，同样可以向上面进行撬顶，把它压下来。如果还不够，我们可以用充填料来补充。这样的话我们可以看到只要是从分段运输巷道到采场之中，它的坡度能够满足我们无轨设备的要求就可以了。这是关于这个采准工程。

五、回采工艺

由于采用是进路式回采，所以不需要特别的切割工程。完成采准工程之后，当然就可以进行回采作业。

回采工艺是指回采过程中采用的各种作业方法和技术措施的总称。上向进路分层充填采矿法的回采工艺主要包括凿岩爆破、出矿、充填和通风等作业。

1. 回采顺序

   进路回采顺序的问题，对于这种方法，它的回采顺序比较灵活，没有严格的顺序。只要保证进路作业，不互相影响，因为可能是多条进路同时进行。另外还有一个就是相邻进路之间的回采问题，因此回采的时候要保证进路之间没有互相影响，可以灵活选择进路回采顺序。

2. 凿岩爆破

（1）凿岩

凿岩是回采过程中的第一道工序，其任务是按照设计要求在矿体内钻凿炮孔，为后续爆破作业提供装药空间。凿岩设备的选择主要取决于矿岩的硬度、炮孔直径和深度等因素。常用的凿岩设备有气动凿岩机、液压凿岩机和电动凿岩机等。凿岩作业时，应根据设计要求合理布置炮孔位置和角度，确保爆破效果和安全。

（2）爆破

爆破是回采过程中的重要工序，其任务是通过炸药爆炸产生的能量破碎矿岩，使其从矿体中分离出来。爆破参数的选择主要取决于矿岩的物理力学性质、炮孔直径和深度、炸药种类和性能等因素。常用的爆破方法有浅孔爆破、中深孔爆破和药室爆破等。

凿岩爆破，那么对于爆破尽量要采用光面爆破。一方面是要考虑到相邻近进路之间的影响，第二个还要考虑到这个爆破对下方的充填体的影响，所以要尽量采用光面爆破。

爆破作业时，应严格遵守安全规程，确保作业人员的安全。同时，应合理控制爆破规模和强度，减少对围岩和充填体的破坏。

   3. 采场通风

通风是回采过程中的必要工序，其任务是向采场提供新鲜空气，排出有害气体和粉尘，保障作业人员的健康和安全。通风方式的选择主要取决于矿体形态、进路间距和分层高度等因素。

对于这种进路式回采，如果说你要形成贯穿式通风风流的话，那么工程量会非常大。所以一般实际工程中都是采用压入式的局部通风。

   4.出矿

出矿是回采过程中的关键工序，其任务是将爆破下来的矿石从采场运出到运输巷道或矿仓中。出矿设备的选择主要取决于矿石的块度、品位、运距和运输量等因素。常用的出矿设备有电耙、装载机、铲运机和自卸汽车等。出矿作业时，应合理组织运输设备和人员，提高出矿效率。同时，应注意矿石的品位控制和损失贫化管理，确保矿石资源的合理利用。

   5.充填

最后一个充填，这也是最复杂的工序。充填包括充填准备和充填。尤其是充填准备，包括一个是将采场中的一些设备管线等移除采场。另外要悬挂充填管，还要架设泄水井以及构筑封闭挡墙。把这些工作做完之后，也就是准备做好之后，把充填管拖到这个采场中或者进路中，然后进行充填。

六、上向进路分层充填采矿法实例

某金矿采用上向进路分层充填采矿法开采，矿体倾角为 15°，厚度为 12m，矿石品位较高，矿石和围岩均不稳固。该矿采用进路天井-联络道-出矿横巷的采准方式，进路间距为 4m，分层高度为 2.5m。回采时采用气动凿岩机钻凿炮孔，使用 2#乳化炸药进行爆破，采用电耙出矿，使用河砂和水泥作为充填材料进行充填。通风方式采用机械通风，布置有主风筒和分支风筒，确保采场通风良好。

在回采过程中，该矿严格遵守安全规程，合理组织生产作业，确保了采矿生产的顺利进行。同时，该矿注重矿石资源的合理利用和环境保护工作，对矿石进行了品位控制和损失贫化管理，对采空区进行了及时充填和复垦工作，取得了良好的经济效益和社会效益。

七、上向进路分层充填采矿法优缺点及改进措施

大家可以看一下这张图。

这张图可以看出来，第一个我们对于这个进路的回采顺序，可以间隔一条回采，也可以间隔两条回采，甚至乎也可以顺序回采。在每一条中是采用掘进式回采方式。当每一个分层的所有进路回采完毕，回采充填完毕之后，然后统一升层，进入到上一个分层。对于每一个分层来讲，要构筑一个泄水井，把充填水排出去。如果采用水砂充填，那可能要泄水井。如果是胶结充填，可以用泄水管替代。

那么通过我们前面的这个分析可以得出上向进路分层充填法的优点是适应性强、灵活，可回采形态复杂和产状变化大的矿体，暴露面积小，安全性好，尤其是矿石损失与贫化率低。但是它的缺点就是采场通常是是独头的，通风效果比较差。第二个的话，生产效率低成本比较高。所以说这个方法一般是它的应用条件受到一定限制。通常是用在矿岩不稳定的矿体，或者是用于回采其他充填采矿法剩下的矿柱的回采。

八、相关文章

采矿效率倍增：揭秘机械化上向分层充填法的奥秘

采矿新视角：探索普通上向分层充填法的奥秘与实践

矿山充填技术哪家强？干式充填-水砂充填-细砂胶结-块石胶结等系统细端详

轻松掌握充填法开采必备知识：充填方式、泵送充填、自流充填、结构流充填、两相流充填（宾汉姆塑性体、牛顿体、伪塑性体）以及充填倍线

充填材料物理与配比参数详解：优化充填采矿效率与质量的关键

充填材料的奥秘与选择：打造高质量充填体的关键

充填采矿法：高效开采与绿色矿山的双刃剑

垂直深孔崩矿阶段空场法详解

分段凿岩阶段出矿空场采矿法的深度解析

爆力运搬分段空场采矿法详解

分段矿房采矿法详解

留矿法采矿详解（下）：采准工程、切割工程、回采工艺

留矿法采矿详解（上）：概念、基本特征、适用条件、结构参数

全面采矿法详解（下）：全面采矿法回采工艺及适用条件

全面采矿法详解（上）：全面采矿法的特征及适用条件、结构参数、采准切割工程

房柱法采矿法详解

空场采矿法概述

地压管理详解（三）：采场支护、充填体与崩落围岩、主动管理和被动管理

地压管理详解（二）：矿岩自承能力因素、水平和缓倾斜矿体的矿柱尺寸计算方法、急倾斜矿体矿柱计算方法探讨

地压管理详解（一）：地压显现、地压的产生及定义、地压管理方法

九、参考教材

中南大学《地下采矿法》，黄仁东、高峰、胡建华
华北理工大学《地下矿山开采设计技术》 甘德清、孙光华、李占金 编著