一、引言
在采矿学中，针对不同的矿体条件和开采需求，存在着多种采矿方法。削壁充填法便是其中一种专门针对极薄矿脉的高效开采方法。本文将详细介绍削壁充填法的基本特征、适用条件、采场结构参数、采准切割工程以及回采工艺，并通过实例进一步阐述其在实际应用中的操作方式。
二、削壁充填法的基本特征及适用条件
2.1 基本特征
削壁充填法是针对极薄矿脉的一种特殊矸石充填法。极薄矿脉指的是矿脉厚度在0.8米以下的矿体。由于这种矿脉的厚度较薄，人员难以在其中获得足够的作业空间。因此，在回采过程中，必须分别崩落围岩和矿石，从而有效扩大作业空间。采下的矿石通过溜井放出，而崩落的废石则存留在采空区中进行充填，起到支撑围岩和作为回采工作平台的作用。
削壁充填法实际上是充填法和留矿法的一种结合。在矿房回采过程中，需要自下而上分层回采。在具体回采过程中，是先采矿石还是先采围岩，要根据矿石和围岩的采掘难易程度来判断。当矿石易于采掘时，则先采矿石；反之，如果废石容易采，则先采围岩。通常情况下，先采下盘围岩，并在落矿之前铺设垫板，以防止粉矿落入充填料中。
大家来看这是一个削壁充填法的典型方案图。
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这个剖面线是矿体，厚度只有0.4米。但是大家我们看一看采幅有1.2米厚，也就实际上的话，我们这里面采了0.8米的废石充填到底下的空区里面。人员是站在那个存留的废石堆上面，往上面进行分层回采。采下的矿石通过旁边的溜井运搬出去。
下图是河南某铅锌矿采用的无间柱连续阶梯式回采的这么一种削壁充填法的一个方案。
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大家可以看得出来，在这个方案里面，这个矿房是沿走向布置。这个矿房的长度很大，其实没有严格的矿房的概念，没有间柱。两端的人形天井，实际上目的是为了人行和通风的作用，采用的是顺路天井的这个施工方式。而在中间是通风天井。大家可以也可以看得出来，红色的区域是矿体，旁边白色的区域是围岩。因此大家可以看得出来，围岩的采幅比矿石的采幅要大得多。
2.2 适用条件
削壁充填法主要适用于极薄矿脉的开采。这种采矿方法要求矿脉厚度在0.8米以下，以确保在开采过程中能够有足够空间进行围岩和矿石的分采。此外，削壁充填法还适用于围岩稳固性较好的矿体，以便在开采过程中利用围岩进行充填，提供必要的支撑。
三、削壁充填法的采场结构参数
削壁充填法的采场结构参数主要包括阶段高度、矿房长度、矿柱设置以及最小工作面宽度等。
3.1 阶段高度
阶段高度是削壁充填法采场结构参数中的一个重要指标。它主要取决于围岩的稳固性以及矿体的形态。如果围岩稳固性好，且矿体形态规整，则阶段高度可以取较大值。反之，如果围岩稳固性差或矿体形态复杂，则阶段高度需要相应减小，以确保开采过程中的安全稳定。
3.2 矿房长度
矿房长度也是削壁充填法采场结构参数中的一个重要指标。它主要取决于矿岩的稳固性以及平场设备或出矿设备的性能。如果矿岩稳固性好，且平场或出矿设备性能优越，则矿房长度可以相应增加。反之，如果矿岩稳固性差或平场、出矿设备性能不足，则矿房长度需要相应减小。一般如果平场或者是出矿采用电耙的话，根据工作经验是一般是取40到60米。
在实际应用中，矿房长度还可以根据开采需求和具体条件进行灵活调整。例如，在河南某铅锌矿的削壁充填法开采中，矿房沿走向布置，长度很大，甚至取消了间柱，实现了无间柱连续开采。这种开采方式大大提高了开采效率，降低了开采成本。
3.3 矿柱设置
在削壁充填法中，由于矿脉较薄，一般可以不设置间柱。对于顶柱和底柱，可以根据具体条件进行设置。如果围岩稳固性好，且开采过程中不需要额外支撑，则可以不设置顶柱和底柱。反之，如果围岩稳固性差或开采过程中需要额外支撑，则需要设置顶柱和底柱以确保开采安全。
3.4 最小工作面宽度
最小工作面宽度是削壁充填法采场结构参数中的一个特殊指标。对于薄矿体以上的矿体来说，工作面宽度一般等于矿体的厚度或矿房的宽度。然而，对于极薄矿脉来说（即矿体厚度在0.8米以下），最小工作面宽度需要特别计算。一般情况下，最小工作面宽度为0.8到0.9米。对于厚度小于0.8米的矿体，需要计算其削壁量，并根据公式（矿层厚度+削壁层厚度=削壁层厚度×松散系数）来确定最小工作面宽度。
四、削壁充填法的采准切割工程
削壁充填法的采准切割工程主要包括运输平巷、人行通风天井以及溜矿井等。
4.1 运输平巷
运输平巷是削壁充填法开采中用于运输矿石和废石的主要通道。它通常沿着矿体走向布置，并与各个分层工作面相连通。在开采过程中，矿石和废石通过运输平巷运送到指定的地点进行处理。
4.2 人行通风天井
人行通风天井是削壁充填法开采中用于人员通行和通风的重要设施。它通常布置在矿房的一侧或两侧，与各个分层工作面相连通。人行通风天井不仅方便人员在开采过程中进行上下通行，还能确保开采工作面的空气流通，提高作业环境的安全性。
在实际应用中，人行通风天井可以采用顺路天井或普通天井的施工方式。顺路天井的施工方式相对简单，且能与运输平巷形成较好的连通性，因此在实际应用中较为常见。
4.3 溜矿井
溜矿井是削壁充填法开采中用于放出矿石的重要设施。它通常布置在矿房的一侧或中央，与各个分层工作面相连通。在开采过程中，采下的矿石通过溜矿井运送到指定的地点进行处理。
值得注意的是，溜矿井的架设需要随着分层工作面的推进而逐步上升。因此，在开采过程中需要不断对溜矿井进行维护和调整，以确保其稳定性和通畅性。
五、削壁充填法的回采工艺
削壁充填法的回采工艺主要包括分层回采、分采围岩与矿石、充填管理以及顶板管理等环节。
5.1 分层回采
分层回采是削壁充填法开采中的基本工艺之一。它通过将矿房自下而上划分为若干个分层，然后依次进行回采。分层高度通常根据打眼的深度来确定，一般情况下为2米左右。
在分层回采过程中，需要依次完成从打眼、装药、崩矿、通风、放矿、顶板管理、平场以及辅助作业等工作，形成一个完整的回采工作循环。
5.2 分采围岩与矿石
分采围岩与矿石是削壁充填法开采中的关键工艺之一。它要求将围岩和矿石分别进行崩落和回收，以确保矿石的质量和回采效率。
在分采过程中，通常先采下盘围岩，并在落矿之前铺设垫板以防止粉矿落入充填料中。然后，再对矿石进行崩落和回收。崩落的废石则存留在采空区中进行充填，起到支撑围岩和作为回采工作平台的作用。
5.3 充填管理
充填管理是削壁充填法开采中的重要环节之一。它要求合理控制充填料的质量和数量，以确保充填效果和工作面的稳定性。
在充填过程中，需要注意以下几点：首先，充填料应具有良好的透气性和稳定性；其次，充填料应均匀分布在采空区中，避免出现局部堆积或空洞；最后，需要定期对充填料进行检查和维护，确保其质量和数量满足开采需求。
5.4 顶板管理
顶板管理是削壁充填法开采中的安全保障之一。它要求及时检查和处理顶板上的松石和危岩，以确保开采过程中的安全稳定。
在顶板管理过程中，需要采用有效的支护措施和监测手段来降低顶板冒落的风险。同时，还需要对顶板进行定期检查和评估，及时发现和处理潜在的安全隐患。
六、削壁充填法的应用实例及优缺点分析
6.1 应用实例
以河南某铅锌矿为例，该矿采用无间柱连续阶梯式回采的削壁充填法进行开采。矿房沿走向布置，长度很大且取消了间柱。两端设置人形天井用于人行和通风作用，中间设置通风天井以确保空气流通。
在开采过程中，该矿采用了有效的分层回采、分采围岩与矿石以及充填管理等措施，确保了开采效率和工作面的稳定性。同时，该矿还采用了先进的支护措施和监测手段来降低顶板冒落的风险，确保了开采过程中的安全稳定。
6.2 优缺点分析
削壁充填法具有以下优点：
适用于极薄矿脉的开采，能够充分利用矿体资源；
利用围岩进行充填，降低了地压管理的难度和成本；
实现了无间柱连续开采，提高了开采效率和经济效益。
然而，削壁充填法也存在以下缺点：
工艺相对复杂且劳动强度较大；
如果铺设垫板质量不达标或耙矿过程中操作不当，容易导致矿石损失率和贫化率较高；
需要研制适合于工作面条件的小型机器设备以降低劳动强度和提高劳动效率。
七、削壁充填法的深入分析与探讨
7.1 削壁充填法的适用条件与限制
削壁充填法主要针对的是极薄矿脉的开采，其矿脉厚度通常在0.8米以下。在这种矿脉条件下，人员作业空间有限，传统的采矿方法难以满足高效、安全的开采需求。削壁充填法通过崩落围岩和矿石来扩大作业空间，并利用废石进行充填，从而实现了对这种极薄矿脉的有效开采。
然而，削壁充填法的应用也受到一些限制。首先，矿体的稳固性对削壁充填法的应用具有重要影响。如果矿体稳固性较差，容易导致顶板冒落和地压问题，增加开采难度和安全风险。其次，削壁充填法需要铺设垫板来防止粉矿落入充填料中，如果垫板质量不达标或铺设不当，也会影响开采效果。此外，削壁充填法的工艺相对复杂，劳动强度较大，对操作人员的技能水平要求较高。
7.2 削壁充填法的工艺优化与创新
为了进一步提高削壁充填法的开采效率和矿石质量，需要对其进行工艺优化与创新。具体而言，可以从以下几个方面入手：
研发高效、智能的采矿设备：针对削壁充填法的特点，研发适用于极薄矿脉开采的高效、智能采矿设备，如小型挖掘机、自动装药机等，以降低劳动强度和提高劳动效率。
优化采场结构参数：根据矿体的实际情况和开采需求，合理确定采场结构参数，如矿房长度、宽度、高度等，以提高开采效率和矿石质量。
改进充填材料与技术：研究更加环保、经济的充填材料和技术，如利用尾砂、废石等作为充填料，减少对环境的污染和破坏。同时，优化充填工艺，提高充填效果和工作面的稳定性。
加强顶板管理与地压控制：采用有效的支护措施和监测手段来降低顶板冒落的风险，确保开采过程中的安全稳定。同时，加强对地压的研究和控制，防止地压问题对开采造成的不利影响。
推广数字化、智能化技术：将数字化、智能化技术应用于削壁充填法的开采过程中，如采用无人机进行空中测量、利用大数据分析开采数据等，以提高开采的精准度和效率。
八、国内外削壁充填法的研究现状与发展趋势
8.1 国内研究现状
在国内，削壁充填法的研究和应用已经取得了一定的成果。许多矿山企业采用削壁充填法进行极薄矿脉的开采，并取得了良好的经济效益和社会效益。同时，国内的一些高校和科研机构也开展了相关的研究工作，为削壁充填法的优化和创新提供了有力的支持。
然而，国内削壁充填法的研究还存在一些问题和挑战。例如，对于复杂地质条件下的极薄矿脉开采，如何确保开采过程中的安全稳定和提高开采效率仍然是一个难题。此外，如何进一步降低劳动强度和提高劳动效率也是当前需要解决的重要问题。
8.2 国外研究现状与发展趋势
在国外，削壁充填法的研究和应用也取得了一定的进展。一些先进的采矿国家采用削壁充填法进行极薄矿脉的开采，并积累了丰富的经验和技术。同时，这些国家还注重将数字化、智能化技术应用于削壁充填法的开采过程中，提高了开采的精准度和效率。
未来，国外削壁充填法的发展趋势将更加注重技术创新和可持续发展。一方面，将研发更加高效、智能的采矿设备和技术手段来降低劳动强度和提高劳动效率；另一方面，将加强环境保护和生态修复工作，降低开采过程中的环境影响并实现可持续发展。
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
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