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摘要 ：随着我国采矿行业的进一步发展，各种类型的 采矿技术逐渐应用于矿产资源开采过程中。其中，上向水 平分层充填采矿法在提升矿产资源的开采效率、节约时间 以及保障施工安全方面具有重要作用。为了进一步强调上 向水平分层充填采矿法的价值，广大工作人员对现有的 矿产资源开采技术进行了调整与转变，并通过多年实践验 证，发现上向水平分层充填采矿法具有广泛适用性。因此， 本文深入分析了上向水平分层充填采矿法的优越之处，并 着重探索了其操作模式的优化方法，旨在解决应用过程中 的各种问题， 为工作人员提供有效的技术指导与帮助。
关键词 ：上向水平分层充填采矿法 ；问题 ；优化
工作人员在应用上向水平分层充填采矿法时应考虑 其适用范围，并遵循操作原则。结合矿产资源开采的整体 需求，需深入研究矿山周围的自然环境情况，统一进行地 质勘查工作，了解矿井下方的地质情况。本文主要以某地 区综合矿山挖掘工作为例进行深入研究，在设计矿产资源 开采流程时，主要采用了上向水平分层充填采矿法，并取 得了较高的经济效益，未出现安全管理问题和技术操作问 题，证实了该方法在综合矿山挖掘工作中的突出应用价 值。因此，本文将结合上向水平分层充填采矿法在综合矿 山挖掘工作中的应用问题， 深入研究探讨优化策略。
1 上向水平分层充填采矿法概述
1.1 上向水平分层充填采矿法概念
上向水平分层充填采矿法主要指的是在矿产资源开采 过程中采取分层上向回采的形式，直接将原有的矿产资源 划分为不同层级，依照不同类别采取分层开采的形式，每 个层次率先开采出矿石，随后再开采一部分充填物，填补 原有的开采空缺，避免出现矿山崩塌情况。工作人员可以 直接对回采之后的每一层上座空间进行充填，主要运用充 填采矿方法。此类矿产资源开采方法应用效率较高，应用 范围较为广泛，技术操作难度较低，工作人员在应用上向 水平分层充填采矿法的过程中，可以在工作空间内部完成 相应的开采任务，并不需要频繁操作开采设备，并不会出现非常复杂的技术操作问题以及安全管理问题。上向水平 分层充填采矿法的工作空间位于矿石顶板下方，可以在开 采矿石过程中保障工作人员的生命安全，为工作人员提供 更加广阔的开采空间。矿山内部的开采空间逐渐变大，有 助于工作人员快速开展后续开采工作，有助于放置大型开 采设备，进一步提升矿产资源开采效率。上向水平分层充 填采矿法主要适用于矿石资源储量较大、围岩较为稳固、 基岩厚度较大的矿山，矿山内部所存储的矿产资源种类不 受限制，上向水平分层充填采矿法可以应用于单一类型 的矿产资源开采工作中，也可以应用于综合矿山开采工作 中。如果矿山倾斜角度较大或者是存在急坡，则需要工作 人员依照分层倾角，由上至下，将原有的矿山划分为不同 层级， 随后依次开展矿产资源开采工作。
1.2 上向水平分层充填采矿法分类
上向水平分层充填采矿法主要分为上向水平分层充填 采矿方法以及上向倾斜分层充填方法两种。首先，上向水 平分层充填采矿方法主要需要工作人员沿着矿体走向，确 定矿体的水平走向以及垂直走向，随后依照相应数据对矿 体的水平走向与垂直走向进行综合测定，确定矿体倾斜角 度，依照开采单元的大小，由上至下充填相应的材料。工 作人员可以自行设置矿产资源开采设备的斜坡道，顺着斜 坡道直接搬运开采设备，或者是将各种各样的矿产资源搬 运下山，矿房以及相应的开采空间需要沿着垂直矿体的走 向布置， 也可以布置在垂直矿体走向的上方。通常情况下， 工作人员需要采用盘区向上的形式适当充填矿体内部结 构，在矿山两侧设置两条通道，一条为斜坡通道，另一条 为盘区服务通道，盘区服务通道内部需要设置矿房以及间 柱，在采矿区域内部设置多个防滑柱，有工作人员在特定 的开采区域内部直接挖掘矿产资源，随后将矿产资源转移 到山下进行初步清点，确定矿产资源开采数量之后，工作 人员可以回填一定数量的基础材料。
1.3 上向水平分层充填采矿法操作要点
工作人员在应用上向水平分层充填采矿法的过程中需 要注意操作要点，严格遵循操作要求，并调整操作流程。首先，工作人员需预留底柱。可以沿矿石转运巷道预留一 定数量的底柱，或在通风平台上安装脱水天井，以保障气 体流通顺畅。如果主要采取垂直走向上向分层充填采矿方 法，在开采矿产资源的过程中，可将运输通道掘进到天井 上方，并与天井相连，便于快速转运矿产资源，避免矿石 残留在通道内部，保持通道正常流通，不影响工作人员正 常进出。同时，在修建矿井通道时，应注意进一步拓宽通 道宽度，特别需要加固通道周围岩壁，以确保稳定，无论 是运输矿产资源还是转运大型器械。如发现岩层下方存在 断层或地下水位暴涨等情况，应迅速撤离矿区，并在保障 工作人员生命安全前提下有序进行矿产资源开采和后续 维护。此外，在疏通天井过程中，需将底柱上端掘进巷道 内部，矿井和人行通风天井应设置在不同位置，可在矿井 上方设置人行通风天井或其他类型的通风天井。工作人员 在矿井内开采矿产资源时必须保障正常通风。如果人行通 风天井塌方或堵塞，可能导致矿井内空气含量逐渐降低， 严重影响工作人员的正常工作，甚至对其生命安全造成威 胁。拆除底柱时，需直接在运输平台内部掘进巷道，巷道 长度与宽度根据矿山资源开采需求以及整个矿山的内部 结构进行适当调整与优化。
充填物回采过程中，工作人员需要注意在充填体框架 中适当增加人行通风脱水天井，人行通风脱水天井的数量 不得超过三个工作人员在通风天井施工过程中，可以调整 通风天井的位置，进而在应用上向水平分层充填采矿法的 过程中，保证施工质量，避免出现安全管理问题。为了便 于充填物回采，工作人员可以直接在分层高度处设置回采 限额，矿山的分层高度控制在2m ～ 3m左右即可，如果矿 山周围岩石比较稳定，基岩厚度较大，矿山的分层高度控 制在 1.5m ～ 5m左右即可，矿山分层高度越小，工作人员 开展后续施工工作将会变得更加复杂，但是工作人员的生 命安全将会得到有效保障。矿山分层模式与高度的选择需 要工作人员结合矿山整体结构以及周围自然环境情况进 行综合分析。矿石回填过程中，工作人员可以使用专业器 械直接将矿石搬运到采矿井内部，也可以将采矿井内部的 一部分碎石快速排出矿井外，所搬运而出的各类矿石资源 需要由工作人员进行质量检验，确定矿石资源并不存在质 量问题，之后需要快速转运矿石资源，将矿石资源转移到 特定位置之后，随后需要开展相应的检查工作。工作人员 可以选择在盘区上方采用上向水平分层充填采矿法直接 使用铲运机快速运输矿石资源，随后经过分层巷道以及平 段巷道，将矿石卸入盘区内部。分层巷道与盘区斜坡通道相互连通，工作人员可以直接搬运矿石资源，或者是将矿 石资源转运出矿井外，每一层巷道间距控制在 5m ～ 15m 左右即可，巷道间距与矿产资源开采量有关，也与上向水 平分层充填采矿法的操作需求有关。
2 上向水平分层充填采矿法应用问题分析
本文主要对我国某一地区的综合矿山开采工作情况 进行了深入研究。该矿山综合体系包含了 80 多个矿体， 以 硫矿为主，还包括铁矿、金矿等其他矿产资源。其中，硫 矿占综合矿山总资源的 95% 以上。整个矿山具有较强的 稳定性和较厚的基岩， 适合在短时间内完成矿产资源开采 工作。周围自然环境情况相对良好，开采矿产资源的过程 不会严重破坏山体整体结构， 也不会对周围自然环境造成 严重影响。
然而，经过数年应用，发现该类矿产资源回填方式存 在明显的技术操作问题。可以看出，在应用上向水平分层 充填采矿法时，工作人员仍需要对技术操作流程进行有效 调整，以降低技术操作难度。由于不同矿山的整体结构和 不同矿产资源所处位置的差异，导致矿产资源的开采方式 和难度存在较大差异。在实践过程中，原有的上向水平分 层充填采矿法模式存在技术操作难题。工作人员在应用上 向水平分层充填采矿法的过程中需要较长时间，工作难度 较大，技术操作成本普遍较高。在选择回填材料时，工作 人员需要考虑不同山体的整体结构及回填需求。由于不同 矿产资源的密度和硬度不同，工作人员可能无法快速开采 矿山中的各类资源，这可能会影响矿山下方基岩的厚度， 从而影响整个矿体的强度。
积水和充填水具有一定的侵蚀作用，有可能对矿体 结构和下方充填材料的强度造成影响。如果充填水数量 较多，可能会淹没矿山下方基岩，进而影响后续正常工 作，甚至威胁到工作人员的生命安全。因此，在矿产资源 的开采和回填过程中，应该更加注重技术操作的调整和 优化， 以确保矿山开采工作的高效进行， 并保障工作人员 的安全。
3 上向水平分层充填采矿法优化方法分析
针对综合矿山开采过程中存在的具体问题，经过研究 后，工作人员决定对原有的上向水平分层充填采矿法应用 方式进行灵活调整。首先，需要对上向水平分层充填采矿 法的应用流程与步骤进行调整 ；随后，需确定上向水平分 层充填采矿法的应用模式，并对原有的采矿方法进行优化处理。经优化后的采矿模式主要涉及胶体充填强度设计、 充填材料选择、操作流程调整以及上向水平分层充填采矿 法计划规划等诸多方面。在矿产资源开采过程中，上向水 平分层充填采矿法的具体优化设计如下。
3.1 充填物质强度优化
综合矿山资源开采环节中所应用的各类充填物质类型 不同，其中使用较多的是胶体充填物质，它主要是一种化 学合成物质。工作人员参照的矿区设计模式已逐渐采用新 型充填物质，而这些新型充填物质仍属于化学合成物质。 经过多年的矿产资源生产与研究发现，工作人员需要考虑 到矿产资源施工过程中充填物质强度的变化情况。在将充 填物质注入到开放空间内后，它需要经历 7 天至 14 天的凝 固期。初步凝固阶段，一些特殊的矿区充填物质可能会突 然膨胀，或者出现体积增大的情况。为了合理避免这种情 况，工作人员需要适当延长充填物质的凝固期，将其控制 在 14 天至25 天左右， 不得超过 30 天。同时， 工作人员还需 要根据整个矿山的结构与框架选择不同类型的充填物质， 主要以化学合成物质为首选。矿体内部的充填物质强度应 控制在 1.0MPa 至 3.0MPa左右。
3.2 优化充填材料配合比例
为了进一步提升充填材料的整体强度与稳定性，工作 人员必须进一步优化充填材料的配合比例。充填材料的配 合比例主要包括原材料比例与水分比例。充填材料的比例 不仅影响使用成本，还对后续使用质量有影响。因此，工 作人员必须合理使用各种充填材料，以满足采矿工艺需 求，尤其是上向水平分层充填采矿法的应用需求。在此过 程中， 工作人员需要解决两个问题。
首先是采矿工艺所要求的最低强度值。工作人员在选 定充填材料后， 需要调整配合比例、凝固速度和凝结强度， 以达到相应标准，并符合上向水平分层充填采矿法的操作 要求。
其次是采矿工艺所要求的充填材料最高强度值。工作 人员也需要控制充填材料的最高强度值。并非充填材料强 度越大，性能就越好。超过一定限额的最高强度值可能会 影响使用性能，提高应用成本，并不利于有效控制整体施 工成本。特别是在上向水平分层充填采矿法的应用中，工 作人员需要将充填材料的强度控制在一定范围内。影响胶性充填材料强度的主要因素包括水灰比例、充填材料的养 护期和整体浓度等多个因素。
由于水泥颗粒直径较小，工作人员需要在使用水泥充 填材料时添加适量细砂石，以调整充填材料的强度和密 度。然后将水泥充填材料直接应用于矿山开放空间内部。 如果直接使用水泥胶填缺口，水凝胶材料可能会受周围自 然环境温度和湿度的影响，导致热胀冷缩情况发生，不利 于控制矿体的稳定程度。
最后，在对充填材料方案进行适当优化后，工作人 员还需要根据矿房的充填材料配合比例设计后续的上向 水平分层充填采矿法优化方法，以保证充填材料的使用 质量。
3.3 正确选择充填设备
在确定了充填材料的类型和配合比例后，工作人员需 要选择相应的充填设备。一般情况下，我们主要使用大型 机械将充填材料与胶结料充分混合后，注入到开放空间内 部。在选择充填设备之前，工作人员必须考虑充填材料的 性质和密度。对于一些粘性较高的胶体充填材料，可能会 直接黏附在充填设备中。为了避免这种情况，工作人员需 要在充填设备表面涂抹防滑层，确保胶体充填材料不会迅 速凝固。此外，如果充填材料的密度和强度较大，工作人 员需要在较短时间内迅速使用充填设备完成充填工作。因 为充填材料密度过大可能会导致充填材料在下方沉积，影 响整体的稳定性。快速完成充填工作能够保证填充质量。
4 结语
综上所述，工作人员在应用上向水平分层充填采矿法 的过程中，需要考虑该方法的应用标准和要求。同时，还 需要结合矿体的整体结构和矿产资源的开采需求，选择不 同类型的上向水平分层充填采矿法操作模式。从而真正做 到逐步简化工作步骤，提升工作效率，优化工作流程，降 低工作难度，控制矿产资源开采成本，凸显上向水平分层 充填采矿法应用价值，进一步提升矿产资源的开采效率与 质量， 保障施工安全。
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