下向分层胶结充填采矿法是5O年代发展起来的一种新的采矿方法。最初用于二步骤的矿柱回采，现已广泛应用于开采矿岩破碎、开采技术条件复杂的难采矿体。我国6O年代中期在有色金属矿山开始下向分层胶结充填采矿方法试验研究，80年代初应用于黄金矿山。经近30年的不断改进，已形成了一套较为完善的技术工艺系统。
下向分层胶结充填采矿法是在阶段中由上而下，在人工混凝土假顶保护下的分层回采法。在金属地下矿山，尤其是黄金矿山获得了较为广泛的应用。本文总结了该采矿方法在部分黄金矿山应用情况及技术上获得的发展。‘
1下向分层胶结充填法的新进展
下向分层胶结充填法在我国应用以来，尤其是近十几年的时间内，获得了较快的发展，取得了令人瞩目的成就，在工艺技术上主要有以下五个方面的重要进展
1．1预留碎矿石垫层加盖塑料薄膜和穗耀鹰旧橱丝缛悬挂电耙及进路坡度分两次形成新技术山东招远金矿首次在分层进路回采完后，将堆在电耙两侧未耙尽的碎矿石人工耙运堆在进路底板，形成0．2m厚的碎矿石垫层，再在其上铺一层塑料薄膜，然后在离塑料薄膜高l0～15cm处铺一层钢筋再充填。采用这一工艺避免了高品位粉矿损失}防止了爆破震动对混凝土假顶的破坏作用；保证了分层矿石回采后暴露的混凝土假顶的平整光滑，提高了假顶的稳定性；降低了充填贫化。因此，该技术工艺获得了广泛的应用。
招远金矿灵山分矿，在试采初期，每掘进一炮，在掌子面上打两个孔深1．5m的锚杆孔，安装两根张壳式锚杆，将电耙尾轮挂在锚杆上，这种电耙尾轮悬挂办法存在如下缺点：劳动强度大，降低了电耙出矿效率；锚杆不能重复使用，增加了材料消耗，提高了出矿成本，
为了解决这些问题，采用了预埋废旧钢丝绳来悬挂电耙尾轮的新方法，其具体做法是：进路回采完铺上碎矿石垫层后，在其上沿进路纵方向放两根lO～l5mm的废旧钢丝绳．钢绳相互之间的距离约2m，离进路两帮距离约1rfl，靠进路尽头的一端将其固定牢靠，固定在
锚杆上或木桩上钢绳的另一端则固定在进路口的锚杆或木桩上。在下分层回采时，随着工作面向前推进，进路顶板上始终悬挂着两根钢丝绳，出矿时在靠近掌子面顶板露出钢丝绳的地方，用钢丝绳卡子卡出一个圆圈来，将电耙尾轮挂上，便可进行耙矿这一新技术的采
用减轻了工人劳动强度，缩短了出矿时间；节省了锚秆．降低了出矿成本。
前河金矿采用人工手推车出矿和自流充填工艺，因此进路底板的坡度既要符合人工推车的安全要求，又要考虑料浆自流充填接顶的需要。回采时根据人工推车的需要，进路回采掘进坡度5度～6度；待回采结束后充填前，通过调整碎矿石垫层的厚度将坡度调整到8度～1O度，以利充填接顶。
1．2在每一进路中的不同高度上分3层一次充填不同配比的混凝±混合料浆，在进路分层结构的量上层用黄泥部分代替水泥
诸暨金矿首次试验成功在分层进路的不同高度上充填不同灰砂比的混凝土；前河金矿在进路充填分层结构的最上层用黄泥部分代替水泥。达到了降低水泥消耗，节约充填成本的目的。诸暨金矿将进路分为底层(靠近碎矿石垫层)、中层、上层(靠上分层充填体)，采用
不同配比的水泥碎石砂浆一扶充填。底层约1．0m高，充填料浆配比为水泥：砂子：碎石一1：3：6；中层高0．8～1．0m，充填料浆配比为1：6；5；余下的上层空间，充填料配比为1：(9～10)：O(不加碎石的水泥砂浆，以利充填接顶)。
在前河金矿下向分层胶结充填试验时，仍然采用诸暨金矿的办法，进路分3层一次充填。只是在进路分层结构的最上层，加入黄泥，在确保充填体基本接顶的同时，降低了水泥单耗。现场试验表明：在混凝土顶板坡度为8度～10度，流动距离约12m时-只要水泥砂浆的流
动性能好，充填可基本接顶在浓度合适时，当水泥砂浆中水泥含量低于kg／m时，其流动性能很差，在进路口未接顶高度达0．5m左右，个别达0．9m；若将水泥砂浆中的水泥含量增加到kg／m。，进路基本上充填接顶；若在水泥砂浆中加入适量的黄泥，此时水泥
砂浆中的黄泥含量约kg／m。，水泥含量降至63kg／m左右，其流动性能良好，充填基本接顶。因此，在进路分层结构的最上层加入黄泥能够使充填基本接顶，井降低水泥用量。
1．3取消充填体中吊挂竖筋、设置充填液面指示装置、采用钢制充填小井前河金矿在下向分层胶结充填采矿法现场工业试验时，取消吊挂竖筋，较大的降低了钢筋用量，简化了充填工艺，节约了成本。前河金矿最大矿脉的平均厚度约4．0m(三条矿脉似平行产出)，矿体的平均倾角为6l度左右，采用单进路下向胶结充填回采。在该矿床开采
技术条件下，钢筋混凝土假顶中的平面布筋保证了其整体性，混凝土假顶本身的强度，混凝土与矿体上下盘围岩之间的牯结力(包括摩擦力)，下盘围岩提供的支承力以及确保充填体不受到爆破震动破坏影响的技术措施都为钢筋混凝土假顶的安全稳定提供了保证。只要
确保上下盘围岩不发生较大的坍塌，前河金矿下向分层胶结充填时，完全可以不安设吊挂竖筋。两年的现场工业试验研究表明，这是可行的，可供类似矿山借鉴。
界河金矿为了解决下向胶结充填法充填过程中无法直接观察到进路充填高度带来的因充填过多而堵死充填小井，或因充填太少不能使充填接顶的问题，研制了一种充填进路液面指示装置，较好的解决了这个问题。其具体办法是：在有底塑料筒的上部四周开凿一些嗣
眼，用纱布或麻布将上口和洞眼包扎好，再将带有裸露端的两根电线插入塑料筒中并固定好(注意不要让电线的裸露端接触在一起)。把此塑料筒垂直吊挂在待充填进路的最高位置下px左右的地方，把灯泡挂在充填隔墙外容易被人看到的地方，当充填面到达筒上洞眼
位置时，充填料浆中的水渗入筒中，灯泡就会发亮，表示可以停止充填。
界河金矿下向胶结充填法试验过程中，采用了在充填体中顺路预埋钢或铁筒作为充填小井的方法解决了在充填体中充填小井掘凿困难的问题，并减少了因掘充填小井将混凝土混入矿石中产生的贫化。
1．4单自由面无掏槽控制爆破技术
下向分层媵结充填法的回采爆破类似于巷道掘进，但又不同于巷道掘进，一是它存在一层厚约px的碎矿石垫层；二是矿石往往很破碎。前河金矿矿体直接顶板是一层厚3O至4m的糜棱岩。绿泥片岩，遇水极易成泥膨胀崩解成泥，极易冒落。如何采用控制爆破技术．确保上盘围岩稳定，在前河金矿尤为重要在试验过程中采用了偏下盘布置炮眼无掏槽非电导爆管微差爆破技术。试验表明：这种爆破技术大大的减小了爆破震动对上盘极不稳固岩体的破坏作用，有效地阻止了上盘围岩的冒落，并且漏凝土顶板平整光滑。该爆破技术要点如下：(1)不设置专门的掏槽炮孔，顶部中间炮孔(靠碎矿石垫层)比其余炮孔超深0．15～0．20m；。(2)中间炮孔偏离中心和上盘靠下盘布置，底部上盘边孔离上盘边界0．6～O．8m，其余上盘边孔离上盘边界0．4—0．5m．下盘边孔离矿体边界0．1～0．15m．顶孔离碎矿石垫层0．6m；(3)碎矿石垫层厚不小于O．3m；（4）采用非电导爆管徽差起爆以碎矿石垫层面为自由面先起爆中间炮孔，再起爆下盘边孔，最后起爆上盘边孔；(5)控制齐发起爆药量，同时起爆的炮孔数不超过3个，一次最大齐发起爆药量不超过5．8kg．
1．5充填作用机理观测研究
招远金矿灵山分矿对下向胶结充填作用机理进行了深八细致的研究。这一研究工作主要包括：在实验室内测定了充填体在静态和动态荷载作用下的抗压、抗拉、抗剪强度，弹性模量、泊松比、内摩擦角等参数；用有限元理论分析了充填采场的稳定性；采用在充填体内埋设遥测应变计，在充填体靠上盘和进路主筋中埋设钢弦计，在进路及其分层道叉口处埋设压力盒的办法对充填采场充填体稳定性进行了现场观测该试验研究得出了两条很有实际意义的结论。(1)充填体的受力传递在3至4分层之间，4分层以上其相互影响已不很显著。即第7分层的回采对上面第3分层充填体受力已无多大影响；(2)在一期进路未充
填或充填未接顶时，顶板产生拉应力区，其混凝土顶板拉应力约2．17MPa，充填接顶后顶板拉应力降至1．11MPa．从以上两点可以得出这样的结论：下向胶结充填分层的充填体质量对应用该法的成败具有重要意义，必须予以重视；良好的充填接顶可以改善混凝土顶板的受力情况，为下分层的安全回采，尤其是同分层二期进路的安全回采创造有利条件
2下向分层胶结充填法存在的问题
下向分层胶结充填法十几年来在我国黄金矿山取得了较快的发展，给我国黄金矿山黄金生产带来了显著的社会效益和经济效益但也还存在一些问题，有待于我们进一步完善以取得更好的社会效益和经济效益。目前下向分层胶结充填存在的主要问题有2个。
2．1采充直接成本偏高
从以前采用下向分层胶结充填法的矿山统计资料来看，主要是充填成本太高。充填成本占采充直接成本的60～75．造成充填成本高的主要因索是：水泥含量大，混凝土的水泥单耗一般为～kg／m；；需要消耗大量的钢材(在充填体中布设平面钢筋和吊挂竖筋以及在上下盘打锚杆)。前河金矿在这两方面做了大量工作，取消了吊挂竖肋和上下盘锚杆同时节约了水泥单耗每立方混凝土水泥耗量为．86kg，是目前水泥单耗最低的矿山。
2．2作业机械化程度低，生产效率低
我国黄金矿山下向分层胶结充填法一般用电耙出矿和人工手推车出矿因此劳动强度大，生产效率十分低一般矿块综合生产能力为25----50t／d，采矿工效2．7---5．1t／工班
3下向分层胶结充填法的改进方向
为了提高下向分层胶结充填采矿法的生产效率，降低采矿作业成本，更好地服务黄金矿山，今后主要应该从以下几个方面进一步改进。
3．1努力提高劳动生产率减轻工人劳动强度
提高劳动生产率和减轻工人劳动强度，主要应该从以下3个方面着手：
(1)努力提高采充各工序的机械化作业水平，如推广使用小型铲运机等无轨采矿设备研制适合我国黄金矿床开采技术条件的中小型泵送充填工艺设备．以实现高浓度混凝土充填料的加压管道输送
(2)改进充填工艺，缩短充填作业时间，减少采场充填作业次数，提高充填能力增加同时回采作业的工作面数。
(3)采用高进路回采工艺，金川龙首矿采用下向高进路回采，单、双进路间隔回采，单(或双)进路集中一次充填。进路断面尺寸为4m×4rn，进路两壁上半部为充填体，下半部(高度为2m)为矿体，从而使单、双进路错开2m高度回采。采用该圆采工艺，矿块生产能力达94．3t／d．
3．2研究降低充填作业成本的技术措施
降低充填成本，应从以下5个方面入手：
(1)采用粉煤灰、高炉炉渣、石膏等成本低廉的材料部分替代水泥作胶凝材料。
(2)在进路分层充填结构中，确保底层混凝土宣接假顶的强度要求后，研究在上层不加水泥只用黄泥加石灰和砂；在中层用黄泥部分代替水泥充填的可行性和实用条件。
(3)加强充填体作用机理观测研究，以便更好地利用进路分层充填结构，为进路各层的充填料浆配比设计提供力学依据，以减少胶凝材料的用量。通过充填体作用机理研究寻求满足作为直接顶板的最底层充填体安全稳定性的最低强度和最小厚度及晟少的钢筋用量。
(4)采用泵送充填工艺，提高混凝土充填浓度；采用全尾砂胶结充填新工艺，以减小水泥消耗量。
(5)中厚或厚大矿体采用新的分层进路布置方式。具体做法是，上一分层进路沿走向布置，紧邻的下一个分层进路垂宣走向布置。这样布置可改善充填体受力状况，使部分进路充填体混凝土假顶的强度降低，减少水泥和平面布筋用量，局部进路可以不充填或少充填。
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