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在采矿工业中，空场嗣后充填法是一种独特且高效的采矿技术。通过综合利用空场法和充填法的优点，这种方法能够在保持高生产效率的同时，有效地减少矿石损失和贫化。本文将详细介绍空场嗣后充填法的工艺技术特点、应用案例以及未来的发展趋势。
一、工艺技术特点
空场嗣后充填法，顾名思义，是空场法和充填法的结合。这种采矿方法首先采用空场法进行开采，即在采空区形成后，再进行充填。
它融合了空场法和充填法的优点，既保证了开采的效率，又有效地控制了矿石损失和贫化。那么，空场嗣后充填法究竟是如何运作的呢？
首先，让我们了解一下什么是空场嗣后充填法。这是一种将空场法和充填法相结合的开采方法。在采场结构、采切工程布置以及回采工艺方面，它与空场法相同，但在回采过程中增加了充填工序。这种方法的独特之处在于，它能够利用非胶结充填降低作业成本，同时保证采空区的稳定性。
那么，空场嗣后充填法是如何应用的呢？首先，根据矿岩的稳固性要求，选择合适的采矿方法。当矿柱不需要回收而作为永久损失时，采空区可采用非胶结充填。对于厚度较小的矿体，可以沿走向布置矿块；而对于厚度较大的矿体，则垂直走向布置矿块。在垂直走向布置矿块时，一般采用“隔三采一”或“隔一采一”的方式。矿块宽度根据矿体和围岩的稳固性来确定，以8～15m为宜。当一个矿块的充填体需要为相邻的矿块提供出矿通道时，其底部约10m需采用较高灰砂比的胶结充填料充填。
接下来，我们来看看空场嗣后充填法的几个关键点。首先，由于空场嗣后一次充填量大，有条件采用高效率的充填方式。但充填体必须具有足够的强度和站立高度，以保证回采过程中不因充填体的塌落造成过大的矿石损失和贫化。其次，出矿一般采用铲运机，铲斗容积一般为3～10m³。采场的底部结构主要有两种方式，即平底结构或堑沟式结构。采用平底结构时，在大量出矿后，为了清除采场的剩余矿石，必须采用遥控铲运机进行清底。而采用堑沟式结构时，原则上不需要遥控铲运机，但留下底柱不易回收。
那么，如何提高出矿效率呢？加强出矿速度是一个关键。采用强采、强出、强充的方式可以减少采场贫化，对以后相邻采场的回采也是有益的。在采场出矿完毕后，应立即进行充填准备和充填作业。这包括打隔墙和布置泄水管等准备工作。
这种方法的工艺技术特点主要包括以下几个方面：
采场结构：空场嗣后充填法的采场结构参数、采切工程布置以及回采工艺与空场法相同。但与传统的空场法不同的是，采空区在形成后需进行充填处理。
充填方式：根据空场法回采工艺的不同，采空区处理可以采用胶结和非胶结充填。在实际应用中，应尽可能采用非胶结充填，以降低充填作业成本。
适用条件：由于空场法开采的矿岩条件要求稳固，因此应尽可能在矿柱不需要回收且作为永久损失的情况下采用非胶结充填。
采场尺寸：对于厚度较小的矿体，可沿走向布置矿块；对于厚度较大的矿体，则需垂直走向布置矿块。当矿体特别厚大时，可划分为盘区进行开采。
采场底部结构：空场嗣后充填法的底部结构主要有平底结构和堑沟式结构两种形式。平底结构需要在大量出矿后使用遥控铲运机进行清底；而堑沟式结构则无需清底，但需注意底柱的回收问题。
采场出矿：为了提高出矿效率，常采用铲运机进行出矿作业。特别在采用分段空场嗣后充填法时，由于充填挡墙较多，出矿效率尤为重要。
二、应用案例
值得一提的是，国外部分矿山在空场嗣后充填采矿法方面已经有了丰富的实践经验。例如，Kidd Creek矿山采用了大型硫化矿的采场尺寸，Torman矿山则针对大型石灰石进行了优化设计。这些成功的案例为我们提供了宝贵的参考经验。
以Kidd Creek矿山为例，该矿山采用大型硫化矿作为矿石类型。采场尺寸为79英尺宽、98英尺长和299英尺高。分段高度为98英尺，矿柱尺寸在70～98英尺之间。运输道间隔为397英尺。这种规模的空场嗣后充填采矿法对于提高矿山整体生产能力和降低矿石损失贫化具有显著效果。
另一个案例是Torman矿山，该矿山采用大型石灰石作为矿石类型。采场尺寸为148～164英尺宽、328～492英尺长和328英尺高。分段高度在49～164英尺之间，而矿柱尺寸为148～164英尺。虽然没有给出运输道间隔的具体数值，但可以推断该技术的应用对于石灰石矿山的开采具有重要意义。
三、发展趋势与挑战
随着采矿工业的不断发展和技术的不断进步，空场嗣后充填法在未来仍将发挥重要作用。然而，该方法也面临着一些挑战和需要进一步研究的问题：
成本与效率：尽管空场嗣后充填法能够有效地降低矿石损失贫化，但其充填作业成本相对较高。因此，如何在保证采矿效率的同时降低充填成本是未来的一个重要研究方向。
技术创新：针对不同矿岩条件和采场尺寸，进一步优化空场嗣后充填法的工艺参数和技术细节是关键。例如，研究不同类型充填材料的适用性和充填工艺参数的优化等。
自动化与智能化：随着自动化和智能化技术的发展，如何将这些技术应用于空场嗣后充填法中以提高采矿效率和降低工人劳动强度是一个重要的研究方向。例如，利用无人机或无人驾驶车辆进行巡检和监控、利用智能算法优化采矿计划和提高出矿效率等。
可持续性发展：为了实现矿产资源的可持续性开发，应加强对空场嗣后充填法的理论研究和实践经验总结。同时，需要探索新的充填材料和工艺方法，以进一步提高采矿工业的可持续发展水平。
四、技术创新与优化
充填材料研发：研究新型的充填材料，以提高充填体的强度和稳定性，并降低成本。例如，利用工业废渣、尾矿等废弃物作为充填材料，既解决了废弃物处理问题，又降低了充填成本。
充填工艺优化：通过优化充填工艺参数，如充填料的配比、搅拌和输送方式等，提高充填体的质量和充填效率。同时，探索新的充填技术，如高浓度充填、自流充填等，以进一步降低充填成本和减少环境污染。
采场结构改进：针对不同类型的矿体和开采条件，优化采场结构参数和布置方式。例如，对于厚度较大的矿体，可以采用分层开采或分阶段开采的方式，以提高采矿效率和降低矿石损失贫化。
智能化技术应用：利用物联网、大数据、人工智能等智能化技术，实现空场嗣后充填法的智能化管理和优化。例如，通过建立采矿过程实时监测系统，收集和分析采矿数据，优化采矿计划和充填作业，提高采矿效率和降低成本。
五、环境影响与资源循环利用
废弃物处理：对采矿过程中产生的废弃物进行分类处理和资源化利用。例如，将废石和尾矿用于制备建筑材料、路基材料等，实现废弃物的再利用和减少环境污染。
六、总结与展望
空场嗣后充填法作为一种高效、稳定的采矿方法，在矿山开采中发挥着重要作用。通过技术创新与优化、智能化技术应用以及资源循环利用等方面的探索与实践，我们可以进一步提高空场嗣后充填法的采矿效率、降低成本并减少对环境的影响。
展望未来，随着科技的不断进步和采矿工业的发展需求，空场嗣后充填法将继续发挥重要作用并面临新的挑战与机遇。我们期待在未来的矿山开采中看到更多关于空场嗣后充填法的成功实践和创新成果，为采矿工业的可持续发展做出更大的贡献。