一、水力充填法概况
近年来，水力充填采矿法在我国地下金属矿山使用的越来越多，是逐渐增加的趋向，这是由于充填工艺的不断改进而促进发展的。
（一）水力充填采矿法的特点
它是将适当的充填料与水混合成浓度均匀的砂浆，利用自然压头或泵压，通过管边或与管边相接的钻孔，把充填料输送到需要充填的回采工作面。充填料经过脱水之后，即形成充填体，而脱同的水则由池水顺路天井流入巷道水沟和沉淀池，最后进入水仓并排至坑外。
水边充填采矿法与干式充填采矿法在结构上基本相同，只是在充填系统上不同，充填材料，及充填处理工艺没。水力充填采矿法也把矿块分成；两步骤回采（先采房、后采柱）。矿房向下而上或自上而下分层回采，分层水力充填；矿柱也用同类方法回采。
（二）水力充填法在我国使用情况
我们采用充填法本来比较早，但采用水力充填法却很晚，直到60年才发展起来，而水力充填法用金属矿山开采就更略一些。
水力充填法是由干式充填变来的。当时发现选厂的尾矿，对人们造成危害，冶炼出来炉碴，也成了灾害。如何处理？当时人们就用这些东西来为人类服务，就把这些有害之物卷入地下，为了增加充填体的程度，人们对充填料又进行了一定的加工配制。
当然，随着科学技术的向前发展，尾砂、炉碴也将会逐渐变。为更有用的东西，如用冶炼炉碴制优质的水质，用于足设置中。
（三）水力充填采矿法分类：可分为三类：
（1）上向分层水砂充填采矿法；
（2）下向分层水砂充填采矿法；
（3）毕式水砂充填采矿法；
（四）我国使用水力充填法的矿山：
（1）铜录铜矿采用点柱上向水平分层尾砂充填法；
（2）红透山铜矿采用上向分层尾砂充填法；
（3）黄沙、坪铝锌矿采用下向分层尾砂充填法；
（4）金川首矿采用下向分层尾砂充填法；
二、水力充填采矿法典型方案。（指上向水平分层水砂充填法）
下面的铜录山铜矿使用的上向分层水砂充填法为例说明。
（一）铜录山铜矿的矿床地条件：
该矿为多金属发生矿床，是以铜铁为主的的卡岩型厚矿体，平均厚度40米，最大厚度100余米，矿体倾角50°～75°。矿石比较稳固，上、下盘围岩均有破碎带，故均不太稳固。矿床位于湖畔，有些矿体的深部延深到湖底下部，地表不允许陷落，矿石品位高，属多金属富矿床。
1—顶柱 2—充填井 3—崩下的矿石 4—人行脱水井
5—放矿留井 6—主付钢筋 7—人行滤水天井通边 8—沿脉巷道
9—穿脉巷道 10—充填体 11—脉外平巷
（二）矿块构成要素
（1）矿块布置：由于矿体厚度大，上、下敌国围岩的稳固性比较差，所以矿块呈切走向布置；
（2）阶段高度—60米；
（3）矿块长度—矿块长=矿体厚（切走向布置）；
（4）矿房宽度—8～10米；
（5）矿柱尺寸—① 间柱宽=6～8米；② 底柱高度=5～7米；
③ 顶柱宽度=4～5米。
（三）采准工作
（1）阶段运输平巷——根据该矿具体情况，即将是岩矿床的矿体变化大，设计要求的年产量也较大，为适应充填管路的合理性，因而采用了下盘脉外平巷，上盘脉内平巷的双平巷环形采准系统。（典型方案图中是治脉平巷）。
（2）穿脉巷道——每隔15～20米开一条穿脉。穿脉布置在矿房与间柱高界处，矿房和间柱共用一条穿脉。这种布置形式比矿房间柱各布置一条穿脉节省了采准工程量。
（3）流矿井——根据矿房长度不同，一个矿房中至少应布置两个留矿井。
（4）充填井——在矿房中间设一个充填井，断面=2×2米2，倾角80°～90°，设管边，梯子，它属安全出口之一。
（5）人行脱水井——一个矿房设一个顺路人行脱水井。它的结构要求是：应适应泄水要求。
（四）切割工作
切割工作主要是拉底工作。拉底分两步进行。首先在底柱中开掘的短天井内，在穿脉平巷底板以上5米的地方，掘进拉底巷道，然后以拉底巷道为向由石，把矿房内底部全部拉开（扩大至矿体边界）。形成2米的拉底空间，之后再进行挑顶。挑顶高度为2.5～3.0米。此时把崩下的矿石全部运出（由底柱中已掘进好的放矿流井放出）。最后形成4.5～5米的拉底空间。当整个拉底空间形成后，再砌筑钢筋混凝土底板，底板厚度为0.8～1.2米。到此切割工作室完成，可进行正式，回采工作了。
（五）回采工作
（1）回采分层高度——一般为2米，基本在1.8～3.0米之间，当矿石稳固性，分层高度可以大一些。可以采用“两采一充”的循环办法。（即采两分层充填一次）。当采用“两采一充”时分层高可达4—6米。
（2）凿岩工作——用01—45型打上向孔。苦用“两采一充”时则第二分层用YT—25型打水平孔。这样既增加了落矿高度，又保证了采矿规格和稳定性。（当矿石稳固时，一般打上向孔，反之打水平孔（如凤凰山铜矿所用）。
（3）爆破工作——每一分层的上向孔，分两次爆破。
（4）出矿工作——采矿中出矿可用Z/Q—14型装运机。（或用/Q—12型，或用电耙出矿），（如红速山铜矿用）。
（5）清理工作——出矿完毕，清理和检查工作面，之后才能进行充填工作。
（六）充填工作
（1）充填之前的准备工作
包括：① 浇注放矿留井（或加高留井）；② 加高人行泄水井；③ 架设隔墙模板，并浇注混凝土隔墙体。④ 充填前的全面检查工作。经检查后天矿，即可将所需之充填管，流槽木板等物，由天井下放到采场，（天井上口0.5～2.0吨的绞车就可满足要求）。
1）浇注流矿井：
流井内径一般=1.5～2.0米。多采用钢筋混凝土束体浇注方式形式。根据阶段高度的不同，井毕厚度取0.5～1.0米。（多用0.4～0.5米厚），当阶段高度增加时，毕厚还要协加可达0.8～1.0米。（因此时流井通过的矿量大）。
有的矿山用钢板焊接成留井的早毕。一节一节刈接起来。（如山东集家金矿等）这种形式也很好。
2）加高人行脱水天井
人行脱水井一般采用方形断面，规格=1.5×1.5米2的。它是用混凝土预帛件砌成的顺路天井。
铜录山铜矿的人行滤水井净断面=1.8×1.8米2，内毕由3毫米的木模板构成，砌混凝土预制块之间留0.2～0.3米的间隙，在泄水孔处堵上草袋子。
3）浇注隔墙
浇注隔墙的模板过去是采用木制的，现用混凝土预制块，预制规格为300×200×150毫米的，形成的隔墙总厚度为0.8米（预制块厚0.3米，内浇注0.5米厚的混凝土）。在浇注隔墙时，为空心性好好，上、下层对挤，因此在施工时，在每一分层隔墙砌筑完后，间隔1.0米左右插入一根钢筋，上面露出0.5米左右，这样就可以起到上、下层对挤和连接良好的作用。
（2）正式充填采场
准备工作完毕后，可进行正式的采场充填工作。
充填料可用尾砂，冶炼厂炉碴等。（铜录山矿用炉碴，红透山矿用尾砂）。料状炉碴，沿着管经为100毫米的管边进行不力输送。
采场充填完成后，在充填料上铺一层厚 0.15米的混凝土作底板。使之便于落矿，减少贫损。由于炉碴的透水性好，当充填料充填完后，即可铺底板。底板浇注后，要养生一天后，才能进行下一个循环的凿岩工作，养生2—3天后，才能进行崩矿。
（七）水力充填的脱水
水力充填后的脱水很关键，脱 水的速度和质量好坏，直接影响着采矿的效率和质量。
解决脱水的方法有两种：一种是溢流脱水，另一种是渗滤脱水。
（1）溢流脱水方法。
溢流脱水是将充填料自然沉积下来，上部澄清的水经溢流管或溢底孔排出采矿场。（我国车多钢矿，用虹吸结脱水）。
这种方法主要用于采后全尾砂，或分透级尾砂，一次充填的采场，脱水，此只能使澄清水流出，而不能对充填体起疏干作用。同时澄清水流出，往往在充填体上形成一层稀泥不易干固。因此，在随采随充的采场中，一般是与渗滤法配合起来使用的。
（2）渗滤脱水方法
渗滤脱水法是利用滤水构筑物将水渗滤出采矿的办法。渗滤脱水的构筑物有滤水窗、滤水窗，滤水筒、滤水墙和滤水天井等。
滤水用的材半有：稻草帘、麻布、荆条、竹席、夏布、芦苇和手等等。
1）滤水窗——适用缓倾斜矿体。通常配合密闭墙使用。排水范围很有限，比如粗粒充填料充填时，只能排除滤水窗水平以上口水，用细粒充填料脱水口的范围就更小了。
2）滤水墙——有两种设备方法，一种是和密闭墙配合用；另一种是单独设置。滤水墙是由木材支撑、隔板和滤水材料构成。（这种方法又叫砂门或挡砂墙）
由于下向充填法大部分是用进路回采，回采断面小，因而在进路口处设置砂门子来脱水。进路口上既是充填料的进口，又是充填脱水）。充填管可用软管，导水管可用楠竹筒。导水孔直径φ=120毫米。
3）滤水筒——一般用木板制成，上面每隔一定距离钻φ30毫米的滤水孔，筒外用滤水材料包着，一般按设在充填料中。滤水筒主要用缓倾斜矿体。
一般是在底板上沿走向每隔30米安设一个。（我国包括汤矿山采场使用这种方法的）
1、木板 2、草席 3、滤水孔
4）滤水天井——（即前面讲的人行脱水井）。
三、下向（水平）分层水力充填采矿法典型方案
（一）概况
（1）适用于开采矿石很不稳固，或者矿石和围岩都很不稳固，但矿石品位很高或价值很高的有色或稀有金属矿体。
（2）此种采矿方法的实质：它是从上往下分层回采和逐层充填，每一分层的顺采作业在钢筋混凝土做顶的保护下进行，钢筋混凝土顶在上一分层回采结束时铺设。回采分层可以是水平的，或者与水平呈10°～15°的倾斜。倾斜分层有利于充填接顶和矿石运搬，但凿岩和支护不如水平分层方便。
（3）矿块不再划分矿房和矿柱，而是一个步骤回采。
（二）矿块构成要素：
（1）阶段高度——30～50米；
（2）矿块长度——30～50米；
（3）矿块宽度=矿体水平厚度；
（4）矿柱——不流顶、底间柱；
（三）矿块采准工作
（1）阶段运输平巷布置在下盘接触带或下盘岩石中。
（2）天井——布置在下盘接触带； （一个矿块有三个天井，在矿块两端各布置一个人行通风井，中间一个流矿井）。① 人行通风井——是随着回采分层的下降，逐渐被建筑在充填料中的混凝土十大井所代替。② 流矿井——从上往下逐渐消失。）
（四）切割工作
每一分层回采前，必须沿下盘接触带掘进一条切割平巷。如果矿体较轮廓很不规则，或者厚度较大，也可以将切割平巷布置在矿体水平面的中央。
（五）回采工作
（1）回采方式——回采方式有两种，一种是进路式回采，二是分区毕式回采。进路回采就是按分层全高进行巷道采矿，这些采矿巷道叫回采进路。
（2）回采分层——回采分层高度一般为2～2.5～3.0米，进路的宽度为2～2.4～3.0 米。用01～30或YT—25型凿岩机凿岩，孔深为1.6～2.0米。用电耙运搬矿石，国外通采用装运机和运输机运搬矿石。进路多用木棚的支护。
（六）充填工作。
（1）充填前的准备工作-清理底板，铺设钢筋混凝土板，钉隔离层，构筑脱水砂门等。
（2）充填——准备工作完成后可进行正式充填工作。
（3）注意：① 为了接顶好，充填时应使充填管向顶板上仰5°左右。② 充填管的出口距离待充填地点不应大于5米。脱水砂门设在切割平巷与人行天井交界处。
当分层切割平巷的充填工作结束后，就可以开始下一分层的回采。
四、水力充填系统
水力充填中，由于采用的材料不同，因而使得系统中一些环节也有差异，但基本的工艺过程是一致的。水力充填系统大致如下面的方图所示。
五、对水力充填采矿法的评价
（一）主要优点：
（1）这种采矿方法对于矿体，赋存条件要求不严格，一般矿体均可使用。（从缓倾斜到急倾斜矿体；从荣矿脉到厚矿体都可以。矿岩从稳固到很不稳固，矿体较廓从整齐到很复杂；地表从允许崩落到不允许崩落）。
（2）充填体比较致密，抗压能力强，能比较有效地防止围岩移动和控制矿山压力。
（3）矿石回收率高，贫化率低。
（4）能开采用自燃性的矿底，可防止内因火灾。
（5）可以有效的利用尾砂、废石，用的充填采空区。
（二）主要缺点：
（1）回采工艺复杂； （2）采场生产能力和劳动生产率低；
（3）采矿成本高（水泥及钢材等） （4）回采强度底；]
（5）需要用大量的充填用水，而这些水从充填体中脱出后，又带着大量污泥和细砂，漏入巷道和水，增加了排水设施和排水费用。加速了水泵的磨损，增加了水和水沟的清理工作量。
（6）恶化了井下坑道环境卫生。
由于存在这些所，因而水力充填应用的还不广泛。但有发展。
（三）有待研究的：
（1）如何提高充填体的强度？（例如是否可以放虑用振动器来增中强度。据有关试验可知，如果不加振动器，则尾砂的空隙率为35%，加振动器以后，空际率可达18—20%）。
（2）寻求更有效的接顶工艺。
据有关资料提供说，美国专利介绍了一种加热后能膨胀数倍的粒状聚苯乙烯材料，把此材料填入空区。这种膨胀后的材料有足够的强度，可以牢固的支护采空区处理大面积顶板。而加拿大采用加压注浆的充填法。
（3）应继续寻求廉价而来源充足的混凝土材料。目前水泥用量大，来源还是比较困难的。
（4）进一步简化充填料的制各工艺。
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