一.导言
随着开采深度的增加和社会环保意识的提高，充填采矿法在矿山企业中的比重越来越大，并有进一步发展和扩大应用的趋势。一方面，充填采矿法能够适应各种复杂多变的矿体赋存条件，最大限度地提高矿石回收率，减少采矿贫化，有效控制地压活动，保证采矿生产安全，保护地表不受破坏，维护现有生态环境。另一方面，充填采矿法还存在开采强度低、劳动强度大、充填接顶效果差等问题，其中充填接顶效果差最为突出。可以说，充填接顶的效果在很大程度上关系到充填采矿法的成败。因此，在充填时应采取各种措施保证充填和接顶。以下是对这个问题的分析和探讨。
二、影响充填与顶板连接的因素分析
(1)充填料浆的固结和沉降
料浆沉降是以料浆管道水力自流输送为特征的传统胶结充填中不可避免的现象。一方面，胶结充填料浆充填地下空区域时，由于水中大小颗粒沉降速度不同，充填料浆分层，固体颗粒逐渐下沉，迫使大部分水在充填体表面析出。当水被径流带走时，充填体表面和顶板之间会发生下沉空。另一方面，在固体颗粒之间的空间隙中存在的重力水通过渗透去除后，填充体将沉降。此外，用高浓度充填料浆充填采场后，由于脱水存在一定的收缩率(5% ~ 22%)，严重影响了采场的接顶效果。因此，充填失败是充填材料沉降的直接结果。
(2)充填料浆的重力梯度
如果采用重力输送的充填方法，充填料浆的骨料会在采场充填过程中发生沉降。因此，从充填管的出料口到采场边缘形成重力坡度，充填料浆充填性能越差，坡度越大。充填管出料口封顶时，由于重力梯度的影响，采场边缘或端部不能完全封顶。
(3)充填料浆浓度太低，过滤速度慢。
太低的浆液浓度容易导致填料的离析和分层，增加自然边坡角。同时，大量积水难以及时排出，占据了填充空空间，阻碍了填充和打顶。此外，随着填充体的高度增加，越难以向其顶部过滤水。由于水量大，一方面阻碍了充填料浆的流动，另一方面大量料浆的溢出也污染了巷道。
(4) 空屋顶形状不规则。
对于充填空区域的几何形状，采矿设计中往往没有严格的要求，尤其是顶板的不规则形状。另外，单点下料、逐步堆积等填充方式不当，在下料点形成较大的自然坡角。下料口堵在桩顶后，部分空区域无法填充，造成空冒顶。
(5)管道冲洗水和引流水影响填筑和封顶。
为了防止充填管道堵塞，每次充填前后总要排出近十分钟的导水和冲管水，而这些不利于采空区域充填的导水和冲管水，往往直接进入采空区域进行充填，通过管道与顶板连接，从而影响充填和与顶板连接。
(六)灌注井的布置和灌注顺序不合理
充填井大多不在顶板最高点，导致采场较高部位顶板破坏。填充顺序使用单个填充井一次性填充，然后依次填充剩余的填充井。在这个充填顺序中，由于充填料浆流速过快，在重力作用下，充填口附近砂浆自然级配的粗颗粒过于集中，迅速堵塞充填口，无法充填。实践中还发现，与远离充填井的顶板相比，充填井附近的顶板贴合效果更好，贴合面积更大。
(7)人为因素
影响充填和打顶的人为因素不容忽视，如充填时间的控制、充填管理水平、工人对充填打顶技术的熟练灵活运用等。
三、提高充填顶升效果的措施
理论上，充填率和顶板连通率越高，充填效果越好。但在实际操作中很难做到100%的充填和顶板连接(如局部超挖和爆破欠挖造成的顶板不均匀)。影响采空区顶板充填的因素很多，克服这些因素的措施也很多，但每种措施只能针对一两个因素。因此，根据矿井的具体情况，在进行充填接顶时，必须同时采取多种措施，以达到最佳的接顶效果。具体做法如下。
(一)人工浇头
在缓倾斜和微倾斜矿床中，人工打顶是一种常用的充填打顶方法。人工浇头是指将最后的馅料分层，分成若干条，一条一条地浇头。用水砂或水泥填筑时，在填筑各子带前，应先搭设高度超过1m的模板，随浇筑体的增高而升高。当充填体距顶板仅0.5~0.8m高空时，用块石抹砂浆砌顶；当采用干式充填或切壁充填时，当干式充填体距顶板0.5 ~ 0.8m高时，用手将毛石和碎石插入顶板空。但是这种打顶方法劳动强度大，劳动条件差，效率低。管理不好，打顶不严格。
(2)强制打顶
对于缓倾斜和微倾斜矿床的开采，常用的充填顶进法不够严格。有些矿块往往留有0.5~1.0m 空以上的空间未充填，充填效果往往不理想。为了进一步提高充填接顶的效果，作者建议采用强制放顶法接顶。岩石破碎后，有一定程度的压碎膨胀(压碎膨胀系数约为1.4 ~ 1.7)。利用这一特点，在充填工作完成后，对支柱上方支撑顶板的部分岩柱进行微差爆破崩落，使直接顶板达到并超过自然崩落所需的跨度和暴露面积，以保证顶板能自然落下并及时与顶板贴紧。
(3)选择合适的充填材料和浆液浓度
充填材料充填到采场后，由于水的渗流，充填材料在从饱和状态向湿润状态过渡的过程中，会在毛细力的作用下下沉。因此，应选择合适的颗粒级配、良好的透水性、较小的自然收缩和足够的流动性作为充填材料。另一方面，现有充填系统和工艺的输送参数要求充填料浆具有良好的流动性，随着料浆浓度的增加，料浆的流动性逐渐变差，限制了充填料浆的浓度。一般来说，应选择流动性好、水分不太多的浆体浓度为最佳浓度。
(4)提高脱水质量。
当充填料浆浓度不是很高时，充填过程中有大量的水。为了保证桥台，要求尽快拆除，使充填体有足够的密实度，从而缩短充填作业的周期时间。常用的方法有:1)用滤管进行向下引流。2)利用填充井通过上游水泵抽水。3)修建脱水性能良好的隔离墙，并采取辅助滤水措施。
(5)管道多点进料灌装工艺
由于充填料浆流动性差，为避免在引道轴向出现充填“死角”，确保引道充填能够封顶或填筑，充填时应采用管道多点进料充填工艺，充填顺序也应遵循充填料浆的流动规律。另外，充填下料点的位置要适应充填料浆的特性和充填空区域的形状变化。一般来说，加注管应布置在空区域顶板的最高位置和上截面的中心。
(6)改变空屋顶的形状，以便于填充和封顶。
采矿空区的顶板形状应满足充填和顶板连接的需要。对于倾斜进路采矿，采场顶底板倾角应大于料浆自然坡度积角，以满足接顶需要，倾角和坡度通常在8% ~ 15%之间。此外，如果采用拱形顶板，可以更好地控制地压，并且在受人为因素影响时，采空区域仍然可以部分封顶，即拱形顶板两侧封顶。必要时，可在充填空区中心沿纵向增设拱形槽，以方便顶板不能倾斜的采空区充填和顶板连接。
(七)膨胀材料添加剂的使用。
在充填料浆中加入一些膨胀剂，如3% ~ 5%的生石灰，也能有效改善充填材料凝固收缩形成的空顶板。
(八)加压泵送填充料浇头
当矿区空充填因各种意外原因未能打顶，充填系统不能用于打顶时，可采用加压砂泵及其配套设备组成的系统打顶。实践表明，料浆浓度可达80%以上，充填体无积水，料浆流动性好，无离析。由于泵压打顶系统管路距离短，浆液浓度高，充洗水和引水量可以很好的控制或取消，所以充打顶基本可以保证。
(9)做好灌装和浇头的监控工作。
在需要封顶的采场顶板打观测井，当充填达到顶部时，水甚至充填料浆会从观测井中溢出，从而可以判断充填是否封顶。上述观测方法用于苏联比尔沃马士基矿的充填，取得了良好的效果。
(10)严格控制操作程序，加强灌装管理。
首先，矿山要对充填施工人员进行专项培训，明确充填封顶在生产和安全中的重要意义；了解充填材料的物理力学性质和流动特性；熟悉各种填充和浇头技术和手段的灵活应用。在此基础上，制定出各种灌顶操作规程，做到奖罚分明。最好将填顶效果与工人的工资奖金挂钩，调动和发挥工人的积极性和主观能动性，鼓励他们想办法做好填顶工作。
四。结论。
(1)充填采矿法的顶板连接问题是一个比较难解决的问题。造成充填体不接顶的因素有充填材料固结沉降、充填料浆浓度低、过滤速度慢、空区域顶板形状不规则、充填井布置和充填顺序不合适等。
(2)针对以上因素，通过强制破顶、改进管道多点给料充填工艺、合理布置充填和改进排水工艺、顶板破断监测等措施，有效改善了采场顶板破断问题，保证了充填质量。
(3)确保充填顶板是采场安全生产的前提。充填时，要严格控制充填操作规程，既要保证充填体中没有过多的结构面，又要保证顶板充填饱满。
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