金属矿山充填采矿技术存在的问题

金属矿山充填采矿若干技术问题分析

[摘要]随着资源的消耗使用，越来越多的矿产开始转变开采策略，由向四周发展转为向地下深部进行开采，当今很多矿业开始采用了充填采矿的方式，这种方式与其他方法相比较而言，可以更高的进行矿石回收利用，从而降低资源的流失，充分的将现有资源得到利用，还可以有效的防止地表陷落的发生。

[关键词]充填采矿 技术问题 优化方案

水砂充填工艺技术影响制约因素较多，且充填效率低的缺点，通过在某矿的使用，将尾砂充填改为向下进路式的水平分层胶结充填法。本文以某矿为例，分析其存在的问题及工艺的可行性。

1充填工艺技术的发展

我国采矿充填技术先后经历了废石的干式充填、水砂充填、碎石块水力充填、磨砂胶结填充、废石胶结填充、全尾砂胶结充填及膏体充填的一系列过程。但是中国的矿山如此之多，充填的工艺与方式也各不相同，特别是近十几年，新的工艺技术被广泛地应用于矿山采矿业。总结起来，其发展有如下几个阶段。

第一时期是上世纪五六十年代，大部分矿山都是采取以废石进行的干式充填。在1955年废石干式充填技术应用在有色金属的地下开采中所占比例超过了38%，而在黑色金属矿山的开采中使用中竟然超过了54%。最终由于其生产能力小，劳动强度大，效率低等缺点被淘汰了。六十年代水力充填工艺技术的开始应用。到了上世纪七八十年代，尾砂胶结充填技术又应运而生，由于非胶结充填体回采率低，贫化率高等缺点，所以在水砂充填被大力推广后，开始了胶结式的充填工艺技术。七十年代，在广东、山东等地又出现了细砂胶结充填技术。到了九十年代，采矿工业的高度发展，使得原来的那些工艺都满足不了降低成本和保护环境等方面的要求，因此高浓度充填、废石胶结充填及膏体充填随着时代的发展得到了大力的应用。

某矿自1990年初就采取了水砂充填，可是其生产率低，运输距离长，质量难以保证等缺点，逐渐被路式水平分层胶结的充填工艺技术而取代，所谓的这种水平分层胶结充填方式的工艺就是：将选厂送来的分级的尾砂进行去除杂质，输送至搅拌站进入搅拌器与一定比例的水泥及水进行搅拌。在采空区的挡墙完成后，按照70%的重量比浓度进行充填，采空区下部的灰砂按4：1（水泥为1）的比例进行充填，而上部分则需要按照8：1（水泥为1）的比例进行充填。在下部分充填到一半时，要先停止充填，让灰砂中的浆料先沉淀下，用水泵抽去上层的清液，之后再继续充填。

·5·工程技术2015年7月　中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术充填采矿技术应用发展及存在问题探索孔 川 彭敬琛山东裕隆矿业集团单家村煤矿技术科 山东济宁 273100引言为了积极响应我国资源节约型和环境友好型经济发展理念，矿产开采行业必须向着无废采矿方向前进，确保采矿行业的可持续健康发展，因此充填采矿技术因为其能够提高矿物的回采和矿产资源利用率，减缓矿区资源贫化，切实控制减少地表塌陷等优势，逐渐被广泛运用到矿业领域中。虽然充填采矿技术拥有诸多优势，然而其在我国煤矿行业领域的应用发展过程中也存在一些问题，下面该文就充填采矿技术的应用发展以及发展过程中存在的问题进行研究和讨论。１ 充填采矿技术应用发展我国矿业领域中充填采矿技术的应用主要经过了几个发展时期，尤其是进入信息化时代以来，新技术和新设备的不断研发，充填采矿技术得到了更高层次的发展和进步。20世纪五六十年代，采矿主要是废石干式和水力充填技术，该技术主要利用废石充填，工作量大，效率低，无法满足矿山生产需求。到了80年代，在原来充填技术基础上，采用了尾砂凝结充填技术，该技术利用水泥来胶结，天然砂、尾砂来填充，其工作效率高、劳动量低，目前仍有部分企业单位采用。到了现在为了满足节能、环保、低耗的可持续发展理念，当前诸多新技术被开发应用。如膏体充填技术、废石胶结充填技术、高浓度填充技术、全尾砂胶结充填技术等等诸多混合充填技术，这些新技术得到了深入的应用和推广。２ 充填采矿技术应用发展中存在的问题及应对策略２．１ 科学选择并提高其充填采矿技术，奠定采矿质量保障虽然我国矿业领域在应用充填采矿技术方面已经有着多年的发展历史，然而在实际采矿作业中，部分矿区企业并没有按照操作规范和实际矿区情况来选择合适的采矿技术，从而导致其采矿效率和生产率低下，使得采矿质量不达标。也有部分企业选择了正确的开采技术，由于受到开采技术人员能力不足的影响，导致其采矿过程中碰到一些质量问题无法解决，给其开采造成负面的影响。针对这些问题，矿业企业必须要在开采工作前做好矿区详细数据的收集整理工作，并进行实地考察，确保这些数据的科学性、准确性和严谨性，同时综合分析相关信息结合企业实际情况来制定开采设计方法，并选取最佳充填工艺。除此之外，矿业企业还要加强对充填材料和充填工艺操作的质量检查，从而避免因材料质量不过关或者充填工艺操作不规范带来的负面影响。对于矿业企业采矿人员也要进行资格考校和专业技术知识培训，逐渐培养提高其矿业采矿人员综合素质和专业水平，从而奠定矿区采矿工作质量基础。２．２ 强化环保高强度新型填充材料的研究开发与应用虽然采矿施工位置一般较为固定，然而由于矿山生产流动和结构都各有差异，其矿产量也都各有不同，因此煤矿企业基本没有固定的作业方法和流程，这就使得其充填采矿技术显得较为复杂，只能根据具体矿区情况和采矿填充工艺来研究相应的充填材料。针对这种情况，矿业企业就必须要加大对填充材料的研究开发，向着高强度、环保友好、成本低的方向努力，并努力提高材料的渗水性、抗压性、耐温性、抗剪力强度以及可压缩性，综合提高填充材料的性能。从而切实有效满足充填技术实施中的不同需求，不断改善采矿填充施工难度和条件，进而有效提高矿业企业采矿工作效率和工作质量。目前矿业企业多使用高水材料，这样不仅能够迅速固结充填材料，避免井下污染，还能够远距离低浓度传输和无重力排水，有效节约排水费用，降低企业成本。３ 采矿充填技术的发展３．１ 新型填充材料的运用目前采矿中所使用的填充料主要是骨料和水泥，少数地区根据需要会掺入一些粉煤灰或者石灰，来提高其粘结性能。由于水泥生产需要消耗大量的原料，对于矿山集中开挖的扩大化发展，水泥制品很难满足实际需求，因此必须研发出一些新型的填充料，来加速市场的发展。基于对现有充填材料与市场发展需求的匹配度，结合牢固的领域内专业知识，尝试寻找合适的、可用的新型充填材料，以进一步降低矿石在开采过程中的损失率。需要注意的是，新型充填材料的研制原则在于降低充填采矿方法的成本，成本低、高强度的充填材料才是我们需要的。３．２ 加强充填采矿法与生态集合随着矿业市场需求的持续增加，相关从业人员在进行作业的同时，必须对环境因素、生态因素、污染因素都有充分考虑，应极力避免只求经济利益而损害社会利益的行为。矿山企业本身在开挖过程中，就是对土地资源和自然环境的一种破坏，在填充过程中，更应该注意与生态环境的集合，提升技术力量和设备工艺，将对环境的影响程度降到最低，才能保值企业的长期可持续发展。随着社会经济的快速发展，充填采矿技术的有效应用，已经将低效率充填工艺逐渐改造成一种高效率、大规模的先进采矿工艺。同时，井下工人劳动条件也有了很大程度的改善，矿场采场劳动效率、生产能力明显有所提升。然而，采矿工业发展过程中，在提供原材料的基础上，不可避免地破坏到生态环境。根据现代工业生态学理论之要求，有效解决矿山环境生态问题，最为有效的一个途经就是将矿山废料有效地转化成为资源，然后对其进行重复利用，同时，还要采取可持续发展战略，将可回收资源变废为宝，这也是加强充填采矿法与生态集合的重要表现形式。４ 结束语近些年来，由于高效率的装采设备应用于充填采矿法的回采工作当中，充填工作实现了管路化、自动化，并广泛使用选厂尾砂作为充填料，矿石损失贫化小，作业安全。特别是对于围岩和地表需要保护，地压大，有自然火灾危险，矿体形态复杂的高品味或贵重金属矿床，充填采矿法的优越性更为突出，因此充填采矿法的应用范围将会不断扩大。参考文献[1]荆延林.充填采矿技术应用发展及存在问题研究[J].科技与企业，2014（01）：20-19.[2]杨志强，王永前，高谦，等.金川矿山充填采矿固体废弃物综合利用关键技术[J].资源环境与工程，2014（05）：16-43.[3]王世杰.充填采矿技术应用发展及存在问题研究[J].科技资讯，2014（01）：8-41.摘要：当前，经济的发展对于能源的需求越来越大。矿产资源作为重要的能源，对其开采技术的重视程度也在不断地加大。充填采矿技术因为其能够提高矿物的回采和矿产资源利用率，减缓矿区资源贫化，切实控制减少地表塌陷等优势，得到了广泛的运用。基于此，文章对充填采矿技术应用发展及存在问题进行分析，以期能够提供一个借鉴。关键词：充填采矿；应用发展；存在问题中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1671-5586（2015）31-0005-01

龙源期刊网

充填采矿技术应用及存在问题的探析

作者：郭宏利

来源：《科学与财富》2016年第14期

摘 要：在社会经济飞速发展的大环境下，充填采矿技术也不断进步，但采矿深度的增加不可避免的对生态环境造成了严重的影响和破坏，制约着社会的可持续发展。本文简要探讨充填采矿技术应用及其村子啊的问题，以促进采矿行业的现代化发展。

关键词：充填采矿技术；应用；问题

充填采矿技术是现代社会中比较高效的人工支护采矿法，在围岩不稳固的高品位、稀缺及贵重矿石的开采中具有良好的应用效果，能够适用于开采条件复杂的采矿作业中，矿石回采率高，作业安全，并且能够实现工业废料的科学化利用，保护环境，但其工艺复杂且成本较高，总体劳动生产率相对较低。

1 充填采矿技术及其特征分析

充填采矿技术在当前矿山开采作业中的贵金属、有色金属及稀有金属开采上得到广泛的应用，能够有效的跟进回采工作面，最大程度上避免地表沉移等问题的出现，促进回采作业的安全顺利进行。相关实践研究表明，充填采矿技术逐渐成为主流的矿石开采方式之一，其充填材料的来源广泛，并且成本较低，在实际应用中能够有效的避免围岩变形，有效提高了作业的安全性，降低矿石损失，节约开采成本。

2 充填采矿技术在采矿中的应用

2.1 充填采矿技术类型

2.1.1 上向分层充填技术

上向分层充填技术即为严格按照垂直高度对矿块进行划分，划分标准可以是水平的，也可以是倾斜的，但必须遵循从下往上的回采顺序。特别是在采完一个分层时，应及时地做好充填工作，并在充填体内顺路布设放矿溜井与行人天井，其也具有一定的泄水作用。上向分层充填技术适用于围岩稳定性差，但是矿石十分稳固的矿体，若是在实际应用中遭遇围岩与矿石稳定性均较差的现象，则可以采取微倾斜进路回采的方式，其倾角应控制在7～10°之间，从而保证水力充填或是交接充填的材料可以实现自流接顶；若是矿石处于中等稳固的状态，则也可以通过锚杆，对顶板矿石进行加固处理。

充填采矿法的应用现状及发展方向

1. 应用背景

充填采矿法是一种在地下采矿过程中利用废石、废渣、尾矿、灰渣等废弃物进行支护、填充和加强采场的方法。它被广泛应用于金属矿山、非金属矿山、煤矿和盐矿等领域。充填采矿法的应用背景主要包括以下几个方面：

• 传统的采矿方法，如开采后采场留下的空洞容易造成地表塌陷、地下水位下降，对环境造成严重破坏。充填采矿法的应用可以最大程度地减少对地表和地下水的影响，保护环境。

• 随着矿床的日益减少，矿山开始向深部开采，采场周围的岩石强度降低，传统的支护方法效果有限。充填采矿法通过填充材料的支撑作用，提高了采场的稳定性和安全性。

• 充填采矿法还可以有效地回收和利用废弃物，减少资源浪费，提高矿山的经济效益。

2. 应用过程

充填采矿法的应用过程主要包括采前准备、充填材料选取、充填施工和充填后处理等步骤。

2.1 采前准备

在充填采矿法应用前，需要进行充填方案的设计和采场的准备工作。设计方案应考虑到采场的尺寸、支撑厚度、填充材料的性质等因素。采场的准备工作主要包括排水、探测矿体、准备充填材料等。

2.2 充填材料选取

充填材料的选取是充填采矿法成功应用的关键。常用的充填材料包括废石、尾矿、废渣、砂浆等。在选取充填材料时，需要考虑到材料的力学性质、稳定性、流动性、环境影响等因素。

2.3 充填施工

充填施工的过程包括充填材料的运输、堆放、浇筑和压实等步骤。需要注意的是，充填材料的堆放应按照设计方案进行布置，避免堆放不均匀造成采场的不稳定。 2.4 充填后处理

充填施工完成后，还需要进行相应的后处理工作。后处理工作主要包括采场的排水、沉降观测、充填材料的固化处理等。排水和沉降观测是判断采场稳定性的重要指标，固化处理可以提高充填材料的强度和稳定性。

3. 应用效果

充填采矿法的应用效果主要体现在以下几个方面：

3.1 环境保护

与传统的开采方法相比，充填采矿法可以最大程度地减少对地表和地下水的影响，减少废弃物的堆放和排放，保护环境。充填材料可以填充采场留下的空洞，防止地表塌陷，减少对植被和土壤的破坏。