全尾砂胶结充填技术在金属矿山坑下采空区治理中的应用

M ine engineering矿山工程充填采矿技术在金属非金属矿山采矿工程中运用分析刘 玉1，刘 洋2摘要：为解决金属、非金属矿山采矿工程中出现的深部矿藏开采困难、巷道支护困难问题，规避由此引发的生产效率下降、生产事故频发困境，文章引入充填采矿技术进行探究论证。

先简要阐述充填采矿技术的发展历程和应用优势，指出其具有支持机械作业、回采率较高、采矿效益较好等特征，然后分几个方面梳理了充填采矿技术应用方向及现存问题、解决方法，在此基础上引入案例，探讨了胶结充填工艺、局部流态化虹吸砂仓等新工艺方法的可用性，希望能为类似工程提供借鉴。

关键词：充填采矿技术；采矿工程；金属非金属矿近年来我国经济增速放缓，产业格局升级迭代趋势明朗，各行业、领域逐渐步入了高质量发展新阶段，对于各种金属、非金属材料的需求量明显上升，给金属、非金属采矿工程带来了较大压力。

很多区域浅部矿藏已经开发殆尽，深部矿藏的开发技术、工艺又相对受限，传统自然垮落法等手段适用性极差，严重影响了采矿工程综合效益和生产安全性，有必要引入充填采矿技术进行优化改善。

1 充填采矿技术的发展历程及应用优势概述1.1 发展历程充填采矿技术在我国有着较长的发展、应用历史，以时间为线索可以将其划分为以下几个阶段：①起步阶段。

主要指20世纪50到60年代，期间充填采矿技术开始在我国推广应用，使用的工艺类型较为单一，多数为废石干式充填工艺。

虽然废石干式充填工艺的出现提升了矿石开采率，优化了废弃物处理效果，但整体的处理效率较低，以有色金属矿产地下开采项目为例，使用废石干式填充的比例仅有38.2%，劳动强度大且投入收益不成比例，很难满足实际应用需求，在后续的采矿工程中逐渐被淘汰，至20世纪60年代，水力充填工艺出现，逐步取代了废石干式充填方法。

②发展阶段。

主要指20世纪70到80年代，此时尾砂胶结充填技术得到推广应用，经过胶结处理的尾砂填充材料综合性能得到优化，自立能力更强、充填效果更佳，尾砂的回收利用还进一步提升了资源配置效率，因此得到了诸多工程方的青睐。

科学技术创新2021.04表1首选胶凝材料(普通32.5水泥)及推荐配比表3全尾砂粒径性状表充填用途 灰砂比 质量浓度(%) 28d 强度(MPa) 体重(t/m 3) 泌水率(%) 打底、胶面 1:8 75 1.87 1.90 3.34 非胶结充填 —— 70 —— 1.75 5.00某金矿地下矿山采空区治理尾矿充填技术研究董晓舟(河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产调查院,河南洛阳471023)我国金属非金属地下矿山采空区数量巨大,分布范围广,是影响矿山安全生产的最主要危害之一,采空区往往会诱发透水、坍塌、冒顶片帮、中毒窒息等多种形式的灾害,造成人员伤亡和财产损失。

特别是由于不规范的开采方式形成的采空区,其采矿空间的不确定性、信息的不完备性特点加大了采空区处理与控制难度。

加之部分矿山企业没有认识到采空区安全隐患的危害性,受短期经营行为和经济利益的驱使,管理不规范,不重视采空区处理问题,采空区治理工作落不到实处,导致采空区安全隐患情况严重。

因此,对采空区进行治理,逐步消除采空区安全隐患,是遏制金属非金属地下矿山事故频发、实现矿山企业安全生产的重要手段。

1矿山概况河南省某金矿成立于2002年,矿区面积19.883km 2,开采标高+1085m ~+620m ,设计生产能力12万t /a 。

矿区目前采用平硐-盲竖井联合开拓,采矿方法为房柱法。

矿山在开采过程中形成了较多采空区,这些采空区暴露时间长、空间分布规律性差、形态变化大,在采矿过程中存在较大的安全隐患。

矿山现用尾矿库服务年限不足3年,新建尾矿库由于周边环境复杂选址困难。

由于国家对安全和环保的重视,尾矿库的审批难度越来越大;而且新建尾矿库征地、建设、运行、维护和闭库的费用极高。

综上所述,矿山2018年决定,把尾矿充填到采空区,一是对采空区进行治理,二是解决尾矿无处堆放的困境。

通过新建充填系统,在综合考虑充填治理采空区的情况下,10-11年之内尾矿可实现零外排,14-15年之内不需新建尾矿库。

采矿工程中充填技术的应用摘要：随着现代化建设的快速发展，人们对矿产资源的需求量日益增大，我国已进入矿产资源消耗的高峰期，而采矿行业将面临深部开采，同时也将面临地压冲击、地表下沉、塌陷等地质灾害和生态环境等问题；人们越来越认识到加强矿山环保建设和矿产资源综合利用的重要性。

因此，企业通过不断的创新来提高矿产开采的质量和效率。

为了进一步促进企业的可持续发展，企业必须重视生产过程中的资源浪费问题并加以改善。

为了解决这一工作中的问题，充填采矿技术在地下开采中得到了充分的运用。

关键词：采矿工程；充填；技术1 充填采矿技术1.1充填采矿法充填采矿法是随着回采工作面的推进，逐步利用充填材料充填采空区的一种采矿方法。

有时还用支架与充填材料想配合，以维护采空区，称支架充填采矿法。

充填采矿法主要是利用所形成的充填体，进行地压管理，以控制围岩崩落和地表下沉，并为回采工作创造便利条件。

有时还用来预防自燃性矿石的内因火灾。

1.2充填采矿技术在现代矿产体系中，充填采矿技术主要分为两大部分，分别为采矿和充填。

采矿主要是研究各类矿石在不同赋存条件下，在安全生产的前提下，尽量选用生产效率高，经济效益好的方法进行回采。

充填主要解决的是开采过程中的地压问题，最主要形式是利用充填材料将采空区进行填充，以便于进一步降低矿采对于山体生态环境的破坏。

在实际应用充填采矿技术的过程中，可以有效保护地表环境与地层环境，及时回收矿产资源，特别是以先进技术与设备和相关材料为基础的充填采矿法能够适用于各种复杂环境，促进采矿水平的不断增强，在开采贵重金属和稀有金属时也能够得到良好的效果。

2 充填采矿技术在矿山开采中的优势2.1 降排增效选厂排放的尾砂，经过浓缩后泵送至井下充填制备站的砂仓内，添加化学试剂沉降后形成砂浆，最后添加水泥搅拌制成充填材料。

用于充填采空区，解决了尾砂排放的难题，降低环境污染的同时也节省了充填材料，使得采矿业绿色环保。

2.2 地表下沉控制优秀传统开采技术中的应力分布混乱，所以也严重削弱了山体结构的稳定性。

金属矿山全尾砂胶结充填技术的发展摘要：随着我国社会经济的快速发展和科学技术的创新,对矿产资源开发的要求越来越高，尤其是环境方面。

金属矿山选矿工艺比较多样化，主要包含三段抛尾，粗尾砂用做建筑材料、细粒级尾砂全部充填至采空区的开采技术。

为了加强环境保护力度，降低对农田的影响,需要创新出绿色、安全的开采技术，为铁矿山开采领域的持续发展奠定基础。

关键词：胶结充填；全尾砂；封堵墙；充填设备；充填体固结前言近年来,我国越来越重视环境问题,传统的表面尾矿处理方法无法彻底解决问题,需要创新出安全、有效的尾矿处理新技术,并进一步扩大技术的应用范围,利用尾矿充填采矿空区有效实施尾矿处理,其主要原理是填充尾矿填充空地,支撑两组围岩，防止岩石移动,有效控制地下压力。

总之，利用尾矿胶结充填技术处理地下采矿空区，减少了尾矿占用面积，实现了地下采矿空区和地表沉陷的有效治理。

1、全尾砂胶结充填技术工艺1.1分段回采嗣后充填法矿房和矿柱的划分分两步进行回采,先用分段空场法中的深孔回采矿房,开采后进行适当的填充，仅此一次就可以返回矿山进行无粘土填充;或者是连续回采,不进行任何的划分，矿房和矿柱两者之间一直保持连续回采,但是回采工作区受空间暴露面积的影响，如果达到一定极限值,充填采空区,重视地下压力活动的控制。

对于不同倾角、厚度的矿体结构，需要比较矿石的稳定性和规则性,否则人员不得随意进入露天场地作业。

1.2采空区的充填及时对采矿现场的矿物质进行清理，土壤清理后为采矿做好准备工作,采场内的积水，需要采取措施排净，充填管路，确保架设效果，并做好充填挡墙的砌筑工作,确保良好的照明和通风效果,仔细检查顶板的防护脚、周围围岩的稳定性,是否满足采矿的所有准备条件。

充填人员在充填之前，需要对井下仔细检查，尤其是管道泄漏问题,并仔细观察充填料浆的流量及流动效果，以此来确保巷道、溜井挡墙的安全性和稳定性。

在填充过程中,还需要根据需求严格控制填充物的起升高度,进一步确保填充墙的稳定性。

铁矿全尾砂胶结充填技术研究摘要分级尾砂充填系前些年采矿行业特别流行的一种矿山采空区充填技术，此技术的使用以对于矿山的开采而言起到了一定的促进作用，然而它给矿山开采带来了的不利影响也是不容忽视的。

为了更好地促进矿山行业的发展，相关人员对于矿山采空区充填技术进行了深入的研究及分析，最终提出了一种新型的矿山采空区充填技术——全尾砂胶结充填技术。

本文以全尾砂胶结充填为立足点，对其作用进行了深入的分析，并以山东金鼎矿业有限责任公司王旺庄铁矿为例对全尾砂胶结充填这一技术进行了全面的介绍。

关键词铁矿；全尾砂；胶结充填；技术多年前，人们在进行矿山采空区的充填时通常采用分级尾砂充填技术。

分级尾砂充填技术即对尾砂先实施分级脱泥处理，如此充填体料浆在流入采场后便可以进行更有效的脱水，当然充填体的强度也能够得到较好地增强，所以，分级尾砂充填这一技术在西方国家矿山开采方面得到了广泛的运用，然而此技术却导致了充填材料来源不足情况的出现，而且其生产出来的细泥尾砂也加大了堆坝的难度，增大了尾矿库的创建成本。

鉴于国民经济及技术的发展，全尾砂胶结充填这一全新的矿山充填技术便登上了历史的舞台。

全尾砂胶结充填系以未实施分级脱泥的全粒级尾砂充当充填材料，和适当比例的胶结材料及水混合，再经均匀混合之后注入井下采空区的一种新型充填技术。

它的出现对于采矿行业的发展而言起到了特别大的促进作用。

此种技术可以充分利用尾矿资源，达到铁矿无废开采的目的，当然它也是一种把尾砂当成远景资源埋藏在井下的技术。

待技术经济成熟时，我们又可以对那些被埋藏于地下的尾砂进行二次开采，以促进国民经济的增长。

1 全尾砂胶结充填技术概述全尾砂胶结充填系一种以物理化学及胶体化学为前提的矿山采空区充填技术，此种技术所使用的主要原料为尾砂浆，选择好原料之后，工作人员会使用浓密机及砂仓机对原料进行沉降及脱水，然后再把全尾砂与适当比例的水泥及水充分混合在一起通过相关的机器让其形成胶结充填料，最后再将能运送至采空区进行填充。

全尾砂胶结充填技术在金属矿山的应用与发展摘要：全尾砂胶结充填是充分利用尾矿资源，实现矿山无废开采，同时也是将尾砂视为一种远景资源储存于井下，待将来技术经济成熟再对其进行二次开发利用来满足国民经济发展的需要，是现代采矿工业中一项有利于矿业可持续发展的新技术。

全尾砂胶结充填是以没有进行分级脱泥的的全粒级尾砂作为充填骨料，与一定比例的胶结材料和水混合均匀搅拌后充入井下采空区的一种充填方式。

分级尾砂充填工艺是对尾砂先进行分级脱泥处理，这样使得充填体料浆进入采场更迅速地脱水，充填体的强度也可以得到明显的提高，因此，分级尾砂充填工艺已被国内外矿山广泛应用，但此工艺造成了充填骨料的来源不足，同时生产出来的细泥尾砂给堆坝增加了难度，提高了尾矿库的建设成本。

随着技术经济的发展，推广全尾砂胶结充填作为一种新型高效的充填方式，最大限度的利用尾矿资源，以减少对环境的污染和资源的浪费。

1.全尾砂充填的意义随着现代科技和工业生产的高速发展，矿产需求量迅速增加，金属矿产资源的开发利用引发的地表破坏和尾砂排放，将带来资源、环境和安全等诸多问题。

通过利用全尾砂对采空区进行有效充填，可以从根本上解决矿产资源开采带来的环境和安全问题，同时还能充分地回收矿产资源，对促进采矿工业与资源、环境、安全和经济的协调发展有着重要的意义。

1、减少矿山固体废料排放，实现无尾化矿山生产，避免了尾砂的工业占地，节省尾矿库征地、建设和维护费用，同时也避免了可能造成的对大气、水体、土壤的污染，对保护地表生态环境具有重要的意义。

2、可以有效地阻止岩层发生明显的移动，防止地表塌陷，实现“三下”安全开采和优先开采下部或下盘富矿而不造成矿产资源的破坏，保护远景资源。

3、可以有效地控制地压，控制局部和区域岩层片落破坏，提高回采作业的安全性，减小采场冒顶事故风险，同时还可以缓解深井开采时岩爆的威胁。

4、通过尾砂充填可以安全地对残矿进行回采，从而提高矿石回采率，提高矿山经济效益。

全尾砂胶结充填技术在杨山铁矿的应用【摘要】为最大限度的回收矿产资源，保证矿山安全生产，实现矿山绿色开采，本文针对杨山铁矿床地质及开采技术条件进行了简要分析，提出采空区采用嗣后全尾砂胶结充填。

并说明矿山采用嗣后胶结充填的矿石回采率比不进行充填的矿石回采率高18%左右。

【关键词】全尾砂充填；充填管道；尾矿库；绿色开采1、前言庐江县矾山矿业有限公司杨山铁矿为一矿体埋藏较浅、资源零散，由杨山矿段和阳山洼矿段组成的小型矿山。

目前矿山分两个采区，一采区开采Ⅱ号矿带（回收原开采剩余铁矿资源）的矿体，二采区开采Ⅳ号矿带的矿体。

由于两矿体相距400～500m，独立开采。

整个矿山设计规模为30万t/a，两采区分别15万t/a。

由于矿体规模较小，形态不规则，分布零星，总的控制程度不足，矿山已近多年的露天开采，且在Ⅱ号和Ⅳ号矿带上部形成了多个露天采坑，从而给Ⅱ号和Ⅳ号矿带的地下采矿工作带来了困难。

针对上述问题，矿山对采空区进行了嗣后全尾砂胶结充填。

全尾砂胶结充填采空区是对尾砂进行环保处理，实现矿山绿色开采的新技术，同时具有保护生态、防止大规模地压，节约尾矿库占地、充分回收资源等诸多优点。

2、矿床地质及开采技术条件杨山铁矿床为小型岩浆后期贯入型（大庙）矿，两采区共12个独立矿体，主要赋存于辉石斜长正长岩中，从构造来说，矿体主要分布于构造破碎发育地段。

Ⅱ号矿带总体走向SN，走向长400m，矿体倾角向E，倾角14～45°，个别0～5°，矿体平均厚16～29m，矿带赋存标高+45～-121m；Ⅳ号矿带总体走向NE70°，走向长350m，矿体倾向NW，倾角15～35°，矿体平均厚9～42m，矿带赋存标高+46～-204m。

矿体多呈不规则层状或似层状，矿体围岩为辉石正长岩或辉石斜长正长岩岩。

矿床前期为露采矿山，矿体位于地下水位线以上，但深部开采趋于复杂，矿床水文地质条件中等。

由于裂隙发育，蚀变强烈，边坡围岩稳定性差，矿区已出现坍塌、滑坡等不良地质现象，矿床工程地质条件中等。

78采矿工程M ining engineering金属矿山充填采矿技术要点及应用分析郭玉杰（河北　邢台　０５４０００）摘 要：金属矿山充填采矿技术作为一种支撑矿山结构、提高资源利用效率的先进采矿方法，对于矿业的可持续发展具有重要意义。

基于此，本文阐述了金属矿山充填采矿技术在提高安全性、增加资源利用率、减少环境影响以及提高经济效益等方向的应用意义，介绍了常见的金属矿山充填采矿技术，如干式填充采矿法、水利充填采矿技术、胶结充填采矿发以及总结技术的应用要点，分析了金属矿山充填采矿技术现存问题，包括自动化水平较低、技术应用能力不足，材料利用不合理、不正确，充填站的管理效果不佳，控制困难增大，矿区管理制度存在问题，并在此基础上，提出相应的解决策略，例如利用多种先进的技术、运用新型充填材料、完善管控制度、进行采矿工艺的改革与创新等，以期为金属矿山的科学管理和可持续发展提供参考。

关键词：金属矿山；充填采矿技术；安全性；资源利用率中图分类号：ＴＤ８５３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２３）２２－００７８－３Key points and application analysis of filling mining technology in metal minesGUO Yu-jie（Ｘｉｎｇｔａｉ　０５４０００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ａｓ　ａｎ　ａｄｖａｎｃｅｄ　ｍｉｎｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔｈａｔ　ｓｕｐｐｏｒｔｓ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｍｉｎｅｓ　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅｓ　ｒｅｓｏｕｒｃｅ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，　ｔｈｅ　ｆｉｌｌｉｎｇ　ｍｉｎｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ｍｅｔａｌ　ｍｉｎｅｓ　ｉｓ　ｏｆ　ｇｒｅａｔ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｍｉｎｉｎｇ．　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｉｓ，　ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｅｌａｂｏｒａｔｅｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ　ｏｆ　ｍｅｔａｌ　ｍｉｎｅ　ｆｉｌｌｉｎｇ　ｍｉｎｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｓａｆｅｔｙ，　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｒｅｓｏｕｒｃｅ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ，　ｒｅｄｕｃｉｎｇ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｉｍｐａｃｔ，　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｂｅｎｅｆｉｔｓ．　Ｉｔ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｃｏｍｍｏｎ　ｍｅｔａｌ　ｍｉｎｅ　ｆｉｌｌｉｎｇ　ｍｉｎｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｄｒｙ　ｆｉｌｌｉｎｇ　ｍｉｎｉｎｇ，　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｆｉｌｌｉｎｇ　ｍｉｎｉｎｇ，　ｃｅｍｅｎｔｅｄ　ｆｉｌｌｉｎｇ　ｍｉｎｉｎｇ，　ａｎｄ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｐｏｉｎｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．　Ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｆ　ｍｅｔａｌ　ｍｉｎｅ　ｆｉｌｌｉｎｇ　ｍｉｎｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ，　Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｌｏｗ　ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　ｌｅｖｅｌ，　ｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ａｂｉｌｉｔｙ，　ｕｎｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ａｎｄ　ｉｎｃｏｒｒｅｃｔ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ，　ｐｏｏｒ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｆｉｌｌｉｎｇ　ｓｔａｔｉｏｎｓ，　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓ，　ａｎｄ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｉｎ　ｍｉｎｉｎｇ　ａｒｅａ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｓｙｓｔｅｍ．　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｉｓ，　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ，　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｕｓｉｎｇ　ｖａｒｉｏｕｓ　ａｄｖａｎｃｅｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，　ｕｓｉｎｇ　ｎｅｗ　ｆｉｌｌｉｎｇ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ，　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍｓ，　ａｎｄ　ｒｅｆｏｒｍｉｎｇ　ａｎｄ　ｉｎｎｏｖａｔｉｎｇ　ｍｉｎｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，　Ｔｏ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｍｅｔａｌ　ｍｉｎｅｓ．Keywords: ｍｅｔａｌ　ｍｉｎｅｓ；　Ｆｉｌｌｉｎｇ　ｍｉｎｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；　Ｓｅｃｕｒｉｔｙ；　Ｒｅｓｏｕｒｃｅ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｒａｔｅ收稿日期：２０２３－０９作者简介：郭玉杰，男，生于１９８４年，汉族，本科，采矿工程师，研究方向：金属矿山。