铁矿充填采矿中的关键技术研究

铁矿充填采矿中的关键技术研究

张孝礼时涛

安徽金安矿业有限公司安徽省六安市237400

摘要：目前我国铁矿资源开发中面对的最严峻的问题就是复杂的贫铁矿。这种铁矿在挖掘中还将面对地表的沉陷以及地表植被被损坏等问题，给矿区生态环境带来非常严峻的损坏，与此同时，铁矿挖掘还会导致山体结构遭到损坏，引发山体滑坡以及泥石流等灾害。因此，绿色开采成了当时铁矿挖掘的总方向和方针，铁矿充填采矿工艺的运用将大大削减采矿中出现的废弃物的排放量，而这项工艺也将是往后铁矿挖掘的主要办法。

关键词：铁矿充填；采矿；关键技术

1.充填料强度设计

考虑到矿山整个服务期采用的采矿方法与开采顺序不同，导致充填体的作用也不同，相应的充填体强度要求也不相同。一期开采中段，不论矿体厚薄，均采用浅孔留矿法开采，由于中段矿块的采准工程大部完成，采矿方法的变更已不现实，充填对象为采空的矿房，矿块矿柱不予回采。充填体主要是作为地压支护手段，对围岩提供支撑，降低空区上下盘的闭合，限制矿柱和采场帮壁的进一步破坏，保持岩体区域的稳定性。开采厚大矿体地压显现，底部结构及间柱出现剪切破坏，及时充填此类采空区，对相邻矿房的安全生产十分有益。分析此类充填体的作用，不需要自立，强度可以相对降低，可以采用分级后的粗粒尾砂或者采用低配比胶结充填。设计考虑目前充填所需要的尾砂直接取自尾矿库未经分级的干尾砂，为保证充填体必要的强度，采用灰沙比1：30的低配比胶结充填。二期开采对象中段的矿体。为提高矿石的回采率，计划采用由下往上的中段开采顺序。针对矿体的厚度，采用不同的充填采矿方法，对厚矿体不留间柱和顶柱，沿矿体走向划分成若干个条带状矿块，分二步回采。

此类厚矿体采空区的充填体除上述作为地压支护手段，保证作业安全以外，某一步采的充填体还作为结构材料存在，必须起到自立墙的作用。因为一步采场充填体在二步采时将会暴露，直至二步采回采结束、空区充填完毕，其强度应能保证充填体自立和能抗爆破冲击，因此一步采形成的空区，采用高配比尾砂胶结充填料，其灰砂比为1：8；二步采形成的空区，采用低配比尾砂胶结充填或分级后粗粒尾砂充填。

2空区充填

2.1充填准备工作

（1）采场充填井施工。为架设通往采空区的充填管道，应在每个空区（采空的矿房）顶柱上方靠近沿脉巷道的一侧，施工充填井，以满足充填生产以及人员施工安全需要。

（2）采场封堵及脱水准备。采场充填前应做好采场的密闭工作，使整个采场与周围一切井巷隔开，以防止充填料的流失和对周围巷道的污染。用混凝土建筑充填泄水隔墙，墙厚不小于500mm，墙中预埋波纹滤水管，便于充填体脱水。泄水隔墙设置在采场底部出矿进路和间柱联络道中。

（3）移动充填管铺设。井下移动充填管采用DN100mm高密度聚乙烯管。移动充填管与中段运输巷主充填管连接，敷设至采空区顶柱充填井内。

2.2充填作业

（1）为防止跑浆事故，减少充填体对隔墙的压力，一个采空区按其高度不同分多次充完。首次先充填6-8m充填料，待初凝后，再接续充满采场。二次充填时应尽可能接顶，必要时进行接顶充填，为确保充填体接顶，生产中可试用压力灌浆。充填结束后应对管路进行冲洗，冲洗水应通过三通管引入巷道排水沟，而不能送入充填区，以免稀释充填料浆，影响充填体的强度。充填体养护时间一般为3个月。特别的是在采场充填站在充填料浆未过封闭门眉线时开始试充填，以对充填系统进行检验；为保证红砖墙封闭的稳固性，严格控制料浆上升高度，单次连续充填料浆高度应不得超过0.6m，待充填料浆凝固保养一段时间后具备一定的强度后，方可继续充填；并随时保持与地表充填值班人员联系，如果发现漏浆等突发情况，立即通知采场充填站地表值班人员停止充填，并对漏浆浆料及时清理。

（2）充填法的关键技术

铁矿是一个国家现代建设和工业发中使用最多的建设资源，党和政府提出要大力支持和发展国内的铁矿开采事业，要不断加大对我国铁矿的开采和技术研究。

3.矿体稳定性研究的设计和控制

3.1超大采矿区依靠的是矿业的安稳，矿体的埋深以及原岩应力。因此在挖掘之前要对矿区的地质特征以及水文实施仔细的研讨，然后以此为根据优化设计采矿。运用物理模型以及仿真技术展开回采，充填的预测作业。还要确保在回采中岩体的安稳性以及失衡形式，然后制定符合要求的充填体强度，然后确保矿区矿体的安稳性。

3.2新型胶凝材料的开发和应用

在充填体构成过程中，胶凝材料是必不可少的部分，而大部分的充填体都是选用水泥作为胶凝材料的，比如在全尾砂充填中。但是水泥强度低，为了增加充填体的强度只能在使用中加大水泥的用量。但这将大大增加挖掘成本，在贫铁矿挖掘中甚至会呈现捉襟见肘的问题。因此要大力开发和研发新型的胶凝材料，这项技能在很多贫铁矿挖掘中必不可少。

3.3充填法开采技术的优化和控制

在铁矿开采中要对填充料浆以其流变特性和流变参数进行研究，以保证铁矿开采中保证充填体的安全可靠，进一步保证了铁矿石的生产规模和生产进度。

3.4全尾砂填充技术的进一步开发和研究

该项技术是当前研究的重点。该项技术要对不同矿区的砂质特征进行分析，从而实现全尾砂浆的快速凝缩，这也是全尾砂充填开采技术的关键点。

3.5制浆设备的开发研制

这项技能将大大提高了输送的效率。当时我国充填料浆的出产设备能力大多是80-120m3/h，现阶段正在发研发的也不到200m3/h。膏体的充填技能在于能否精准的控制方面存在问题，并且在管道中输送中有很大的阻力，同时需要投入很多的资金。所以高浓度料浆自流输送的充填技能是现今要开展的方向。

结束语

我国的矿区大多处在“三下”地段并且大都处在富水区，铁矿大多是贫铁矿。因此在铁矿挖掘的过程中不只要做到安全挖掘，控制好地压，还要有效的提高地下资源的回收利用率，而运用充填挖掘技术能够在很大程度上避免采空区地质不稳定而引发相关地质灾害。当前铁矿挖掘大多选用充填工艺，充填材料的供应，料浆的制备速率，料浆的运送以及胶凝材料的开发研发都是充填工艺需要突破的要点。

参考文献：

[1]张静文.铁矿矿山充填采矿用胶结充填料研究[D].北京科技大学，2015.

[2]张立新.李楼铁矿采矿方法和充填工艺探讨[J].矿业研究与开发，2012.

[3]柳小胜.中国铁矿床充填采矿实践[J].矿业研究与开发，2012.