充填采矿法的应用前景与环境保护的意义

充填采矿法的应用前景与环境保护的意义

张永梅刘遥

贵州省六枝特区经济和信息化局

【摘要】近年来，科学技术不断进步，充填法已经成为高效采矿方法之一，矿产的开采、加工、消费会在一定程度上污染矿山及冶厂周围的地下水、土壤以及江河湖泊，资源的合理开发利用和环境保护意识对采矿方法提出了更高的要求，本为将对充填采矿法的应用前景与环境保护进行探讨，希望能为相关工作者提高理论参考，以期实现我国充填采矿法的进一步发展。

【关键词】充填采矿法；应用前景；环境保护

近年来，我国经济发展迅速，科技水平日益提高，有研究数据显示[1]，我国各类工业固体废料累积存量近100亿吨，其中以金属矿山存储的尾矿最多，尾矿中还有多种有害物质，可对大气、水体造成不同程度的污染，破坏生态平衡，充填采矿法应用在很大程度上解决了以上难题。近年来充填采矿法的许多复杂工艺也实现了机械化和自动化，运用更加方便，充填采矿法的应用价值日益凸显，也越来越受人们青睐。本文经从我国充填采矿法的应用现状出发，简要介绍充填采矿法的分类，阐明充填采矿法的应用前景，并详尽介绍充填采矿法的环境保护作用。

一、我国充填采矿法的应用现状

充填采矿是利用各种充填材料对空硐（因矿石采出形成）进行充填的采矿方法。充填采矿法在我国的应用历史悠久，该采矿方法具有矿石回收率高的特点，特别适用于不稳定固矿岩条件下的高品位矿石回采。50年代中期，充填法在有色金属地下矿山中发挥着重要作用；80年代，我国采场运输装备发展迅速，充填采矿法逐步从低产、低效采矿法过渡成为一种高产、高效采矿法，取得了令人瞩目的成就，从此以后，我国许多矿山都应用充填采矿法进行采矿工作。

二、充填采矿法的分类

充填采矿法旨在利用充填体进行地压管理，抑制地表沉陷和围岩崩落，保护采矿现场生态环境平衡。从材料角度看，充填采矿法可分为3种，分别为胶结充填法、水砂充填法、干式充填法。干式充填法是充填采矿技术最早应用的方法，需借助风力、矿车或其它运输设施将砂石、废石等其它机械输送干充填料运输到采空区，由此方法采出的矿石>总矿石的1/3[2]；水砂充填法是利用砂浆或自流方式将冶炼场炉渣、尾砂、碎石、砂石等固液两相浆体运输到井下，应用此方法时应充分考虑围岩矿体的稳固性、回采巷道的尺寸以及地表沉陷的可能性。胶结充填法是最新发展的充填技术，该方法能将材料形成浆体或膏体，以官道泵送或重力输送到充填区，具有工艺简单、充填料强度大、充填速度快、充填量大的优点。胶结充填法中又包括尾砂胶结充填、块石胶结充填、高浓度全尾砂胶结充填、膏体泵送充填以及高水速凝充填。

三、充填采矿法的应用前景

矿山开采范围大，一个矿山可对周围区域造成污染，无废采矿是采矿工作发展的必然趋势。采用充填采矿法能提高矿物回采率，降低频化率。与空场法、崩落法相比，充填采矿法更具优越性，充填采矿法既能有效控制地压，又能充分利用资源，改善矿区周围环境[3]。

在采矿工作中，矿山充填法一直发挥着十分重要的作用，从其发展趋势看，采矿技术的重要发展方向包括发明新型充填材料以及完善充填工艺技术。第一，相关工作者应继续研制与现有工艺配套的高效充填设备，实现充填参数自动连续监测、分析与控制，促进充填工艺进一步改进，还应实现信息化、智能化的充填信息管理系统。第二，相关工作者应尽量研制新的充填材料，有效降低充填成本，比如说，可以将城市垃圾作为充填料充填采空区，这样既能消除城市固体垃圾，又能实现矿山采空区的隐患治理。第三，近年来，地表和近地表矿产资源日益枯竭，矿山的开采必定朝向深部发展，并对充填体强度、充填工艺、充填体力学、充填管道设计、管道磨损等提出了更高的要求，相关工作者有必要对以上要求进行综合研究，为实现深井开采提供技术支持[4]。

四、充填采矿法的环境保护的意义

采矿工业在提供原材料的同时也对自然环境造成了不同程度的破坏，近年来，矿产需求不断增加，因采矿引起的废料排放问题以及环境破坏问题已经成为全球性严峻问题。矿产的开采、加工、消费过程均会破坏生态环境。矿山开采产生的废石被风蚀、水蚀后可发生风化，形成的污染物可进入地表水造成水污染，废石堆放会破坏废石区域植被，此外，废石在风的作用下可发生扬尘，对影响生态环境。矿山开采带来的尾砂被排放到江河、湖泊或海洋中，可造成江河湖水污染，影响生态平衡。矿山开采可引发地表塌陷或山体崩落，山体崩落或地表塌陷可导致崩落的岩体和石砂会毁压井巷，破坏地面构筑物，严重时还会造成人员伤亡，阻碍正常交通。疏干排水为矿山主要防治水手段，矿坑的产生可改变天然地下水流场，当地下水单元的补给量<矿坑排水量时，矿区地下水正常的流场关系就会被破坏，继而下降地下水位，严重时可导致水资源枯竭[5]。

不向地面排放矿山固体废料或将固体废料有效充填，可在一定程度上避免自然环境受破坏，保持生态平衡。生态的充填模式需系统对待矿山的各个工序，实现矿山充填作为固体废料资源化，充填采矿法不但能用废石充填，还可容纳厂尾矿，减少采矿对周围环境的污染。现对充填法采矿的环境保护的意义阐述如下：①废石：充填法采矿中，可将废石块用作充填料，采用级配良好的块石与水泥砂浆混合充填，能获得稳定性较佳的人工壁柱，减少坑下废石的提升量，继而减轻因废石堆积造成的环境污染。块石胶结充填法的应用既减少了排土场，又实现了低废采矿。②尾矿：全尾砂充填工艺的应用，进一步实现了低废环保型采矿，以全尾砂为主的高浓度充填料充填矿山，可降低水泥消耗，减少消尾矿库，降低充填成本，还可以在很大程度上改善坑内环境。从实例看，济南铁厂应用了全尾矿充填工艺，为我国建立了一个不外排尾砂、不造尾砂坝的矿山。再如，广东凡口铅锌矿中，选择高浓度胶结全尾结充填料作为自流输送工艺，90%的尾砂得到了利用，基本上没有出现尾砂地表堆放现象。③地表塌陷：将充填体看做是采场或盘区支护方式，可减少弹性闭合速度英爱的能量释放率，有研究数据显示，一般可将释放率降低50%[6]。充填法采矿可有效避免地表和地下巷道破坏的岩石力学问题，收获较低的贫化率和较高的回采率。目前，充填法采矿已经成为控制地表沉陷和变形的重要技术从实例看，我国抚顺矿务局曾借助水沙充填法在炼油厂、检修厂等建筑物下面进行安全采煤。④改善地下采矿环境：充填法采矿可保护开采现场的环境，矿石采出后及时充填，不仅能保护主要运输巷道，还能减少有害气体释放，降低高硫矿石自燃、自爆风险。

结语：

充填采矿法具有回采率高、对地表生态环境破坏较小、安全性高的优点，其发展前景十分广阔。本文经从我国充填采矿法的应用现状出发，简要介绍了充填采矿法的分类及应用前景，并从废石、尾矿、地表塌陷、地下环境四个方面详尽介绍充填采矿法的环境保护作用，希望能为相关工作者提高理论参考。

参考文献：

[1]万海涛,方勇,肖广哲,秦杨.充填采矿法的应用现状及发展方向[J].世界有色金属,2009,08:26-28.

[2]韩冰,李飞,苑雪超.充填采矿法在铁矿山的应用及展望[J].云南冶金,2010,01:23-25.

[3]陆颀.充填采矿法在辰州矿业公司的应用及变革[J].黄金,2010,05:28-34.

[4]张大照.充填采矿法的应用及优化提高[J].科技风,2014,02:87.

[5]钟良.进路式采矿法的应用前景[J].云南冶金,2014,02:15-18.

[6]艾纯起,刘洪战.盘区机械化宽进路充填采矿法在河西金矿的应用[J].黄金,2014,05:35-38.