充填采矿技术在采矿工程中的应用研究

充填采矿技术在采矿工程中的应用研究

王剑

广西信发铝电有限公司

摘要：随着我国工业产业发展水平的日益提升，采矿行业的发展也随之加快，且在长期高强度开采状态下，地表浅层部位易于开采矿产资源正在减少，开采条件更具复杂化，不仅开采的深度加大，同时在开采的难度上也开始提升。此时，为了提升矿产开采效率，有效将充填采矿技术应用于开采作业中，对于采矿压力降低以及采矿工程质量提升均具有助推成效。

关键词：充填采矿技术；采矿工程；应用

在我国采矿行业发展的过程中，充填采矿技术属于采矿工程作业中的主力技术模式内容，该项技术的使用，不仅有利于矿石贫化率的降低，同时在采矿期间对于矿产周边的围岩稳固性提升也能够发挥重要助推效果。此外，由于矿山开采工作属于一项长期性作业项目，整体作业周期相对较长，且随着开采的推进，矿床的深度也会随之增加，此时对于充填采矿技术的运用要求及标准也必然会越来越严格。对此，除开现有技术应用以外，还需不断做好新技术的研发工作，充分与国家倡导的生态生产理念相融合，最终在保障矿山工程效益的同时，也能够为生态环境保护奠定基础。

1充填采矿技术概念

充填采矿法是指伴随落矿、运搬及其他作业的同时，用充填料充填采空区的采矿方法。充填的目的是支护采空区两帮岩石，并为继续进行上面分层回采造成立足的底板。它适用于矿石和围岩不稳固，不允许有较大暴露面的矿床；地表需要保护的矿床；稀有贵金属或高品位的矿床；有自燃性的硫化矿床；赋存条件复杂的矿床等。由于充填采矿法能够最大限度地回收矿产资源，保护地下、地表环境，特别是近些年来，随着充填材料、充填工艺、管道输送装备和技术的不断进步，充填采矿法在有色金属矿山和贵重金属矿山得到了广泛应用。随着充填成本的不断降低和矿产品价格的持续走高，充填法因其无可替代的优势，在煤矿、铁矿等传统上不宜采用充填法的矿山，应用比重也越来越大。

2充填采矿技术在采矿工程中的应用

2.1上向分层充填采矿技术

上向分层填充技术是一种根据矿块的垂直高度严格划分矿块的技术。划分标准可以是水平的也可以是倾斜的，但是必须遵循从下到上的停止顺序，尤其是在采矿之后。分层时，应按时进行灌浆作业，沿途将矿井斜槽和行人庭院放置在灌浆体上，也有一定的排水效果。

上向分层填充技术适用于围岩稳定性差但矿石非常稳定的矿体，如果围岩和矿石在实际应用中不稳定，则可以采用略倾斜的方法进行开采。倾斜角度应控制在7～100之间，以便液压填充或输送填充可以实现自流屋顶。如果矿石处于中等稳定的状态，则也可以用螺栓加固屋顶矿石。

2.2下向分层充填采矿技术

下向分层填充技术属于返回矿柱的方法，主要适用于围岩和矿石稳定性极低的矿体。下向分层填充物的构造顺序从上到下进行。在停止过程中，它们必须水平或倾斜排列。倾斜角度应保持在10～150之间，并且顶柱和底柱都不保留。在整个停留期间，有必要安装溜井，填充物和行人天井。溜井用于将矿石运输到下部运输通道，而装填平台则用于将上部运输通道中的填充材料运输到停靠站。

2.3分段空场嗣后充填采矿技术

分段空场嗣后充填采矿技术在不规则矿体中应用较为广泛。在应用中，首先应将较大的采场分成若干较小的结构段，形成矩形截面结构。其次，进行分段开采和充填。在本次作业中，必须保证上一单元开采完毕后再进行采空区充填作业。最后，要注意填筑施工的准备工作。滤水管应安装在采空区内形成封闭墙。同时，做好大坝封堵工作。该技术应用的充填材料主要是尾矿和固化剂的混合物。要注意凿岩放矿过程，充填作业要在巷道内完成。这样既可实现采矿、放矿、充填的同时进行，又可大大提高采矿效率。分段空场法及充填采矿技术所用材料一般有单管胶结材料、高水胶结材料和分级尾砂混合料。在充填作业中，需要完成顶部连接作业，形成上部分段采场底板，以减少采区贫化。如果充填过程中没有采出矿体，就要在充填体底部浇注混凝土，形成下采场的人工顶板。

2.4削壁充填采矿技术的应用

采矿工程作业中，应用削壁充填采矿技术进行施工时，比较适用于矿体本身比较薄的矿山，此类工程作业中，往往无法设置预留间柱，所以需要通过人工设置混凝土构筑底柱。在回采作业时，需要先行完成矿石开采，随后才能展开岩石开采工作，在落矿之前，还需在矿下填充物之上做好垫层铺设工作，垫层的材料可选用胶皮带或是草袋。进行爆破采矿时，应该设置深度为1m的炮眼，借助电耙完成出矿，随后进行围岩爆破，充填采空区，并将基本的工作空间预留出来。后续的采矿施工中，可循环上述作业过程，直至完成矿块的开采。在应用削壁充填技术进行采矿爆破时，应该做好如下爆破处理：

①先爆破矿体情况。在爆破点进行爆破孔钻点，工具可采用小直径钎头，爆破孔需控制在1-1.5m之间，且孔间间隔控制在0.4-0.6m之间，装药时需遵守隔孔装药原则。②先爆破围岩情况。提前确认回采空间，确保回采空间处于最小状态。期间，如矿体的倾斜度相对较大时，采场的最小空间应该控制在0.8m以上。③爆破后，进行崩落的矿石处理时，可以从人工运输或是电耙运输两种方案中选择一种。期间，当采场的空间预留超出1.2m，可以直接将电动铲运设备开到采矿现场完成运输。④为提升矿石的质量及纯度，还需在充填材料的表层铺设层垫层，常见的垫层主要以混凝土为例，厚度需控制在0.1-0.15m之间，且强度需超出3MPa，目的在于能够支撑矿石崩落的重力。

2.5方框支架充填采矿技术

箱式支护充填技术主要应用于不规则且昂贵的矿体以及矿石和围岩的稳定性差的地方，以确保采矿作业的安全性。在实际工作过程中，坍塌的矿石体积应等于方框的体积，注意及时放置方框支撑的顶板，并用填充物填充方框。降落伞和行人通风露台都放置在方框中，可以用手捡起矿石，而矿石直接用作填充物。

3充填采矿技术在采矿工程中的应用前景

经过几十余年的发展和进步，现阶段充填采矿技术已经发展成为我国采矿工作开展过程中的核心技术种类，不仅为矿山开采企业的生产提供技术保障，同时对于企业的经济效益增长也起到了显著的促进作用。随着时代的发展和进步，充填采矿技术也需同步做好相应的技术更新工作，将实际采矿工作推进中所呈现出的问题一一提炼出并解决后，还需就出现的问题及解决方案进行综合性整理和规划，促使其形成矿产开采工程质量提升可借鉴的典型性资料。未来的充填采矿技术应用中，应该充分就现有的采矿运输设备进行研制，同时还应积极引进机械自动化的充填设备以及智能化的采矿调度运行监管系统，最终提升采矿智能水平。

结论

总之，必须开发绿色采矿以确保对中国矿产资源的正常需求。中国的中长期科学和技术发展计划已包括了绿色无废物采矿技术，而固体废物采矿技术的开采是绿色采矿的主要支持。技术，无浪费，减少浪费采矿技术的技术创新和工程集成支持技术已成为中国采矿技术的主要发展方向。

参考文献：

[1]李志杰,金同川.充填采矿技术在采矿中的应用与相关问题分析[J].世界有色金属,2018,495(03):72-73.

[2]王怀仓.充填采矿技术在采矿中的应用实践分析[J].建筑工程技术与设计,2018(34):288.

[3]王建新.充填采矿技术在采矿中的应用及存在的问题[J].中国石油和化工标准与质量,2019(17):247-248.

[4]郭常胜.充填采矿技术在煤炭开采中的应用[J].能源与节能,2019(11):153-154.