充填采矿技术应用发展及存在问题研究

充填采矿技术应用发展及存在问题研究

郝文伟

国家能源集团神东煤炭开拓准备中心陕西省榆林市 719300

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。鉴于此，针对充填采矿技术在采矿工程中的应用这一内容展开深入分析具有重要现实意义。

关键词：充填采矿技术；采矿；应用

充填采矿技术经过几十年的发展，现已成为我国采矿技术中的核心技术， 满足了我国大部分矿山企业的需求，并且为矿山企业带来了较高的经济效益和社会效益。然而随着时代的发展，采矿技术也要走技术完善和创新发展的路子，把充填技术在采矿工程应用中暴露出来的问题和缺陷梳理归纳，形成可供借鉴的典型资料，不断深入进行老技术改进和新技术开发的研究，让充填技术在材料、技术等方面都做出创新创造之举，适应新时期采矿业对充填技术的新要求，全面推动我国矿产开采事业的进步。

一、充填采矿技术类型

1、削壁充填技术。充填采矿技术中的削壁充填技术适用于比较薄矿层的施工作业中，利用这一技术可以有效降低矿层贫化率，在操作中通过对上盘围岩和下盘围岩的崩落作业，来有效保障矿层回采工作的顺利安全开展。一般来说，要进行分层的矿石和围岩崩落，利用崩落的围岩填满采空区，作为充填材料再次利用。

2、上向分层充填技术。这一技术的引用要严格按照实际作业垂直高度来科学划分矿块，矿块的划分标准主要有倾斜和水平几种形式，但无论是哪种形式都必须要遵循从下向上的回采顺序。作业人员在完成一个分层的开采工作后，通过在充填体中按着纹路放置行人天井和放矿溜井的方式及时进行有效充填工作，充分发挥出这一工作的排水作用。上向分层充填技术通常使用在矿石非常坚固且围岩稳定性较差的地带，针对矿石稳定性一般的地带，可以使用锚杆，进一步加固顶板矿石，而针对矿石稳定性和围岩稳定性都较差的矿体，通常在7°～ 10°倾斜角范围内，采用为倾斜进路的回采手段，确保交接充填的材料以及水力充填的材料能够更好地自流接顶。

二、当前我国充填采矿技术存在的问题

1、实际情况与方案不匹配。当前在我国采矿过程当中，一般都会根据相应的方案来展开，或是按照规定流程进行施工，但在实际的施工的过程中，特别是在使用充填采矿技术时，会存在较多的问题，与原本的方案或是内容出现不匹配的现象。对于充填采矿技术而言，主要是因为对于当地的具体情况不够了解，对于地形和地势没有掌握充分，从而使得在使用该项技术的过程中受到较多的地形因素干扰，极大的降低采矿效率。

2、日常管理存在问题。充填采矿技术应有配套的充填站，同时还要配备相对应的维护设备，对相应的机械设备进行维护，从而有效提高充填的工作效率。然而在我国当前的发展过程中，相应的充填站建设的比较简单，且没有制定有效的监管制度，其缺少合理的规范管理制度，而且在实际的工作过程中又无法根据相应的操作规程来进行操作，从而使得系统经常出现问题，影响系统的工作效率。

3、充填材料。目前矿山充填采矿可利用充填材料有矿山废石、尾矿或其它废弃物，以及与矿业开发密切相关的磷石膏、冶炼炉渣等。每座矿山的矿岩类型存在差异，产生的废石及尾矿性质也就不一样，废石及尾砂的粒级组成、矿物组分、物理性质和力学特性等性质，对充填料的工作特性和强度特性有一定的影响。考虑到胶结充填的需要，需要使用胶凝材料。目前国内使用的胶凝材料有水泥、高水材料、赤泥、胶固粉、新型尾砂固结材料等。总体看来，我国充填胶结材料主要以水泥为主，但成本较高，需要根据项目具体情况研究其他胶结材料作为胶凝材料全部或部分替代水泥的可行性。在实际工作中，开展充填材料的研究是一项比较重要的工作，充填料的选取或配制不当将大大影响充填技术的实施。

三、充填采矿技术在采矿工程中的应用

1、上向分层充填技术。上向分层充填，就是对矿体按照从下向上的顺序进行分层逐层开采， 采完一个分层后就开始进行的充填。伴随着充填的过程中， 同时构筑行人井、放矿井和排水井。上向分层充填技术对矿块的布置形式可分为两种：沿走向和切走向。如果矿石和围岩的稳定性好，且矿体厚度在15mm 以内， 则沿走向布置；反之则采用切走向布置。如果矿体的厚度在50mm以上， 就需要沿矿体垂直方向设置两排矿房，并在矿房间留出沿走向的纵向矿柱。

2、下向分层充填技术。对于围岩和矿石稳定性均十分差的矿体，可以运用下向分层充填采矿技术开采。在矿主回采的实际工作中，在其工作面可建筑人天井、矿石溜井、运输井。通过矿石溜井将开采的矿石运至下部的巷道中，充填物质则通过充填物运输井运到采空区。采矿时，按照由下到上的顺序进行回采和充填。应采用水平分层或倾斜10- 15°进行分层，回采前先连通巷道、人天井以及矿石溜井，从切割巷道开始进行回采。为了确保安全，应该每分层采用水砂填充物，在下方构筑起胶结顶。

3、削壁充填采矿技术。削壁充填采矿法，适用于矿脉极薄的矿体之上， 一般该技术常被应用在露天井之中。首先开采一些通风井以保证开采安全，然后使用一些废弃不用的胶合板进行铺设，底部使用钢筋混凝土做假底，最后将四周矿石和围岩用掏槽或电扒的方式削落，矿石开采运走，围岩用作充填材料。在具体工作中，首先考虑矿山矿脉的走向极其围岩的坚实稳定性等因素，根据不同的地理地质情况，设置不同的爆破顺序。同时兼顾围岩的崩落量，崩落量需要适度， 可以填满采空区即可。在应用削壁充填采矿技术的过程中，是对矿石和围岩独立进行开采，在将矿石运出之后再将剩余的废石留在矿房之中作为充填料。

4、分段空场嗣后充填采矿技术。分段空场嗣后充填采矿法，适用于不规则矿体之上。在应用该技术进行采矿作业时，先把较大的采场划分为几个结构段面， 使其形成矩形断面结构，分段开采并有效进行充填。每个单元回采结束后， 一次性进行采空区充填。充填前采空区内安装好滤水管，构筑好滤水密闭墙，做好堵坝工作。充填材料为全尾砂和固化剂进行充填。凿岩、出矿以及充填都应该在巷道内作业，实现采矿、出矿、充填三项作业同时进行，从而大大地提高采矿的效率。充填材料为单管胶结材料、高水胶结材料和分级尾砂的混合物。充填必须接顶，以形成上分段采场的底板，减少矿石贫化。如果充填采场下有未采采场， 应在充填底部浇筑混凝土，形成下部采场的人造顶。

综上所述，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。 

参考文献：

[1]王智超.充填采矿技术在采矿中的应用与相关问题的思考[J].时代报告,2018(02):247-247.

[2]刘鹏.充填采矿技术应用发展及存在问题分析研究[J].工程技术,2018(12):279-279.