金属矿山充填采矿技术应用研究进展

金属矿山充填采矿技术应用研究进展

陈裕路

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摘要：充填采矿工艺通常是指井下作业人员在施工过程中，利用相关材料对采空区进行填充的技术，从而更好的保证开采安全。现阶段，为了加强采空区的稳定性，相关技术人员在对采空区进行勘查后通常会利用支架等加强填充材料的作用效果，从而避免后期开采过程中出现不均匀沉降的问题，影响开采进度。充填开采是当下最主流的煤矿绿色开采技术之一，该技术的重心便是保护煤矿工作周围的土地与建筑物不受影响。基于此，对金属矿山充填采矿技术应用进行研究，以供参考。

关键词：金属矿山;充填采矿;技术应用

引言

地下开采导致矿山结构发生明显变化，易发生地面沉降，采用充填开采进行应对效果较为明显。通过对开采后区域及时填充来增强该区域的强度和承载力，可有效地避免出现地表沉降或者变形情况导致对周边建筑物的破坏。

1由于矿产开采致使生态环境受到不良影响的深入分析

1.1水资源

由于矿产资源多数存在于较深地层，这使得在开采矿产的同时必然会影响到地下水位的正常变化。从实际开采情况来看，不仅会导致重合位置的地下水位下降，部分区域甚至出现了降落漏斗现象，不利于水资源的后续使用，且表现出了持续性特征。再加上区域矿产开采完成后，地层结构也将发生一定程度的改变，地表的严重形变无论对于地表水位还是地下水的正常流动状态均将造成不良影响，导致河流污染、河道干枯等现象较为常见。而作为人们赖以生存的主要资源，地表水被破坏后，不仅会对人们正常工作与生活带来不良影响，也会对国家的工业、农业发展速度造成较大制约。

1.2土地资源

位于地表所生长的全部植被，均会受到矿产开采过程的破坏性影响，在损失农作物经济效益的同时，也将会由于植被大量消失致使出现严重的区域水土流失现象。长此以往，甚至会导致土地荒漠化，且表现出了逐步向周边扩张的不良态势。再加上矿产开采过程中将会产生大量废弃物，堆积在地表将浪费大量土地资源。部分区域由于过度开发，使得地下空洞面积迅速扩大，地表变形、塌陷等情况屡见不鲜，过往经由多年发展所积攒的地表腐殖土，将会集中陷入地底，从而对我国农业发展造成无法估量的严重影响。

2采矿过程中绿色开采技术

2.1充填开采技术

采空区的填充一般是采取胶结的方式进行填充固定，在开展相关工作时要注意以下几方面要点：其一，在使用填充开采技术时，工作人员首先要确定合适的位置进行填充，其次要结合采矿现场的实际情况，合理开展填充浇筑作业，在浇筑过程中均衡加入相关材料，同时要根据有关设计标准认真进行混合搅拌，并在填充工作完成后，确保不会再发生地面沉降等情况；其二，在实际应用填充开采技术时，工作人员要根据设计要求，并结合实际情况合理选择填充废弃物，例如，部分区域要求填充物的粘连性必须要高，因此要将粒径较大的废弃物制作成为小粒径的废弃物，然后再将小粒径废弃物用于实际填充开采工作中。

2.2保水开采技术

在地下开采金属矿山的实际工作中，因存在各种采空区和巷道，导致水涌的现象时常发生，只有严格做好排水工作才能确保顺利开采，如突然产生大面积涌水的情况，必须要第一时间内将水排出确保开采区域的干燥性。保水开采技术的应用能够实现对这一问题的有效防治，保水开采是近年来得到广泛研究和应用的一种新型环保开采方法，可以有效降低地表沉降和地下水污染、渗漏等传统采法带来的环境风险。保水开采技术的应用能够降低矿坑水涌出的概率而且也能够对涌出水进行针对性处理与利用，实现涌水的资源化应用，整体的处理效率得到了显著提升，不会对矿产的继续开采和周围环境造成较大影响。

3金属矿山充填采矿技术应用

3.1充填料浆制备工艺技术

金属矿山充填工艺仍以尾砂充填为主，主要分为尾砂高浓度充填、尾砂膏体充填、废石尾砂膏体充填等工艺。分级尾砂充填仍是目前应用较广的充填工艺技术之一，以自流输送为主。分级尾砂充填采用旋流分级与立式砂仓水力联合造浆技术，其制备充填料浆质量浓度一般为65%～72%。分级尾砂高浓度造浆一般采用立式砂仓制备系统，传统工艺存在尾砂在仓内板结，放砂浓度波动大，尾砂浆降低等问题，导致采场胶结充填离析严重，充填体质量差。2012年，北京矿冶研究总院郭利杰教授团队提出立式砂仓尾砂风水两级分时绕壁造浆工艺技术，实现了分级尾砂高浓度充填料浆稳定制备。2014年，北京矿冶研究总院发展了基于选矿流程的尾矿优选组合高浓度充填技术，采用矿山选矿分级尾砂和溢流细砂分别浓缩，再按比例优化组合，改造成级配良好、充填质量稳定的高浓度充填。

3.2充填料浆输送工艺技术

充填料浆输送是充填工艺的主要环节之一，其实质是以水作为输送介质，将充填骨料和胶凝材料等固体物料输送至井下。充填料浆管道输送具有运输物料成份复杂、骨料粒径和料浆浓度变化大、持续时间短、高落差及管道磨损严重等特点，主要分为自流输送、泵压输送和混合输送三种方式。自流输送是利用自身的重力势能克服管道摩擦阻力，具有经济环保的优点，通常采用充填倍线参数判断是否符合自流输送，根据《有色金属采矿设计规范》（GB-50771-2012)，分级界限为3mm骨料充填倍线不宜大于5，尾砂胶结充填倍线不宜8，北京矿冶研究总院李宗楠等提出通过优化局部管线的可输送性实现大倍线自流输送工艺。泵送充填工艺借鉴于混凝土泵送的经验，具有浓度高、稳定性好等优点.

4金属矿开采技术发展方向

4.1信息化开采技术

随着科技的进步，人工智能的发展，采矿设备的升级也是必然的，通过对设备的改造，让采矿的各个环节都得到了优化，从而提高了开采的效率，提高了开采的效率，同时，AI技术还可以通过计算机来控制采矿项目，从而达到无人化、智能化的开采。

4.2无废开采方向的发展

近几年，随着人类对自然的过度开发，产生了许多废物、污染物，对我们的生存环境造成了极大的危害，而改善这种状况，将会是我们今后的发展方向，我们要做的就是改善技术，创造一个无废物开采的环境。随着新的生态文明思想，二十一世纪的采矿技术将是一个值得关注的问题。

4.3有关无轨采矿方面的发展

技术创新还必须依靠装备的革新来实现，而无轨道开采技术则是目前这一领域的主要研究方向。目前，无轨采矿设备的研发工作正在加速，它采用深孔钻机和铲子，通过振动来开采金矿，并使用各种辅助机械，不停地进行挖掘，既可以加快采矿的速度，又可以大大提高工作效率。利用激光测量仪可以实现单片机的自动卸载、自动卸载和微型计算机控制刮刀，从而达到自动化的发展趋势。

结束语

充填技术应用后从实践情况看表现出了明显优势，在降低地表结构沉陷风险的同时，也能够根据实际需要对矿柱受力形态予以改变，继而为开采作业环节提供持续向上回采的平台条件。充填技术大规模应用条件下，所产生的一系列矿产开采废弃物（煤矸石等），均达到了科学应用的目的，从而有效降低了区域废弃物比例与土地测绘风险，既提高了开采效益，也起到了保护周边生态环境的作用，这也是该技术在当下得以广泛应用的主要原因。

参考文献

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