充填采矿技术用于采矿问题研究

充填采矿技术用于采矿问题研究

喻英贝

内蒙古广纳煤业集团有限责任公司 内蒙古鄂尔多斯市016064

摘要：充填技术的逐渐发展，促进了高效，自动化，智能化采矿作业的拓展，从而提高了矿山企业的经济效益，保护了生态环境的发展。解放矿区工人，改善工作环境，减轻工作人员的工作量，大大提高了劳动者的劳动生产率和工作效率。特别是对于复杂的工作环境，稀有矿藏的开采和充填技术得到了广泛的应用，不断满足新形势下矿山资源开发的要求，促进了采矿工程充填技术的发展。

关键词：充填；采矿技术；采矿问题；对策

社会在不断的创新进步，资源利用也在快速发展，同时也加快了资源的消耗，因此，提高矿石产量就成为企业目前发展的主要方向。随着矿产资源的快速开采与消耗，从而导致了一些自然环境问题和地理位置危害，严重影响了社会经济的发展。因此，要想解决这一问题就要采取高科技手段来维护矿产资源回采和利用效率，比如，应用充填采矿技术，可以很好地使矿产资源得到最小的耗损，更能有效地避开生态环境所产生的问题。

一、充填采矿技术概述

在实际作业中，矿产资源在被采掘之后会留有深深的空洞，在采矿专业中称为采空区。这种空洞若不能及时补救就会给矿区的整体稳定性带来危害，影响整个矿区的安全。使用充填采矿法可以在采掘过程中弥补空洞，将充填材料直接运送到采掘空洞，对采空区起到良好的充填、保护的作用，以此减少采空区对矿区结构的危害。充填采矿法是人们不断探索得到的、较为环保科学的方法。根据充填采矿法的特点，其更适于矿井结构大而深的矿山。胶结充填适用于品位较高，矿石赋存形态复杂多样的矿山。充填采矿法不仅能够起到保护矿井整体结构的作用，保证员工的生产安全，同时还能降低贫化率和损失率。但是，充填采矿还存在一定的缺点：充填采矿在实际操作中需要较为复杂的操作流程；使用充填采矿会加大初期的投入成本，同时还需要大量的物力支持。

二、充填采矿技术用于采矿中存在的主要问题

第一，填充材料相对落后。新技术的不断提高，采矿业取得了迅速发展。人们对该行业的要求也不断增多，以往的填充材料无法满足现代采矿业的需求，同时，为了使现代采矿新技术得到高效率深层次的运用，在进行深部采矿作业时，必须对填充材料进行更新换代。第二，充填设备技术具有滞后性。与现代采矿充填技术相比，充填设备却具有相对滞后性，随着新技术的不断应用，其用于充填的设备已不能满足开采需求。目前，很多矿山采用的充填设备稳定性较差，自动化控制水平难以达到填充要求，充填设备与充填技术的不协调将直接影响矿山的未来发展，这在一定程度上对采矿企业的生产总值产生不利影响。充填不当也会对资源的合理利用造成很大伤害，将不利于可持续发展战略和环境友好型社会的建设。第三，开采方法有待规范。目前对资源开发的过程中，充填技术并未得到全部应用。有些矿区滥采滥挖，有充填设计，但不充填，或充填欠账太多，只重视经济利益，不重视生态平衡，这对矿区、自然环境都造成了及其严重的。第四，采场顶板管理存在较大难度。在开采地段不稳定的情况下，其地质条件就会相对复杂，不利于工作面顶板的管理。在岩石构造和结构条件相同的情况下，工作面顶板的暴露时间越长，出现冒落事故的概率就会越大。第五，胶结面强度的控制。

向胶结充填时，最上面胶结面的强度必须要高一些，以缩短凝结时间，提高采矿效率，同时可以避免将胶结面的尾砂作为矿石出窿，降低贫化率。可通过提高充填料的水泥含量来控制。第六，胶结充填接顶。当有特殊要求时，需要充填接顶，考虑到胶结充填接顶情况与充填体的质量以及井下作业人员的人身安全息息相关，倘若不能有效接顶，将会造成严重的安全事故。

三、充填采矿技术应用发展存在的问题及实施策略

（一）完善充填采矿技术

充填采矿技术应该结合矿山特点、矿床开采技术条件，发明或创造一些与其他采矿技术相结合的新型采矿法。例如对于缓倾斜极薄矿脉开采，可用矿岩分掘，废石抛掷充填空区，即削壁充填和爆力运矿相结合的采矿法。对于厚大而矿岩较稳固的矿体，可以尝试采用浅孔和中深孔钻机开采，可大大提高落矿效率，对提高矿山的产量起到举足轻重的作用。采后空区用尾砂胶结、块石胶结或高水材料充填，即阶段连续回采快速充填工艺，既降低成本，又增加效率。随着矿床开采的不断延伸，采场范围扩大，地压增高，尤其是高地应力矿区，不仅采场突变失稳风险在增加，而且潜在的危害也加大。所以，进行深部充填采矿可以解决采场不平衡应力的传递和调整，其传递和调整的结果，可能导致原岩应力场再次处于平衡状态，对于今后的矿山开采将是一个长期努力的发向和一个艰巨的科技攻关。

（二）加强充填采矿技术设备以及提高效率

提高矿山充填系统的自动化程度，将直接影响和制约矿山的发展，但因为我国生产的充填设备技术性能尚不能达到生产的技术要求，遏制了矿山充填技术的发展。因此，必须加强研制先进的设备，为高浓度矿浆的制备提供有效保证；同时，还要研究设备的制造材料，以减少或消除磨损与腐蚀。更重要的是要研制高浓度输送设备，采用压排技术，调节各段输送压力，防止堵管现象；对于充填系统自动控制技术，研制和引进适合于矿山应用的自动化设备和仪表，建立真正意义上的自动控制系统。

（三）大力研发高浓度新型充填采矿材料

充填采矿技术的执行，是一个复杂的施工过程，由于其自身受到了结构性以及生产方式不同的影响，导致最终所呈现出的生产量也有着一定的差异性，无法使得该技术形成较为固定的施工形式。所以，针对充填采矿技术来研究出相应的高强度填充材料，能够切实有效的满足充填技术执行过程中的需求，并且对于其中所涉及到的多方面性能，也有着较大的改善作用。充填材料的物理特征主要取决于胶结材料的成分及组成方式，骨料的结构成分，这两个方面都对采场的稳定性和充填体的强度有关键的影响。我国目前研制的高水材料，具有充填效率高，充填体固结速度快，低浓度远距离输送便利，充填料无重力水排出的特点。然而存在强度不足、极易风化的缺点，另外材料成本价格高。在矿山和其他工程应用中，没有长期稳固性证明其有抵抗爆破震动性与冲击性，抵抗各种性质渗滤水腐蚀性，以及抵抗地应力作用变形破坏与地热作用、冰冻作用等特性，因此需要加强对高水材料的长期性能的进一步研究和开发。

（四）建立完善的充填采矿技术制度

加大充填采矿管理制度，要重视对充填体的作用及其对采场围岩稳定性影响的研究，主要通过对各项物理力学性质的实测数据，再将这些数据按预先建立的数学模型输入计算机进行演算，从而得出一定的结论，对充填采矿技术在实际施工中出现的问题具有针对性的研究并做出相关的解决方案。充填站是为了采矿现场而建设的，为采矿过程提供充足的充填材料。为确保采矿期间生产需求的充填材料符合标准，必须应用先进的电子、机械设备，然而实际操作中，采矿企业往往忽略这些用于制作充填材料的仪器和设备，缺乏对其进行定期的保养、检查和维护，导致这些设备老化严重，过早的进入衰老期。因此企业必须提高对这些充填站的管理力度，制定科学合理的管理机制和制度。

随着能源危机的不断蔓延，我国的矿产开采技术受到了多方的重视。充填采矿技术是一种高效且环保的采矿技术，不仅可以有效地提高矿产资源的回收，还能对生态自然环境起到保护作用，能够满足新时代的发展需求，对技术应用过程中存在问题要及时采取相关的措施加以解决，以确保充填采矿技术的发展，全面提高采矿工作效率和经济效益。

结束语

综上所述，企业和矿山要科学开发矿产资源，制定矿产资源综合开发设计，进行必要的环境影响评价，进行资源开发利用规划、生态环境保护、水土保持、地质灾害防治，根据目前填料技术的研发现状，排放物和废石仍然是最重要的填料。因此，矿产资源和矿山开发企业应重点研究和推广排放技术，广泛推广充填采矿。

参考文献：

[1]焦富国.现代采矿理念与充填采矿技术研究[J].能源与节能,2022(03):124-125+134.DOI:10.16643/j.cnki.14-1360/td.2022.03.005.

[2]王云.现代采矿理念与充填采矿研究[J].能源与节能,2020(09):92-93.DOI:10.16643/j.cnki.14-1360/td.2020.09.035.