地下金属矿山充填采矿技术分析

 地下金属矿山充填采矿技术分析

林炜

紫金矿业集团股份有限公司

摘要：由于矿山开采过程中容易出现安全事故，因此，安全是安全生产的首要任务，对充填采矿技术的推广与应用起到了积极的推动作用。在新建矿井特别是地下矿井中，应首先采用充填开采法，并对开采方法进行论证。在地质找矿工作中，要对有关地质数据进行全面地分析，并有针对性地开展地质勘探，以确保找矿工作的高质量。

关键词：地下；金属矿山；充填采矿；技术

一、充填采矿法简介

充填采矿法是指在开采矿山时，在采掘工作面的同时，采用填料，以物理性质充填采空区。在一些特殊的场合，也要配合支架和填料。采空区充填，主要是为了降低施工中存在的安全风险，比如，由于充填物料在地面上产生的压力，很容易引起周边岩体的崩塌等。充填采矿方法具有较好的环境适应性、较高的安全、较高的采收率和较高的作业效率，并能在一定程度上降低地面的损害。这是一种比较先进的技术，而且它的投资也比较大。在工程地质、施工等方面，必须配备专业的设备、人员和专业的管理人员，进行勘探设计、打桩、吊装等工作。尤其是在采矿工程中，为了节约成本及加速施工，经常采用爆破方法对坚硬岩石进行开挖。

二、充填采矿技术优越性

1. 提高回采率

充填开采技术主要是在矿井顶板及周边地区设置压顶支护，以避免发生冒顶片帮。它克服了过去采矿技术的缺陷，减少了矿山坍塌等安全事故的发生，保证了采矿工作得顺利、安全，同时也防止了由于缺少安全检查而造成的安全风险。在开采结束后，可以科学有序地进行矿柱的回收，从而使回采率有了一定的提高。特别是低品位金矿的治理，投资少，施工时间短，人员少，辅助设施少，能耗低，成本低，经济效益显著。

2. 降低作业成本

随着矿井向深层采矿的深入发展，必须对矿井的采掘方案进行更加严格的规划，并结合矿山的地形、构造选择合适的采矿方式。由于应力失衡，会导致采矿工作的进展受到一定程度的影响，需要依靠其他的采矿工具，而这些问题的发生，无疑会加大采矿的费用，并耗费大量的人力物力。而采用充填开采技术，可以避免以上问题，节约大量的成本。比如，对于保水开采的重要性，可以开发出更便宜、更环保的充填材料，以便进行大规模的充填。

三、地下金属矿山充填采矿技术分析

（一）进行多管点下料，降低充填无料率

大多数情况下，考虑到矿山坡度、面积等因素，在进行金属矿充填时常常选择单点下料，但该方法会造成充填材料分离的问题。其中，分离现象的界限标准主要有两类，一类是充填材料进入的部分大于15m2，另一类是采空区的面积过大（大于80m2），这两种标准是保证充填材料不被挤压变形的上限，如果超过了这两个上限，将对充填工作造成巨大影响。因此，企业可以将单点下料的方式优化为多管下料的充填方式，也就是说，一根管子有多个下料的位点，这样就能缓解充填材料离析的问题。

（二）注重低贫损开采

充填采矿技术的使用可以有效回收矿柱和矿石，提高地下矿山的开采品质，实现低贫损的开采目标。充填采矿技术不仅能节约资源，还能保护那些现阶段无法获取的矿物质，从而做到对自然资源的科学保护。其中，应用效果最明显的就是全尾砂充填，使用该方法一方面符合充填材料的硬度标准，另一方面还可以将未使用的全尾砂重新投放到井下，防止由于尾砂的不正当存放造成环境污染，节约了企业的资金成本。由此可见，全尾砂充填技术的发展前景一片光明，很可能成为将来地下金属矿山充填采矿的研究内容之一。判断该充填方法好坏的标准有以下三点：其一，工厂选取的全尾砂回填效率一定要高；其二，充填料浆的强度符合标准且材质均匀，不需要进行额外的脱水工作；其三，充填成本低，充填设备大部分都为国产，充填系统投资少。综合上述三点，高浓度的自动输送全尾砂胶结的充填技术是最佳选择，但该技术也存在局限性，那就是当充填工艺的工作量过大时，料浆就无法自行流动进行输送。为解决这个问题，必须要对全尾砂工艺进行深层次创新，尽量多使用活化搅拌高浓度或中浓度的单浆来输送全尾砂填充。这两种浓度的全尾砂应成为今后相关技术的研究方向，但值得注意的是，这两种全尾砂工艺仍存在缺陷和不足，需要相关技术人员不断地研究和探索，寻找改进方案。

（三）实现开采的环保化

随着经济的快速发展，环境问题成为世界关注的焦点。很多发达国家针对这一现象，采取了一系列治理措施，明确了工业三废的排放标准。我国在各级政府的严格监管下，对很多低品位的矿山进行了停产整顿，通过先覆盖、再绿化的方式，加强了对环境的保护，同时也加大了对开采过程中产生的废气固体材料的管理制度。尾砂充填工艺可以有效地对矿区的环境进行保护，从而达到期望的治理效果。我国在增加矿山开采深度的同时，也需要提高矿石回采率，适当增加充填采矿法的使用率，注重生态环境的保护，从而提高采矿工作的实际效率。要想完善深层次的充填和分段充填，就需要加大高浓度全尾胶结充填、泵送膏体胶结充填等技术的推广力度，促进充填材料的改革创新。

（四）综合开采深部矿床，不断完善崩落采矿法

随着社会的不断进步和人们经济需求的日益增长，我国加大了对矿产资源的开采力度，导致我国地表资源大幅度减少，各类矿产资源出现枯竭的现象。因此，需要采取相应的措施来进行维护。首先，我国可以对矿床开采工作进行深层次研究，减少由于开采工作而对环境造成的危害，对地压、地温等进行有效控制。在较深的工作环境中，要时刻注意通风，避免出现安全事故。其次，加大崩落采矿法的使用效率。实际上，传统的开采工作已经结合了崩落采矿法，可见，崩落采矿法具有非常重要的地位。在地下开采中大规模利用阶段自然崩落法和阶段强制崩落法，可以高效地完成发展目标。

（五）创新采矿工艺

相关人员可以根据开采地环境，要结合矿床条件、矿石的特点等对充填采矿技术进行创新和改革。例如，对于倾斜的矿脉来说，可以通过废石的利用以及将矿岩分层开采的方法来充填空区；对于厚大的矿岩来说，可以使用高水材料等进行充填。这样分别对待的主要目的是低成本、高效率地完成开采工作。

（六）开发填充材料

合适、优质的填充材料是地下矿山开采工作平稳进行的关键。目前使用较多的充填材料是高水材料，其特点是快速结块、无阻碍排水，能够防止井下的环境被污染，在一定程度上也节省了相关费用。但是，其缺点也比较突出，尤其是其物理方面的性能较差，所以，相关企业应不断地探索、创新，改进充填材料，选择一种性价比更高的材料替换高水材料。

（七）创新填充设备

目前，国内大部分的充填采矿技术都是以手工方式进行，机械化程度较低，在一定程度上会对采掘工作产生影响。因此，各企业应针对自己的实际情况，大力发展具有高度自动化、高机械化的生产设备，如：盘式过滤机、真空过滤机、陶瓷过滤机、高效浓密机等。同时，要坚持采用新技术、新设备、新方法，加速新技术的推广，力求以废制废、变废为宝、综合利用，达到一个良好的循环，达到清洁生产、增加经济效益的目的。

参考文献

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