采矿工程中充填采矿技术的应用

采矿工程中充填采矿技术的应用

张瑞

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摘要：伴随着中国工业的不断发展，矿业的发展速度也在不断地提高，并且在长时间的高强度采矿下，容易被采矿的矿产资源越来越少，采矿条件也变得越来越复杂，这不仅使采矿的深度变得越来越大，也使采矿的难度变得越来越大。此时，为了提高矿业采矿的效率，将充填采矿技术有效地应用在采矿作业中，对于降低采矿压力以及提高采矿工程质量均具有助推作用。

关键词：充填采矿技术；采矿工程；应用

引言

充填采矿技术是我国采矿行业发展过程中的主力技术之一，其应用不但有利于降低矿石贫化率，而且在采矿期间对于矿产周边的围岩稳固性的提升也具有重要的促进作用。除此之外，因为矿山的采矿工作是一项长期的工作，所以总体上来说，它的运行时间比较长。而且，随着采矿的进行，矿床的深度也会不断地加大，这就导致了对充填采矿技术的应用要求和标准也会变得更加严格。为此，除了现有技术的应用之外，还需要继续进行新技术的研究和开发，将其与国家提倡的生态生产理念结合起来，从而在保证矿山工程效益的同时，为生态环境的保护打下坚实的基础。

一、充填采矿技术工艺的概念

充填采矿是在采矿时，向采空区内的岩石中填充充填物，以提高采场的支护力，从而减轻采场内的应力。为实现人工支护，提高矿井的安全水平提供了保障。此法适用于矿山、铁路等地下矿产资源的采矿。其最大的优势在于能够改善采场和巷道的安全状况，方便维修，避免地面塌陷、变形，从而提升矿山的安全、高效、更好的保护周边的自然环境。

充填采矿工艺从上个世纪50年代就已采用，但至今还没有得到很好的发展。由于充填材料性能的提高，使充填采矿技术与工艺更加适应矿井的实际情况，从而使充填采矿技术与工艺更加适应。

充填采矿方法按其所用材料及运输方式可划分为三类：干充填、水力充填和胶结充填。按照采场结构、采掘方向和采掘工艺，将充填采煤法分为上下分层和上下分层两种，以及三种充填方式：壁式、切壁和箱式。各种充填方式都有其自身的应用领域，应结合矿井的具体情况，选择最适合的充填方式。

在以往的采矿过程中，一般都是采用干、水两种充填方式进行。随着充填工艺的发展，新的充填材料快速涌现，如胶结充填、膏体充填、超高水性充填等，既可降低充填成本，又可提高充填强度，具有更环保、更安全、更稳定等优点，更适合矿山长期使用。

二、我国充填采矿技术发展情况

2.1干式充填

这是最早使用的一种方法，也是最简单的一种，在中国，弓长岭和七道沟的采矿中，都使用了这种方法。但由于该法工作量大，且某些空隙不能得到很好的充填，造成了很大的安全问题。

2.2水力无胶结充填

湘潭锰矿自1960年起就对碎石充填进行了研究，1965年湖南锡山南矿区利用尾砂对采空区进行了水力充填，以降低地面沉降，但目前对该方法的研究还不够深入。从上世纪80年代起，我国安庆铜矿等60多个金属矿相继采用了分级尾砂充填工艺。但随着采矿深度逐渐加深，因结构松散、自稳能力差，不能发挥出主动压力承载功能，已不能满足深部采矿需求，急需进行技术改造。

2.3胶结充填

胶结充填技术是在无胶结充填技术的基础上，向充填煤浆中添加一定数量的胶凝物质，从而有效地改善充填体的自固性和抗压强度，以满足深埋采矿的要求。胶结充填方法有很多，具体有：以尾砂（分级尾砂）、天然砂和棒磨砂等为充填集料，水泥为胶结剂）、高浓度充填、膏体充填、废石胶结充填以及全尾砂胶结充填等。

三、采矿工程中充填采矿技术的应用

3.1削壁充填采矿技术

到目前为止，充填采矿技术已经得到了很好的应用，各种技术都比较成熟。根据矿藏的不同条件，采用不同的充填采矿工艺。在矿层厚度不大的情况下，一般可采用切壁充填法。工人在进行采掘工作时，可先将混凝土浇注到支座上。由于这种矿藏受到自然条件的影响，无法为其保留隔层。在上部回采时，可按照“先矿后岩”的顺序，在回采之前，在回采之前，先铺好垫层，使其位于回采面，并与回采面配合工作。采用这种方式，为下井工作带来了极大的便利。通常，垫层的布置可以选用橡胶或草袋之类的物件。施工人员在进行爆破的时候，要事先选择好钻孔的方位，钻孔深1米即可。这一工作需用电耙辅助，只需在岩石爆破后选用适当的填料，对采空区进行填充即可。在进行冲场作业时，要留出充分的场地，以确保矿藏的正常采矿。工作人员要按照上述程序重复进行采煤，确保矿区的采煤任务顺利完成。最主要的是，矿山爆破工作是有危险性的，因此，工作人员必须根据作业标准来规范自己的操作程序，确保爆破处理过程的科学性。在对矿体进行爆破时，首先要选取适当的爆破位置，然后利用小口径钎头机进行爆破。通常，爆破孔的深度在1-1.5米之间，间距约为0.5米，按一定的间隔布置炸药。在实际爆破中，施工人员必须准确掌握回脚空隙的真实情况，把回脚空隙的大小控制在最低限度。

3.2深层采矿技术的应用

近几年来，我国浅层煤层资源锐减，已不能满足我国煤矿资源开发的需要，而深部煤层

采矿又是我国煤炭资源开发的主要方向，因此，深部煤层采矿技术亟待提高。采用深井采煤工艺时，要做好深井通风，瓦斯治理，热害治理，矿压控制，防止冲击压力过低；对深部采矿现场的环境状况，应力场的分布和周围的岩石状况进行监测；快挖工艺及装备，支护工艺及装备等。

3.3空场采矿工艺技术的应用

该方法以“先采房，后采柱”、“二次突”为特征，采用“二次突”采矿。在回采过程中，采空区的大小主要取决于矿体、围岩及煤柱的稳定程度。矿房采矿完成后，应对采空区进行有系统的回采及治理。该采矿方式的前提条件是：矿体、岩体稳定。以当前国内外采矿实践为依据，在露天采矿法中，被广泛使用的采矿方法有：全面采矿法、房柱采矿法、留矿采矿法、分段房采矿法和阶段矿房法。该法具有诸多优越性，近几年来，其推广应用已成为一种发展趋势。

3.4特殊采矿技术

由于采矿条件的差异，采用了不同的采矿工艺。在一些特定的矿区，要采取特殊的采矿工艺，例如：海洋采矿工艺，化学采矿工艺，物理采矿工艺等。海底有大量的矿藏。然而，该技术具有投资巨大、环境恶劣、安全隐患大等特点。在陆地资源日益紧张的今天，对海洋矿物资源开发技术进行研究已成为当务之急。物理采矿和化学采矿的原理是通过特定的方式来分解矿体中的有用成本，将有用的部分运输到地表，再通过科学的方式来确定需要的部分，具有环境友好、投资成本低、经济效益好等特点。该技术在金属矿产、盐类、碱类等矿产资源的开发中得到了广泛的应用。

结束语

总而言之，发展“绿色”采矿，才能保证中国对矿物资源的正常需要。中国中长期科技发展规划中已经将“绿色”、“无废弃物”采矿纳入其中，而“无废弃物”采矿则是“绿色”采矿的重要支撑。“无废渣”、“减废渣”采矿技术的技术革新与工程一体化支撑技术，是中国“无废渣”采矿技术的主攻方向。
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]杨培民.采矿工程中的采矿技术与施工安全探讨[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2017，24（11）：102-102.