分析充填采矿技术用于采矿问题

分析充填采矿技术用于采矿问题

张峰

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摘要：伴随着国家经济的飞速发展，各行业对矿物资源的使用率不断提高，相应地，矿物的采收率也随之提高。在此背景下，填充采矿技术因其具有高回收率、优化开采区域环境、避免地表沉降等优势而被广泛采用。为此，本文着重论述了在矿山开采过程中采用填充采矿技术所遇到的问题和解决方法。

关键词：充填采矿；采矿；工艺流程；问题

引言

随着时代的发展，人们对资源的利用越来越多，这也导致了对资源的消耗越来越大，所以，增加矿产生产已经成为了当前企业发展的一个重要方向。由于矿物资源的大量开发和使用，造成了一系列的环境问题和地质灾害，对社会经济发展造成了很大的影响。所以，要解决这一问题，就必须采用高科技手段，保持矿产资源的回采和利用效率，例如，采用充填采矿技术，能够很好地实现矿产资源的最小消耗，更能有效地避免生态环境带来的问题。

一、充填采矿技术概述

在生产实践中，矿山开采后，往往留下较深的孔隙，用矿业术语将其统称为采空区。如果不能得到及时的治理，将会对采场区的整体稳定造成威胁，从而影响到矿区的安全。采用填充采矿技术，可在开采时进行充填，并将充填物直接输送至开采孔，达到充填、保护采空区的目的，从而降低了采空区对采场构造的破坏。填充采矿技术是一种经过长期探索而获得的更加环保和科学的开采方法。通过分析其优越性，认为填充采矿方法更适合于大面积、大深度的矿井。胶结充填法适合于品位较高，矿石赋存形态复杂多样的矿山。采用填充采矿方法，既可以对整个矿山进行保护，又可以保障工人的人身安全，又可以减少煤层的贫化率和损失率。然而，填充采矿方法也有其不足之处：在实践中，填充采矿工艺比较复杂；使用该技术不仅会增加初期的投资，而且还会消耗大量的物力。

二、充填采矿技术用于采矿中存在的主要问题

第一，填充材料的质量比较差。随着新科技的进步，煤矿工业得到了快速的发展。随着我国经济社会发展，对煤矿安全生产提出了越来越高的要求，传统的填充剂已经不能适应现代化开采的需要，而在深部开采中，为实现新的开采技术的高效、深层应用，需要更新填充材料。第二是灌装装备技术的滞后；然而，与现代化的矿山充填工艺相比，充填装备的发展相对滞后，特别是在新工艺的运用上，已经远远落后于生产要求。当前，许多矿山所使用的充填装置性能不稳定，自动化控制水平很难满足充填需求，而充填设备和充填工艺之间的不匹配，将直接影响到矿山今后的发展，并对矿业企业的综合经济效益造成一定的负面影响。如果填充方式不正确，将严重影响资源的合理使用，从而影响到可持续发展与环保。第三，应对采煤方式进行标准化。在当前的资源开采中，并没有完全采用充填工艺。在一些矿区，由于过度开采，已经有了充填设计，但是没有进行充填，或者存在过多的充填欠款，只注重经济效益，忽视了生态平衡，这给矿区和自然环境带来了非常严重的影响。第四，采场顶板管理比较困难。当开采地段处于不稳定状态时，地质状况会比较复杂，这对采矿顶板管理不利。在同样的岩层结构条件下，随着采场顶板暴露期的延长，采场顶板暴露率将增大。第五，胶结面强度的控制。

在进行胶结充填时，上层胶结表面的强度一定要较高，这样才能减少凝固时间，提高开采效率，并防止胶结表面的尾砂出矿，减少贫化率。可以通过增加填充材料中的胶粘剂含量来进行控制。第六，胶结充填接顶。在特殊条件下，必须进行充填和顶板施工，由于胶结充填和顶板施工直接关系到充填体的质量和工人的生命安全，如果无法进行顶板施工，将会引起重大的安全事故。

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

要结合矿山的特点和矿山的开采工艺条件，创新开采工艺方法。比如，在缓慢倾斜、厚度很小的情况下，可以采用矿岩分掘，然后将废石扔到空洞中，也就是将边壁充填，然后再用爆破运输的方法进行采矿。对矿体厚度大、岩石稳定的情况下，可进行浅孔、中深孔两种采矿方法的试验，可使落矿率大幅度提高，对增加生产具有重要意义。采后空区采用尾砂胶结、块石胶结或高水胶结的方式进行充填，采用阶段连续回采快速充填工艺，不仅节约了生产成本，而且提高了生产效率。随着矿产资源开发的持续深入，采场域不断扩展，地压越来越强，特别是在高应力区，采场突变性失稳的危险性越来越大，同时也带来了更多的潜在危险。因此，开展深部充填采矿能够解决采场不平衡应力的转移和调节问题，其转移和调节的结果，有可能使原岩应力场重新达到平衡，这对未来的矿山开采来说，将是一项长期的工作，也是一项困难的科技攻关。

（二）加强充填采矿技术设备以及提高效率

目前，由于国内所生产的充填装备在技术上还无法满足生产的技术需求，限制了充填技术的发展。为此，要加大研发力度，提高生产效率，提高产品质量；并对其制作的材质进行了深入的研究，以达到降低或消除磨损和腐蚀的目的。重点是开发高浓度输送设备，利用压-排工艺，调整每一阶段输送压力，防止堵塞；在充填过程的自动控制技术方面，主要是开发并引进适用于矿井使用的自动化设备与仪表，实现了对充填过程的全自动化。

（三）大力研发高浓度新型充填采矿材料

充填采矿技术的实施是一个比较复杂的施工过程，因为其结构和生产方式的不同，所以最后所表现出来的产量也存在着一定的差别，所以不能使该技术形成比较固定的施工形式。因此，研制出适用于充填采矿技术的高强填料，可以有效地满足充填技术实施的需要，而且还可以极大地提高其所涉及到的各项性能。充填材料的物理特性主要由胶凝物质的组分及其组合方式决定，而集料的结构组分又是决定采场稳定与充填体强度的重要因素。国内开发的高含水填料，具有充填效率高、固结迅速、易长距离运输、不产生自重水等特点。但也有一个缺陷，那就是强度不够，容易风化，以及昂贵的材料成本。在矿山工程中，由于缺乏具有抗爆破震动、抗冲击、抗多种属性渗透水侵蚀、抗地应力、抗地热、冰冻等变形破坏等特性，故对高水材料长期稳定性的研究与开发亟待加强。

（四）建立完善的充填采矿技术制度

加强充填采矿的管理，要注重对充填体的作用和它对采场围岩稳定性的影响的研究，主要是以测量各种物理力学性能的数据为基础，把这些数据按照事先构建好的数学模型，输入到计算机中进行运算，进而得到一些结论，有针对性地研究和提出相应的解决办法，在矿山生产中，为矿山生产提供足够的充填材料，以满足矿山生产的需要。企业应加大对充填站的管理力度，建立起一套科学、合理的管理体制与体系。

结语

在能源危机日益严重的今天，许多国家都在关注着采矿技术。充填采矿技术是一种高效、环保的开采技术，它既能有效地提高矿产资源的回收率，又能保护生态环境，符合新时期的发展需要，对于在该技术应用中出现的问题，要及时采取相应的对策，以保证充填开采技术的顺利发展，从而全面提升开采的工作效率和经济效益。

参考文献

[1]刘华生，姚香.岩金地下矿山充填采矿若干技术问题的探讨[J].黄金，2022，21.

[2]姜仁义.多中段多采场叠拱开采技术研究［J］.现代矿业，2022，13.

[3]龙云刚.全尾砂胶结充填技术在坝头钼矿的应用[J].山东工业技术，2022，18.