采矿工程中充填采矿技术的应用探讨

采矿工程中充填采矿技术的应用探讨

潘建辉

身份证号码：520203198512302431

摘要：随着中国工业的持续壮大，矿业也呈现出加速发展的趋势。但由于长时间的高密度开采，可以轻松开采的矿产资源逐渐减少。同时，矿山的开采环境也变得越来越复杂，这不仅会导致开采深度的增加，还会使得开采过程变得更加困难。因此，对于矿山企业来说，想要保证其经济效益和社会效益，就必须要进行高效的开采工作。

关键词：充填采矿技术；采矿工程；应用

引言

在我国的矿业发展历程中，充填开采技术被视为开采工程中的核心技术之一。应用这种技术不仅可以有效地降低矿石的贫化率，而且在开采过程中，对于提高矿业附近围岩的稳定性也起到了关键的推动作用。由于矿井的挖掘是一个漫长的过程，因此它的运营周期相对较长。随着挖掘的深入，矿层的厚度也会逐步增加，这意味着在采用充填采矿技术时，对其的标准和要求会变得更为严格。

1充填采矿技术的基本概念

充填采矿技术是一种具有创新性的矿产开采手段，其主要目标是通过合理地利用被废弃的采空区域来填充特定的固态或液态材料，从而实现地表稳定、提升矿石回收效率以及减少对环境的不良影响。矿山充填法属于地下工程领域内一项重要的应用方式。该方法的核心思想是，在矿石的开采过程中，利用挖掘出的矿石后形成的采空区域作为填充物，以确保地质的稳定性并最大化地利用这些资源。

2充填矿产技术在矿产体系中的优势

2.1环境保护效果良好

传统的矿产开采流程相当粗略，既不能确保矿产的质量，也不能考虑到矿产过程中的环境保护问题。在矿产资源开发中，由于开采方式过于粗放，导致生态环境受到严重破坏。尽管某些地区已经努力使矿材与环境保护分开，但从根本上说，环境保护的问题仍然没有得到应有的关注。

2.2地表下沉控制优秀

在传统的开采方法中，应力的分布是混乱的，这也大大降低了山体结构的稳固性。因此，需要对矿山进行全面开发与建设时，必须要将采矿工作做好，并且加强对于采区地表移动变形情况的研究分析。受到这一因素的作用，大多数的开采活动都可能导致山体附近地区出现地面下沉的情况。这是因为随着矿山开采量的不断增大，地表范围内产生了大量的地下水源，从而造成了矿区附近地区地下水位下降，进而使得岩层内部压力发生改变，最终引起塌陷现象的形成。沉降不只是对矿采质量产生负面影响，它还直接增加了下层开采的难度，并可能威胁到矿工的生命安全。由于地表塌陷造成土地资源浪费现象也十分明显。

3充填采矿技术在采矿工程中的应用

3.1上向分层充填技术

上向分层充填，也被称为干式充填法，是一种按照从下到上的顺序对矿体进行分层和逐层开采的方法，一旦完成一个分层，就开始进行充填操作。其工艺是先将矿石从下部回采下来，然后再把上部矿留在上面，最后在底部留设一定宽度的空场供回填或运输，以提高生产能力，增加经济效益。在充填过程中，人们同时建造了行人井、矿井和排水井。这种方法不仅能减少矿山生产成本，而且还可以有效地控制顶板管理。对于矿块的布局，上向分层充填技术可以分为沿走向和切走向两种不同的形式。当矿石和围岩不稳定时，一般采取切向分层次开采。在矿石与围岩具有良好稳定性，并且矿体的厚度不超过15mm的情况下，应按照走向进行布局；如果矿石和岩体不稳定或有较大变化时，可以采取沿倾向或切向斜向上布置的方式。如果不是这样，那么就选择切走向的布局方式。对于厚大矿床来说，一般采用切向分层次充填法。当矿体的厚度超过50mm时，需要在矿体的垂直方向上布置两排矿房，并在这些矿房中预留沿其走向的纵向矿柱。

3.2下向分层充填技术

对于那些围岩和矿石稳定性都非常不佳的矿体，可以采用下向分层充填采矿技术进行开采。这种方法是利用矿山现有设备进行生产作业，并采用机械化作业线来完成整个采场的生产过程。在矿主进行回采的实际操作中，工作区域可以建设如人天井、矿石溜井和运输井等设施。其中矿石溜井是采场主要的辅助设施。矿石是通过矿石溜井被运送到下方的通道中的，而填充物则是通过这些填充物的运输井被运送到开采后的空区。

在进行采矿活动时，应遵循从底部到顶部的顺序来进行回采和填充。根据矿体赋存条件及开采方法的不同，可以将采场划分成若干小块，并按其结构特点确定合理的工艺方案，以便实现安全高效生产。建议使用水平分层或倾斜角度为10-15°的方法进行分层，在进行回采之前，应首先连接巷道、人天井和矿石溜井，然后从切割巷道开始进行回采操作。要确保安全地开采矿体，必须保证采场顶板是稳固的，并且能抵抗爆破震动的影响，同时还需具有足够高的强度，以防止岩石崩落及产生地表沉陷。为保障安全性，建议在每一层都使用水砂作为填充物，并在其下面建立胶结的顶部。

3.3削壁充填采矿技术

削壁充填采矿法是一种特别适用于矿脉非常薄的矿体的方法，这种技术通常会被运用在露天矿井的环境中。为了提高其工作效率和经济效益，采用了一种新型的回采方法——削壁充填采矿方法，为了确保采矿的安全性，挖掘了几口通风井，使用了一些不再使用的胶合板进行铺设，并在底部采用了钢筋混凝土作为假底。最终，采用掏槽或电扒的方法将周围的矿石和围岩削落，并将矿石运出，而围岩则被用作填充材料。通过对采场回采过程的研究分析，总结了影响巷道掘进效率和成本的主要因素是炮眼布置以及支护方案。在执行具体任务时，首先，考虑到矿山矿脉的方向和围岩的稳固性等关键因素，并根据各种地理和地质状况，制定相应的爆破策略。其次，选择合适的采场结构参数和支护形式。在处理围岩崩落量的同时，崩落量应适中，并可用于填满已开采的空区。为了减少岩石和矿石损失，降低贫化率，采用了削壁法进行回采，即利用岩层自身重力来实现顶板破碎，从而提高采场生产能力。

3.4分段空场嗣后充填采矿技术

分段空场嗣后充填采矿法是一种适用于不规则矿体上方的采矿技术。采用这种方法可将矿房分为若干独立单元，每一个单元都可以单独回采。在采用这项技术进行矿业操作时，首先将较大的采矿区域划分为若干结构段，形成矩形的断面设计，然后进行分段开采并确保充填的有效性。在每一个单元的回采完毕之后，都需要一次性完成采空区的填充工作。根据不同的矿房高度确定出合理的充填厚度，采用大吨位的机械对空区实施连续强制放矿。在进行充填之前，确保采空区内已经安装了滤水管，并建立了一个密封的滤水墙，同时也完成了堵坝的任务。对各个单体矿柱采用不同的胶结料配比，然后按一定比例混合均匀即可作为最终的充填体。用于充填的材料包括全尾砂和固化剂。井下开采过程中，采用分层进路法或分采方法对矿块实施分段回采，并及时回填空区。

结语

在中国的中长期科技发展规划中，“绿矿”已经被纳入考虑范围，而支持“绿矿”的各种措施则构成了“绿矿”的一个关键部分。因此，要实现矿产资源开发过程中的“绿色”和“零排放”目标就必须加强“绿色”采矿技术研究，提高我国矿山生产技术水平。在中国矿山开采技术的进步中，科技创新、无废化和减少废化的开采技术与工程整合技术的支持成为了一个显著的发展方向。

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.