地下矿山充填采矿方法的应用分析

地下矿山充填采矿方法的应用分析

李辉  廖赔赔

荆门市放马山中磷矿业有限公司  湖北省荆门市  431900

摘要：本文主要针对地下矿山采矿工作中充填采矿方法的应用要点进行分析，指出充填采矿方法的应用具有防范矿井塌陷事故、降低采矿损失率和成本投入、减小生态污染等优势，目前比较常用的有干式充填采矿方法、水力充填采矿方法、溶浸采矿方法、全尾砂充填方法、崩落采矿方法、高机械化采矿方法，然后提出充填采矿方法改进和优化的几点建议。旨在有效发挥充填采矿方法的价值，从而达成地下矿山采矿工作的降本增效目标。

关键词：地下矿山；充填采矿方法；干式充填采矿；水力充填采矿

引言：

地下矿山采矿工作具有较高的危险性，一旦发生安全事故，不但会危害企业利益，而且现场工作人员的生命安全也面临巨大威胁。由于采矿方法对地下矿山采矿作业的效率和安全性有重要影响，充填采矿方法具备诸多突出优势和较高的实用价值。因此，加强对充填采矿方法的深入研究，不断创新填充材料，引进自动化设备，能够有力保障地下矿山采矿作业的安全性，降低安全事故的发生率，为企业创造理想的经济效益。

1充填采矿方法的概述

充填采矿方法指的是在矿井顶板及周边地区设置压顶支护，运用充填材料弥补采空区的空洞，使采空区周围的岩体整体受力达到平衡状态，矿井结构更趋于稳定，对于防范矿井塌陷事故发挥了重大作用。充填采矿方法的应用还能开辟新的作业面，提高采矿作业的灵活性和矿石开采效率，在开采结束后有序回收矿柱，降低采矿损失率，有效回收矿产资源，提高经济效益。而且填补采空区的充填材料可以是矿山废石，实现了废旧资源的二次利用，降低了对土地资源的占用以及对生态环境的破坏，减小了地下矿山采矿作业对地上空间的不良影响，符合可持续发展理念，有利于实现社会、经济、生态效益的统一[1]。

2地下矿山充填采矿方法的具体应用

2.1干式充填采矿方法

干式充填采矿方法是使用充填材料与其他工程设施、设备构成综合系统，需在充填材料和作业面之间设置隔离层，以减少采矿损失和贫化。干式充填采矿方法适用于厚度小于4米的地下矿山，厚度较大会增加充填工作量，造成采矿成本上升，削减经济效益。在运用干式充填采矿方法时，要使用强度高、成本低、不含可燃成分的干式充填材料，通常是将采矿产生的废石进行加工，制备成符合充填要求的材料，用矿车、电耙或铲运机运输到采空区，按要求设置矿房和矿柱，用水泥砂浆作为垫板，充分满足了地下矿山采矿工作要求。

2.2水力充填采矿方法

水力充填采矿方法是在水力作用下将充填材料送入采空区，充填材料的透水性好，含水率低于8%，严格控制粒径，要小于管径的2/5，以免发生堵管现象。将充填材料和水按照一定比例混合形成可流动的浆液，经过钻孔注入回采工作面，借助脱水构筑物顺利将充填材料中的水脱出，充填材料脱水形成充填体，作为回采工作平台，还可支撑周围矿体，减小地表沉降，水经过巷道水沟和沉淀池直至排到外部。运用水力充填采矿方法要先采矿房、后采矿柱，充填体可将矿柱置换出来，顺利回收矿柱，增加了采矿效益。

2.3溶浸采矿方法

溶浸采矿方法大多应用到地下金属矿山的采矿工作中，基于矿物的物理和化学性质，配置特殊溶浸液，并注入矿层，在化学浸出、质量传递、热力和水动力等作用下，固态矿物会转变成液态或气态，然后进行提取和回收。最具有代表性的是堆浸法，将溶浸液喷淋在矿石或矿体上，等待一段时间后会浸出有价值的成分，再从溶浸液中将这些成分提取出来，即可完成低成本、高效率的采矿目的，开创了地下矿山采矿工作的新局面。

2.4全尾砂充填方法

全尾砂充填方法是将地下矿山采矿工作中产生的全尾砂用作填充材料，将废弃资源进行循环利用，降低对生态环境的污染，节省采矿成本。现如今，地下矿山采矿工作中构建自动输送全尾砂系统，无需脱水即可使用，显著提高了充填工作效率，减少了充填系统投资，充填采矿方法创新取得了突破性的进展。可是全尾砂充填也存在局限性，倘若浆液浓度不达标，就容易影响全尾砂的自动输送，需要加强浆液配比的控制，使用高浓度浆液来输送，满足地下矿山采矿作业连续性、高效性的要求[2]。

2.5崩落采矿方法

随着地下矿山采矿工作的不断深入，综合开采深部矿床成为必然趋势，运用崩落采矿方法，以强制或自然崩落的围岩充填采空区，能够大大提高采矿效率。在矿体边界的环形运输巷道上切割槽，在堑沟中向上凿钻扇形炮孔进行爆破，使崩落的围岩自动填充采空区，实施单步骤连续回采，不分矿房矿柱，减少了采掘工作量，遏制了安全事故的发生。但是运用崩落采矿方法的总体损失与贫化率较高，所以在价值不高的矿体开采工作中较为适用[3]。

2.6高机械化采矿方法

机械化作业效率远超人工，可以连续不断的采掘，还不会受到工作人员专业素质、心理状态、身体疲劳等因素的影响而出现失误，因此，在地下矿山采矿工作中高机械化采矿方法的运用备受青睐。随着科学技术的进步发展，越来越多高性能、高精度、智能化的机械设备被应用到了地下矿山采矿工作中，有力保障了采矿的安全性和高效性，可是机械设备需要定期维护和保养，企业应采用预防性养护措施，安排专业技术人员负责检查和维护机械设备，以免机械设备出现故障问题而影响采矿工作的正常开展。

3充填采矿方法改进和优化建议

3.1进行多管点下料

以往在地下矿山采矿工作中运用充填采矿方法时，通常选择单点下料的方式，在矿山面积、坡度等方面的影响下，导致充填材料离析，充填效果不佳，无法达到应有目的。对于充填采矿方法改进的一个侧重点就是多管下料，设置多个点位用于充填采空区，以解决充填材料离析问题，构筑稳固的支护体系，维护地下矿山采矿作业安全。

3.2应用新型充填材料

充填材料对于充填采矿方法应用效果的影响不言而喻，为了保证地下矿山采矿工作中充填体有效发挥作用，需要对充填材料进行创新，严格检验充填材料的硬度、抗剪度、抗压程度、孔隙率、含水率等指标，科学配置浆液，加速充填物的固结，提高充填体的强度。比较值得关注的是超细全尾砂新型充填胶凝材料，可减少尾砂排放和控制生态污染。经过现场取样和实验分析，保证填充材料完全符合充填采矿方法应用要求，依托新型充填材料的特有优势，提高地下矿山采矿作业效率。

3.3优化采矿作业流程

地下矿山采矿作业具有专业性和系统性较强的特点，在应用充填采矿方法时应不断优化采矿作业流程，保持各个环节紧密衔接，针对常见风险问题制定应对预案，以降低事故发生率及其造成的影响，保证充填采矿方法在地下矿山采矿作业中得到合理有效的应用。首先，做好前期准备工作，对地下矿山的地质、地形、地貌特征进行调研，针对不同面积和坡度的矿山运用相应的充填采矿方法，提高作业效率。其次，严格把关充填材料的质量，将充填材料堆放在距离采场较近的位置，对各个环节进行严密监控，第一时间处理各类不良问题。

结语：

总之，地下矿山采矿工作中运用充填采矿方法具有科学性和可行性，体现了节能、环保、高效的特点，需要充分明确各类充填采矿方法的适用范围和优缺点，实施对充填采矿方法的优化和创新，例如进行多管点下料，推广应用新型充填材料，优化采矿作业流程，从而提高地下矿山采矿作业效率和安全性，为企业创造更为可观的效益回报。

参考文献

[1]王章,祝小龙,纪芳,等.马钢矿业地下矿山充填工艺关键技术[J].现代矿业,2022,38(06):64-67.

[2]野兆兵.地下矿山充填采矿技术探究[J].冶金与材料,2023,43(12):115-117.

[3]邓艳娥.某矿山崩落法转充填采矿法综合经济效益分析[J].采矿技术,2021,21(04):169-171+174.