充填开采技术在地下铁矿山的应用

2016-01-28梁政亓文龙王奇

大科技 2016年6期

关键词：残渣矿山设备

梁政亓文龙王奇

（莱钢集团莱芜矿业有限公司山东莱芜 271199）

充填开采技术在地下铁矿山的应用

梁政亓文龙王奇

（莱钢集团莱芜矿业有限公司山东莱芜 271199）

填充采矿现在已经成为了一种高效的采掘技术。充填开采技术对提高资源综合利用率，环境保护有着重大意义，绿色开采模式已经为大多数人所认可。在逐渐了解充填采矿技术优点的基础上，这项技术已经成为国内外铁矿山开采的主流。本文就充填采矿技术的研究和应用方面的几个问题进行阐述，以资参考。

充填开采；技术；问题

充填采矿在现有技术的基础上取得了新的进步。充填配方，运输技术，填充材料开发和充填开采工艺等技术显著发展，再加上井下设备的广泛应用，填充采矿已经成为了一种高效的采掘技术。

1 充填采矿技术应用现状

中国的充填技术包括分级残渣水力充填、碎石水力填充、混凝土胶结填充，磨砂膏胶结填充、分级残渣和天然砂石胶结填充等，开发和应用的充填工程和技术的类型很多，特别是近10年，新的充填技术的研究开发和普及应用方面取得了长足的进步。综合而言，中国的填充采矿技术发展基本分以下几个阶段：

第一阶段是在20世纪80年代，填充采矿以废弃物处理为目的。

第二阶段是在20世纪90年代，随着应用残渣胶结填充技术的推广，非粘合充填能力的逐步完善，及提高矿业技术采掘率的需要，充填工艺的开始获得长足发展，相对应的填充技术也开始大范围普及应用。

21世纪之后，采矿工业的发展一日千里，原来的采矿技术已不能满足快节奏的生产要求，降低采矿成本、适度保护环境成为工矿企业的重大议题。澳大利亚坎宁顿矿，加拿大的基德矿，德国的格隆德矿等都使用了充填工艺技术。国内广东凡口铅锌矿，南京锌、广西大坑锡、湖北丰山铜等矿山也开始逐步采用充填工艺技术，新的充填工艺技术发展日趋完善。

2 当前充填采矿技术优势及存在问题分析

2.1 充填采矿技术优势

充填采矿法之所以被广泛应用，与其独特的技术优势是分不开的。①使用充填采矿法可以控制采掘场压制，支持围岩减少，阻止开采区围岩的破坏和移动，进一步确保建筑物和构筑物的坚固与安全。②与充填开采技术相比，一般的开采技术开采率及利用率都处于较低水平。使用充填开采技术不仅能减少地面尾矿水库的占地面积，还有利于地上矿床的保护，降低地面陷落的可能性。充填采矿法开采矿床能有效防止发生火灾，使开采作业机械化。在充填采矿运作流程中，采用的凿岩台车钻，铲运机出矿，锚杆机安装，锚杆锚护山顶等可以进一步提高了采矿效率。被国外采矿业推崇备至的强力填充理论还缩短了填充物运输进程，使充填流程变得自动化、机械化、效率化，再一次降低了开采成本。

2.2 充填采矿发展存在问题

（1）充填采矿技术需进一步与其他采矿技术相融合，走复合型发展道路。进而创造新型的采掘技术，保证品质。结合当代采矿技术的新特点、矿床采矿技术的条件发展为新型采掘法。如缓倾斜极薄矿脉开采，使用矿岩分掘，滑动投射充填，即绝壁填充和爆炸力运矿组合的采矿法等。

（2）在进行厚大矿岩比较稳定的矿床开采时，宜使用深孔和浅空场采矿法来开采残渣胶结，以块状石膏材料进行填充，即分阶段开采与快速填充相结合的方法，以期降低成本，提高效率，快速进行开采痕迹的处理。

同时，采矿场的设计对填充质量也会有较大的影响，采掘场形状的设计是为了适应矿山的生产要求，并有理由使之充实和保持有效的机能。一旦充填离开供给管路，传送带卸料板端和车辆的铁锹，充填物质操作人员的控制，充填效果不仅不理想，还会伴随有危险发生。

（3）降低高强度的新型填平材料的开发成本。新型填平材料物理特性包括：空隙率，湿度，容重，粒度，固体含量级配，透度，压缩度，剪切强度，压缩性等。充填体的物理特征和很多因素有关，包括材料的成分，结构方式、组成密度，直接影响充填体的坚固程度和采掘场的稳定性，是进行填充时必须考虑的重要因素，各国都对此进行了深入的研究。

全残渣填充材料比较符合上述要求，而且填充速度快，可以实现无水排放，避免了井下环境污染，节省了排水费用，填充效率极高，是降低填充材料开发成本的重要途径。需要注意的是，塑料及固块填充材料填充强度不高，这种固结材料在应用过程中容易风化，脱水后强度下降。在矿山和其他工程应用中，填充物不仅要抵抗爆破震动性和冲击性，还要抵抗各种性质渗滤水腐蚀性，同时具备抵抗应力变形作用破坏地热的作用，冰河作用等特性。为此，加强长期性能材料的研究、降低填充材料的开发成本是矿业企业发展的重中之重。

（4）提高效率，实现矿山开采设备的自动化。自动化、智能化的开发设备对填充效率开发效率有着重要意义，遗憾的是，当前我国的开采设备技术性普遍偏低，阻碍了填充采矿技术的发展。

在一系列矿山开采设备里，高效的输送设备占据核心位置。这是因为高效的输送设备不仅能调节各段运输压力，防止输送管填充系统堵塞现象；还能实现卸料板浓度物质自动控制技术的正常化。因此，国内采矿企业要开发和引进适合矿山的自动化开采技术和设备，建立真正意义上的自动控制系统，从而调节填充系统的全尾矿卸料板，充填固化材料和清水物流量，从而实现填充浓度的自动调节。

（5）建立完善的设备管理制度。现代的填充开采技术都需要各种机器设备来运行，因此，建立严格的设备维护制度、设备使用制度、技工培训制度显得尤为重要。一些精密设备需要定时维护才能延长使用寿命，使开采过程省时省力。建立设备定期检查制度，因为管理、维护人员失职而导致的开发过程出现问题应该追究该人员的工作责任，建立明确的奖罚制度，提高员工学习、维护的工作积极性。