充填采矿法在铁矿山的应用及展望

刘 涛，秦振超（.山东盛大矿业有限公司，山东 莱州 6400； .栖霞市金兴矿业有限公司庄子金矿，山东 栖霞 65300）

充填采矿法在铁矿山的应用及展望

刘 涛1，秦振超2
（1.山东盛大矿业有限公司，山东 莱州 261400； 2.栖霞市金兴矿业有限公司庄子金矿，山东 栖霞 265300）

随着人们环保意识的提升以及充填技术的发展，尤其是对矿山安全生产工作的重视、充填采矿法在铁矿山的应用得到了普及。充填采矿法具有作业安全，贫化率和损失率低，适应性广且能够有效地保护采区环境等诸多优势，发展前景良好，值得在铁矿开采中推广应用。

充填采矿法；开采；应用

近年来，在铁矿资源的开采中，为了确保井下开采的安全性，提高矿山开采技术指标，缓解矿山地压活动，降低尾矿库建设费用，充填采矿法在矿山开采中得到普及。

1　充填采矿法的优势

1.1安全防护方面

充填采矿法相对来说具有两大安全优势。一是充填采矿法能够提高围岩的抗压能力。在铁矿山开采中，对空区进行回填，能够改善采场的应力状态，使得采场的应力发生改变，从而提高了围岩的强度；二是充填体能够起到支护作用。由于充填体的塑性指数比原岩体大，在一定程度上能够控制围岩的变形和位移，将围岩周围的压力进行释放，防止岩体变形过大，结构出现变化，发挥围岩自身的承载能力，发挥支撑保护作用。此外，老空区及崩落法回采的空区由于无法探明空区内的实际情况，对上盘围岩的塌落情况不明，如果出现塌落，将会产生强烈的冲击能量，对现场施工人员造成伤害，并影响其它区域的安全，采用充填法或嗣后充填及时回填老空区，避免因地下开采活动引起地表错动和塌陷，造成大的安全事故和环境破坏事故。

1.2两率控制方面

充填采矿法与传统的空场法、崩落法相比，在两率控制方面有明显的优势。一是采用充填采矿法能够回采部分或者全部残矿及矿柱，提高了开采的回采率。并且，由于充填采矿法在回采方式上具有很强的针对性和灵活性，基本适用所有的矿山生产，尤其对于矿体赋存条件差，产状复杂且不连续的小规模分散矿体，采用进路充填法可灵活布置采场，大幅降低回采的损失率和贫化率。

1.3经济效益与环保效益方面

充填采矿法直接成本高，以往的许多铁矿山都是因为其高成本费用而选择放弃使用充填采矿法。然而，从整体效益来分析，运用充填采矿法能够大幅度提高铁矿山的回采率，大量的使用尾砂，又能够省去或者降低尾矿库建设费用，节省土地资源和尾矿库建设的维护资金，同时，也在很大程度上降低了尾矿对环境的污染，避免了空区塌陷带来的经济损失，保护了矿山区域的生态环境。

2　不同充填采矿法的具体应用

2.1阶段充填法

阶段充填法主要是利用矿山本身的稳固性，在充填体进行有机组合。阶段充填法可以对采场的地压进行有效控制，并且回采工艺简单，成本较低，在充填时的可操作性比较强，生产能力较分层进路充填大，充填的效率也比较高。目前，国内采用阶段充填法有宝山铁矿等，山东黄金集团昌邑矿业有限公司也进行了阶段回采嗣后充填法实验，在回采率与经济效益方面都取得了良好效果。

2.2窄分段分采嗣后充填法

窄分段分采嗣后充填法主要是根据矿脉走向，开凿天井，并在比较薄的矿脉中凿岩，然后进行薄矿脉分采，出矿结束进行充填。这种充填采矿法与传统的留矿法相比，在矿石的贫化率方面控制效果明显，能有效地减少采矿和选矿的费用，同时提高金属的回收率，在很大程度上加大采矿的生产能力。窄分段分采空场法通过确定矿脉的最低采点位，能够准确的界定开采的厚度和深度，实现低品位铁矿资源的有效利用。例如新桥硫铁矿的充填开采中，为了防止地表塌陷和自燃发火，其采用了窄分段分采嗣后充填法，在两率控制方面非常明显，损失率控制达到5%， 贫化率控制达到8%。

2.3进路充填采矿法

在铁矿的开采过程中，有些矿山或者采场需要运用巷道式的回采方法，在进路内凿岩出矿，采用“隔一采一”、“单向顺序”或“相对顺序”的回采方式灵活运用，也就是所谓的进路充填采矿法，确保每个工作面回采的安全性，由于采场数量较多，盘区的生产能力大，单位面积的回采强度也比较大，进路充填采矿法适合所有的铁矿山，配制一定灰砂比和高浓度的尾砂胶结料进行充填，同时运用前进式、后退式或组合式的回采方式。此外，在开采过程中，遇到矿体复杂且不连续时，可以采用分层进路回采的方式，从而有效解决分层矿体产状不同的问题。山东黄金集团昌邑矿业有限公司矿体复杂多变，分支复合现象严重，走向与倾向皆不连续，主要采用进路充填法，灵活进行采场进路的布置，损失率与贫化率控制在15%以下。

3　充填采矿法的整体应用展望

矿山充填在整个铁矿山的开采中占据着重要地位，采用先进的充填方法，运用新型的充填材料，发展膏体充填，不断推进充填采矿发的创新发展非常重要。在今后的充填采矿法应用上，还需要加大研发和推广的力度，结合现代开采工艺，提供充填的机械化、智能化和自动化水平。目前，从我国多数铁矿山充填技术来看，人为控制因素较多，在提高充填输送浓度，大充填倍线输送方面还有待加强和应用。近年来，我国地表铁矿资源已经出现了枯竭现象，铁矿的开采深度逐渐增加，这对于充填技术提出了更高的要求。例如在管道设计、工艺设计等方面都需要加大研究力度，从而满足深井开采的需求。因此，在未来铁矿山充填技术发展中，将充填技术与采矿技术进行有效的结合，提高资源的回采率，降低损失率与贫化率，充分发挥出充填采矿的优势，实现铁矿山开采的最大化效益。

4　结语

目前为止，充填采矿法是安全性与回采率较为理想的采矿方法，并且充填采矿符合国家环境保护与节约资源的政策要求，能够对区域地表的生态环境进行有效的保护。充填采矿法适用性广，能够满足不同层次的采矿需求。随着我国矿产资源开采的深度不断加大，在充填技术上还有待进一步提升，自动化、智能化发展方面的科研力度也需要加强，只有这样才能真正保证井下作业的安全和高效。总得来说，充填采矿法具有非常广阔的发展前景，既能提高经济效益， 也能创造良好的社会效益，符合资源开采的可持续发展理念要求。

［1］张大照.充填采矿法的应用及优化提高［J］.科技风，2014（02） .

［2］王锐.探析充填采矿法的应用现状及发展方向［J］.科技展望，2015（28）.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.087