现代矿山充填采矿法浅析

2018-01-30白腾飞宋瑞卓

世界有色金属 2018年7期

白腾飞，宋瑞卓

（山东黄金矿业（玲珑）有限公司，山东烟台 265400）

充填采矿技术是用当前各种适当的填充材料对矿石采出后的地下进行充填的一种采矿办法，随着社会和时代的发展，人们在对矿山生产具有越来越高需求量的同时，也注重矿产开采与环境的和谐发展，在传统的矿产开采过程中，容易造成地表塌落等一系列地质灾害，采用充填法进行矿产开采主要是利用充填体进行抵押管理，以控制围岩崩塌和地表回采工作创造较为安全便利的条件，进一步保证矿产所在地的生态环境和生态平衡，充填采矿法在当前矿产生产过程中起到了重要作用，本文就关于当前的充填采矿法进行一定的分析以及发展展望。

1 充填采矿法的适用条件

人类要想长久稳定地发展下去，必须要保持生活和工作与环境的和谐发展，随着当前社会主义现代化事业的不断发展，各行各业的建设都加快了自己的进程，人们开始对矿产资源有着越来越大的需求量，因此在矿产开采行业高速发展的背后产生了一系列的环境问题，随着当前人们可持续发展意识和环保意识的不断增强，传统老旧的采矿方法已不适用于当前人们生存和发展的需要。当前的矿产资源不断消耗，采矿作业不断向深部发展，如果继续使用传统的采矿方法，会在采矿工作完成了之后形成越来越大的采空区，如果不及时进行处理和充填，经过长时间之后，很容易形成地表塌落、山体开裂或者地表坍塌等一系列地质灾害。同时使用传统的采矿方法，大量的矿柱无法收回，在一定程度上造成了矿产开采资源的浪费。而充填采矿法的出现以及发展恰好能够解决这一系列的问题，充填采矿法采用廉价的填充材料对矿产采空区进行了一定的填充和处理，可以防止地面的塌陷，也不会在采矿工作进行之后留下矿柱，因此也提高了实际的矿石回收率，保护了矿产资源。与其他采矿方法相比，充填采矿法可以减少矿石贫化率，能够充分利用现有的矿产开采资源，能够有效地控制和防止地表塌陷现象的出现，当前的充填采矿法适用于以下条件的矿体：

（1）地表不允许塌陷。比如在建筑物或者构建物下边进行采矿或者在水下进行采矿的时候，充填采矿法可以利用一定的填充材料结合一定的混合料胶对采矿作业工具进行相应的填充，可以有效控制地防止地表塌陷现象产生[1]。

（2）矿产价值较高的矿体。充填采矿法具有回收率高的优点，因此适用于比较有开采价值的大型矿产资源开采过程，比如金矿、铜矿等高价值矿体，可以保证矿产资源开发能够创造一定的经济效益，同时减少投入成本，能够充分运用已有的矿产资源。

（3）岩石比较破碎的矿体。通过近些年的不断发展，当前的胶结充填采矿一般采用废石、尾砂和胶结剂进行混合制成类似于膏体的充填浆体，通过将充填胶体充填采空区，可以保证人们在地表下进行矿产开采作业，进一步保证矿产开采的安全性。

2 充填采矿法的关键性技术

（1）控制充填成本。当前充填采矿法在矿山资源开采过程中存在的问题就是充填成本较大，在当前使用充填采矿法的矿山中，充填成本占到整个采矿成本的70%左右，而在充填材料的制作和使用中，水泥成本又占据充填成本的70%左右，因此当前控制风险成本的首要任务是控制水泥的使用量或者寻找能够替代水泥的充填材料[2]。

当前可以从两个方面降低充填成本，一是从水泥出发，二是从骨料出发，水泥骨料在充填成本中是相互关联的两个方面，用作填充材料的充填精料，形成之后充填体的强度要达到相关的作业要求，而充填体强度设计是由骨料配比和灰砂配比来进行控制的，因此当骨料的配比较好时，可以在一定程度上减量水泥的消耗量。充填骨料的来源主要是在开拓过程中提出的废石，通过将人工砂、河砂、戈壁沙进行一定的处理用作充填骨料。骨料的来源和质量根据不同的矿山实际需求有所变化，比如最大密度曲线理论就提出了固体颗粒按粒度大小进行有规律的排列，通过粗细搭配可以达到密度最大的空隙最小的混合料用作填充材料[3]。

（2）充填料浆管道输送的研究。当前的矿山开采工作都进行系统化连续化的现代化作业，矿产开采逐渐朝着机械化自动化方向发展，随着当前矿产生产能力的不断增大，为了满足相应的矿产生产能力，管道输送必须进行现代化建设，保证其连续性，能够满足当前不断发展的矿山生产能力。通过管道输送将充填材料及时运用到充填采矿工作过程中，可以保证工作的顺利进行，当前的充填浆体管道输送具有以下的特点。①疏松的浆体较为复杂。由于不同矿山有着不同的地质条件和环境，因此采取的充填材料也有很大差异，当前制作充填浆体一般采用矿山开采过程中采出的废石、河砂、风砂以及水泥、粉煤灰以及添加剂等等，并且在实际的制作以及输送过程中各种材料的添加剂有不同的变化比率，因此在输送管道建设时既要分单一成分的输送，又要分多种成分的混合输送。②矿山输送管路复杂。在当前矿山开采工作使用充填采矿法需要建设相应的地表充填站，在制作和充填材料之后，通过管道运输到各个采空区。由于矿山所在位置的地势不同，需要克服的障碍众多，因此管道有垂直段水平段还有倾斜段，如果在运输过程中压力过大，很容易导致爆管的问题，同时还要设置减压段，因此造成了当前管道建设以及输送中的复杂多变性。③充填管道中常常进入空气，由于管道运输密闭性不强，容易造成浆体流动不稳定的现象，在采用泵压或者自流输送的充填系统中，由于操作人员操作不当或者设备年久失修，因此容易使空气进入管道中，会使晶体的流动成为复杂的多相流[4]。