露天转地下矿山对于充填采矿技术的应用

孙延统

（承德龙兴矿业工程设计有限责任公司，河北 承德 067000）

在地下实施开采，经常用到的方法便是充填采矿法，此方面，在我国得到广泛运用。采矿法是采用的向前推进工作面，用一些混凝土、尾砂等物品当做充填材料，来进行充填的一种采矿。对于需要填满的空间，需要合理掌握采场地压，防止围岩发生形变，需合理控制地表的沉降区域，杜绝出现地表塌陷与不均匀等问题，使得农田与建筑遭到破坏。为了有效保护矿区环境，需从根源控制地质灾害，合理进行资源开发。

1 充填采矿技术研究的重要性

1.1 尾矿库的安全与环保问题

即便矿山可以征下尾矿用地，但是在尾矿库的四周不可有人居住，以免随着尾矿的增高，导致尾矿库发生溃坝等安全问题，严重影响环境，安全监督管理部门和政府需要增加对企业的管理力度，由于采矿工艺一般是地下和露天相连接的，在地下开采会受到大气降水的影响，容易发生涌水与泥石流等方面的危险，因此，需要积极采取应对方法[1]。在此情况下，采用充填法进行开采，可以有效隔绝一些大气降水融入到井下，缩小一些地下涌水向外排的问题，这样一方面节约了矿山排水费用，另外可有效预防发生破坏环境的问题。

1.2 尾矿库运营费用较大

在输送尾矿时，距离有5km远，每年给相邻村庄的补偿费用也达到了数万元以上，在加之一些工程费、补偿费等有近百元以上。尾矿库中的管理与运行费用也非常高，从而增加了企业负担。

1.3 露天采坑中的生态恢复

前期进行开采矿山时，都是运用的露天开采，从而形成面积非常大的露天采坑。即便南区运用的是内排式的回填方式，但是，通过这些年村民的不断翻采，会形成一个非常大的二次矿坑，使用机械模式进行平整，不但在资金花费金额上数量庞大，还会由于土壤的缺乏，导致生态环境非常不容易恢复[2]。

1.4 提高开采率，降低贫化率，加强安全性能

一般实施地下开采都选用的是充填法进行回采，在回采概率上占据86%以上，贫化的概率在10%以内，这样便能减小矿山的成本，提升相应的经济效益，这和回采率中的崩落法相对比，采用充填法进行回采能很好的加大露天坑底与边坡中的安全性能。此外，也有助于发展节约、友好、可持续发展的矿山新模式。

2 超细全尾砂新型充填胶凝材料的开发

充填采矿法存在的问题便是采矿成本高，矿山效益较低，占据成本最大的便是胶结材料，为了缩短充填采矿成本，可研究一种低成本的材料，来代替新型的胶结材料。石人沟铁矿存在的另外一个问题便是，矿中出现的尾砂需全部运用到地下或者进行露天采矿处理，做好全尾砂胶充填和相应的处理技术[3]。对于石人沟铁矿全尾砂充填填料中存在的物化特性，较为适合一些超细全尾砂全新的充填胶凝材料，这将会代替掉水泥胶凝材料，达到超强度与低成本的的全尾砂胶结充填，不但能减小充填采矿成本，还能减小尾砂的排放量，维护好矿区环境，缩小尾矿库占用的耕地面积，防止发生地质灾害。

2.1 主要研究开发工作

全尾砂充填体强度与充填胶凝材料有直接关系，并且和充填料中的物化特性、颗粒直径等有关系。所以，本次课题主要从如下几个方面进行了研究工作。首先，进行前期调研和分析工作。搜集与分析我国当前资料，查阅大量文献资料，清楚国内外全尾砂新型填胶凝材料发展情况与存在问题，清楚新型充填胶凝材料核心技术是什么，从而为其制定研究技术。中国矿产资源最丰富的地区便是唐山，为了取得经济、便捷的新型胶凝材料，需要积极开展对充填胶凝材料方面的调查，了解材料中涉及到的原料是什么价位，为石人沟铁矿新型胶凝材料大范围生产制定出可行性评价。

2.2 全尾砂充填料物化特性分析

为了清楚了解超细全尾砂充填骨料中的新型充填胶凝材料，需要分析石人沟铁矿全尾砂充填料，其中包括如下几个方面：①取样、晾晒全尾砂。实地到石人沟铁矿场地去取样、晾晒，依照选矿流程的不同，对尾砂进行混合装，这样可以确保试验中全部的尾砂和生产所用的全尾砂级别一致，保障全尾砂新型充填胶凝材料。②新型充填胶凝材料物化特性[4]。使用新型充填胶凝材料，需要有水泥、石灰等，这些原材料中的化学特性和胶凝材料相一致，因此，需要寻找合适的新型充填胶凝材料。

3 石人沟铁矿无废开采技术研究

利用尾砂对对矿井下与露天采坑进行充填，来解决地表塌陷问题，从而达到尾矿不向外排，不用征地，从而提升回采的效率，减小贫化效率，全面回收矿产资料，从而提升经济和社会效益。积极建立新型无废矿山，体现矿山企业中存在的社会现象，达到矿山和地方环境共同发展，从而很好的解决企业中遇到的各种难题，为生态的良好恢复打下基础，这是非常有意义的。

3.1 达到无废开采技术路径

矿产无废开采一般是在一定范围内降低废料的产出与排放，从而提高资源整体的利用效率，降低与避免影响环境，当前国内主要从如下几个方面研究了无废开采：①合理整合资源，降低尾矿排放量，这运用到有色金属矿山。②减小废石量的产出。合理挑选开采工艺，减少废石的排放量，在进行生产过程中，积极改变采矿工艺，从而减小废石的产出。合理选择开采工艺，可有效降低废石排放，改善采矿工艺。③运用尾矿与废石做好相应的建筑材料。在金属矿山中的尾矿中里，都含有一些石英，非常适合当做玻璃原料，幼儿粒度非常细，需要和一些添加剂共同制作，这样工艺较为简单且投资也非常低。在此方面，国内外对矿山实施了大量的工作，获得了非常显著的效果。与此同时，掘进矿山、剥离废石来进行铺路、建房，都是非常合理的方法。④废石与尾矿做好相应的充填材料[5]。随着全尾砂充填工艺的产生，可以很好的解决充填本身存在的问题，还能为其提供有效的方法，为无废开采提供宽广的发展前景。通过全尾砂为主，制成各种充填材料，实施矿山充填，这样不但可以减少尾矿库，降低水泥的消耗还能充填成本，在一定程度上改变了坑内环境，从根源解决了如何处理尾矿这方面的废料。

3.2 充填采矿在石人沟露天转地下工程

从石人沟铁矿实际的生产可以看出，研发了超细全尾砂新型充填胶凝材料，并将全尾砂胶结结充填技术运用到了石人沟铁矿中，对于上文的研究，矿山运用了如下方法：①针对尾矿井下充填操作时，可通过充填系统的构建来完成这一工作。②分析了全尾砂低胶配比充填露天采坑技术。③从地下开采出的废石，不让其出井，只用于地下胶结充填。

选用以上方法，可以使得尾矿不向外排，不用征地，可以提升回采效率，减小贫化率，全面运用矿产资源，从而很好的解决企业征地困难问题。采用充填系统的方法，进行处理采空区域，能达到回收矿柱的目的。在充填区域进行处置露天采坑之后，可将其地下充填剩余的一些尾砂用在露天采坑，这样还能达到治理边坡的效果，接触边坡中存在的自然灾害，有效预防发生泥石流灾害，解除安全隐患，从而提高企业中的经济与社会效益。不随意建立尾矿库，可以很好的维护当前的生态环境，从而建立新型绿色矿山，达到了矿山和地方环境共同的发展。最后使得石人沟铁矿无废开采，达到了矿山长久发展。

4 结语

综上所述，充填开采技术是在采矿方案的基础上，提出的最佳方案。在扩大征地面积时，也会面临对管路占地大面积补偿，给予一些费用，避免和村民发生纠纷。采用地下采矿之后，不可运用崩落法来进行采矿，这将会导致地表与边坡发生塌陷，毁掉一些土地、影响环境等各种问题。通过全面考虑，选用了充填采矿技术，来解决以上问题，能很好的保护顶板平稳运行，使得地表不塌陷，稳固上安全顶板，同时采层留设的矿柱可以进行回收运用，从而提高了资源的回收效率。运用全尾砂胶结充填技术，可以不用在建立尾矿库，就能杜绝发生征地与灾害问题。另外，选用新型全尾砂胶凝材料，能很好的降低采矿成本，维护地表环境生态，达到无废开采长久发展。