地下矿山充填采矿若干技术问题的探讨

齐 阳

（陕西铅硐山矿业有限公司，陕西 宝鸡 721707）

1 地下矿山充填采矿技术的优势

1.1 提高矿山开采的安全保障

近年来，地下矿山开采的安全问题得到了社会的广泛关注，企业公司也对此类问题重视起来，致力于寻求技术上的突破。而充填采矿技术就是采矿事业的核心突破点。充填技术运用了其充填体力学作用机理，充填体结构作用机理，充填体让压作用机理等。将充填体充入采场，改变了采场岩壁的应力状态，使其单轴或双轴应力状态变为双轴或三轴应力状态，围岩的强度得到很大提高，支撑力也大大增强，确保了壁岩的安全性稳定性[1]。当矿业人员在地下开采时，会破坏原来的地质机理结构，使原来的维持平衡和承受载荷的“几何不变体系”变成了几何可变体系，导致对周围岩石的连锁破坏反应，那么，充填体的进入到采场，尽管原来的岩石结构被破坏，也会起到支撑和维护岩层结构的作用，在很大程度上，可以避免围岩结构系统的突变失稳。由于充填体的体积大过原岩体，因此，充填体能够使其周围的岩石地压得到缓慢释放，从能量的角度来看，是限制能量释放的速度。充填体与缺失支撑的岩石壁相结合，组成了一种新型的岩石层结构，将缺失的岩石应该承受的能量和力度转移到充填体上，共同维护采场的稳定。因此，解决了采场的内部坍塌隐患，也就保障了矿山开采的安全性，保障了开采人员的生命安全与健康。

1.2 大幅降低矿石的采矿损失率，提高矿山资源的回采率和利用率

技术上的突破，使地下矿山开采事业得到了前所未有的发展，更是上升到了一个新高度。地下矿山充填技术的应用，不仅保障了矿山开采事业的安全性，也大幅降低矿石的采矿损失率，提高矿山资源的回采率和利用率。在充填采矿技术上，因为岩石开采的不同，也有很多的充填方法，在这里举例一些先进的方法，例如阶段充填采矿法，窄分段分采空场法，进路充填采矿法，无间柱阶梯式连续回采分层充填采矿法。针对不同的岩石层选择不同的充填开采方法，大大提高了矿业开采的效率，避免了以往的落后的开采方法带来的能源浪费和安全隐患，这也使我国的地下矿业开采技术走在了世界的前面。阶段充填采矿法具有回采工艺简单，效率高，成本低等空场采矿法的优点，同时又具有与嗣后一次充填矿房相结合的灵活性，较之其他开采方法的优越性，在地下岩石层开采的整体稳定上做足了准备和功夫，适用于大规模的矿业开采。窄分段分采空场法的特点在于沿矿脉走向划成窄分段，并以此分别开掘凿岩天井，然后从凿岩天井向两侧的极薄矿脉内钻凿炮眼，以分采薄矿脉，不采围岩。

相比传统的采矿方法，窄分段分采空场法的优点可见一斑，回采工序简单，降低了矿山开采成本，提高劳动生产率，提升了矿山资源的回收率和利用率，充分的利用地下的资源。进路充填采矿法的技术成熟，可靠，受到业界人士的喜爱。该采矿方法与其他采矿方法大为不同，适用于大面积的地下开采区，和矿体的地质成因与开采技术条件都会发生较大改变的复杂山体[2]。无间柱阶梯式连续回采分层充填采矿法取消了间柱和点柱，使得矿石损失率明显降低，这种方法随着工艺系统的不断完备，将朝着连续化，无废化方向发展，适用于深部生产连续化，大规模化高地应力山矿。

1.3 减少环境污染

可利用矿山废石和选矿尾矿进行充填，大幅减少矿产开采废石及选矿尾矿的排出，少占压耕地和林地。以往的矿山开采工程，都会对周围的耕地和林地造成破坏，岩石的坍塌还会留下泥石流的隐患，包括地表植物的生长也产生较大的影响。在充填采矿技术的实施中，消除了地表出现的下沉和变形，对一些矿区中的空矿进行有效充填，确保了当地地表维持大致的原貌和生态平衡。同时更重要的是实现了污染物的减排，在每完成一个阶段的开采工作后，总会产生大量的废料废渣，这些废弃物不能得到有效的处理，常常被搁置在废弃的矿山中，或者占用周围的土地造成破坏。借助充填采矿技术，实现了将开采出的残渣废料重新搁置回地下，很好的解决了环境污染的问题，另外，采用充填式采矿技术，通常是具有自燃效果的矿床，这样就能够很好的避免了火灾事故的发生。在追求经济效益的同时，更保护了环境效益。

1.4 可减少尾矿库容，减少矿山建设的尾矿投资

采用充填开采技术的另一个重要原因在于，对投入资金上的节省。充填开采技术的应用十分广泛，主要可以应用于缓倾斜矿体，水平矿体，分支复合矿以及急倾斜矿体等不同的矿体，应对各样的开采条件。为矿业人员节省了成本。

2 地下矿山充填开采技术的发展趋势

（1）地下矿山充填开采技术在地下采矿事业上发挥了重要作用，科技人员应当继续研制创新技术，拥有一套科学的，完善的，持久性的充填开采技术方法，使得人工与智能相结合，更好的发展矿山开采事业，不断地改进，引进，提高机械化，加强数字化，智能化。

（2）地下矿山充填开采技术的应用要结合开采的矿山特点，不能盲目的开采，发掘矿石。加强技术人员的能力，不断学习先进知识，做先进科技人才，为矿山开采发表宝贵的意见。同时，山体的不同，其内部构造也不同，要科学的斟探，测量，学习地理知识，了解地质结构，充分发挥现代科学的实用性，先进性。

（3）深化充填开采技术的发展方向。随着社会的向前发展，有限的资源将不满足无限的人类需求，地表的矿产资源日益枯竭，人们将眼光投向了地下，地下矿山的大力开采，将会引起一系列的问题，如何做到资源利用率百分之百，这是一个永远的难题，等待着人类去解决。所以，除了不断的开采地下矿山，更重要的就是提高开采技术和资源利用技术。虽然充填技术存在着一些弊端和不足，但是它正朝着机械化，自动化和智能化方向发展，日益完备，发展前景是十分开阔的。

（4）借助于一些高效的充填装备，提升充填操作的自动化水平。如今，越来越多的矿区采用充填开采技术，这的确推动了矿产业的发展，但是，仍有不足和漏洞，例如在工作时，自动化水平很低，工作依靠人力的百分比达到最大，一定程度上限制了矿区的发展，针对这种情况，技术研究人员需要着力研制一些高效的采矿设备，如真空过滤器，高效浓密机，盘式过滤机以及陶瓷过滤机等，这些设备能够更好的保证高浓度矿浆的制备。实现自动化的道路任重道远，为此，要付出更多的努力与汗水。

3 结语

随着科学技术的进步，矿山开采技术的不断完善，充填法已经成为里地下矿山开采的高效方法之一，并且具有自身独特的优点，如提高安全性，回采率，利用率，和对地表环境破坏较小等等。

但是随着日后对矿山开采的深度日益加大，我们也要考虑到其带来的影响，冲击地压或岩爆，采矿地震，采矿场和巷道围岩失稳等潜在地质灾害增多，充填法可以有效地预防和控制这些灾害，保证井下安全高效开采，但是也不能忽略其弊端和可能带来的影响。