充填采矿技术应用和存在的问题

赵元昌，张坤生

（甘肃镜铁山矿业有限公司，甘肃 张掖 734000）

1 桦树沟铜矿采矿方法的选择

桦树沟铜矿在长1100m（2～12线）、宽250m的范围内有大小矿体共9个，其中CuⅠ、CuⅡ矿体提交的资源储量占总资源储量（金属量）的99.55%，且所有基础储量均位于该两个矿体中。

本矿区为中高山地形，山形陡峻。铜矿体分布范围大，埋藏较深，延深大，又紧靠于Ⅴ号铁矿体下盘，原有的铁矿已采用地下开采方式，因此铜矿体的开采宜采用地下方式开采。

开采的CuⅠ、CuⅡ铜矿赋存于西区上盘铁矿Ⅴ矿体及下盘蚀变千枚岩中，矿体产状与围岩基本一致。

CuⅠ矿体呈似层状、透镜状产出，浅部矿体连续性较差，深部较稳定。不论走向上还是倾向上，矿体界面不规则，膨大收缩现象常见，局部分枝复合或尖灭再现。矿体走向长1010m，延深200m～510m，厚度0.93m～51.21m，平均厚度10.53m；倾角65°～75°；矿石f=10～16，稳固性好；顶板围岩为贫铁矿或含铁硅质岩，底板为灰绿色千枚岩，f=4～10，顶板围岩稳固，底板围岩一般也较稳固，该矿体的储量约占铜矿总储量的82.3%。

CuⅡ矿体赋存于西区铁矿Ⅴ矿体的下盘蚀变千枚岩中，规模较小，其储量约占铜矿总储量的17.7%。CuⅡ矿体的赋存条件与CuⅠ矿体相似，呈似层状、透镜状产出，在走向及倾向上矿体连续性较差，矿体界面不规则，膨大收缩现象常见，局部分枝复合或尖灭再现。矿体走向断续长约550m，延深240m～600m，厚度0.48m～19.45m，平均厚度4.17m；倾角60°～85°；矿石f=10～16，稳固性好；顶板围岩为灰绿色千枚岩、含碳石英绢云母千枚岩等，底板为含碳石英绢云母千枚岩，f=4～10，除含碳石英绢云母千枚岩中等稳固外，其余均为稳固。

空场采矿、事后胶结充填采矿法，实际上是空场法和充填法的联合采矿方法。由于是事后对矿房采空区进行胶结充填，回采与充填工作互不干扰，它具有空场法生产能力大和充填法回收率高及有效控制岩体移动的优点，可不受铁矿开采的时间制约。其缺点是开采成本高，投资高。

2 桦树沟铜矿充填工艺

桦树沟铜矿采用选矿厂浮选全尾砂及水泥作为充填料。选厂全尾砂经浓密后底流排放浓度为45%，泵送输送至充填料制备站的卧式尾砂池。

充填站设置两个卧式砂池，两个砂池交替使用，以充分发挥系统生产能力。进砂时通过仓顶溢流口进行溢流,进砂完毕后,经自然沉降脱水达到最大沉降浓度,充填前打开排水设施,排除砂面以上的澄清水。溢流水和澄清水自流输送至选矿厂。砂仓内饱和砂浆经压气造浆、管道放砂，放入搅拌机中搅拌，水泥和调弄水经过各自的供料设施添加到搅拌机中。充填料浆采用两段连续搅拌制备，搅拌好的充填料浆进入料斗供给充填输送泵，经井下充填管网泵送输送至井下采空区进行充填。

3 充填系统工艺参数确定

根据采矿方法的要求，为了充分地回收矿产资源，尽可能不留矿柱，矿房采用高强度胶结充填，矿柱采用低强度胶结充填，以降低充填成本。

采用桦树沟铜选厂尾砂作为充填集料，经浓密后(45%)输送到充填料制备站。采用散装水泥作为胶结剂，用水泥罐车送到水泥仓。

4 充填技术面临的问题

尾砂脱水是水力充填技术中的重要工艺环节，目前主要包括地表脱水和井下滤水两种方法。其中，地表脱水工艺是发展的主线，但由于配套设备较多，系统的可靠性及成本问题一直没有得到很好的解决。尽管井下滤水采用了各种措施，但仍然没有解决滤水速度慢的问题。

在尾砂胶结充填技术中，充填料浆的制备工艺比较简单，且重视程度不够，充填料浆的搅拌过程存在设备适应性差、物料计量精度低问题。

料浆管道输送理论方面的研究一直停滞不前，两相流理论仍是充填管道设计的主要依据，管道布置的合理性必然受到影响，增加了输送系统管理维护的难度，增大管道失效的概率。

综上所述，主要表现在采场料浆离析现象明显，充填体整体强度不高，料浆管道输送压力大，堵管事故较多，输送泵及管道维护成本较高。

5 结论

充填技术目前存在一些关键问题未能解决，但随着国家对矿山安全及环境力度的加大，充填技术的优势日益凸显，为其发展提供了广阔的应用前景，在完善相关基础理论研究的前景下，新材料、新技术的应用，推动充填技术的发展。充填采矿技术在环保、安全、经济、高效方面均具有巨大的优势，是未来采矿技术发展的方向。