尾砂胶结充填采矿法在金属非金属矿山的运用研究

任宏伟

（伊吾县宝山矿业有限责任公司，新疆 哈密 839303）

充填采矿法是在矿房矿块中随着回采面推进，对开采采空区用充填材料进行回填的过程，可以控制地压，对顶板起到支撑作用，以此避免顶板发生垮塌，对地表岩移也能起到控制作用。

周围围岩可以支撑矿柱，对相邻矿柱进行回采，其采切工程小，具有较强的灵活性，而且对围岩也能起到支护作用，控制围岩移动的速度[1]。充填采矿法在矿山开采得到了广泛的应用，本文对尾砂胶结充填采矿法在金属非金属矿山的运用情况进行研究，仅供参考。

1 尾砂胶结充填采矿法在金属非金属矿山的运用

最早充填采矿法是发展于20世纪50年代，在加拿大和澳大利亚等国家等到广泛应用，多选择干式充填法，对露天采场采到废石，井下挖掘的废石用于采空区回填。可是，干式充填法效率低，而且成本过高，使充填采矿技术应用和发展受到很大程度的制约。发展到60年代、70年代时，我国有些矿山在开采时应用了水砂充填和胶结充填等方式，对一些大型金属非金属矿山采空区回填应用，能避免矿体顶板冒落发火，也能保护地表河流。其中水砂充填法能克服干式充填的缺点。发展到80年代，应用无轨设备、斜坡道采准时，应用了上赂水平分层充填、VCR等方法，能避免岩溶水涌到坑中，也能避免岩石发生位移，尤其对围岩不稳固地段矿石的开展，可以选择这两种充填法。发展到90年代，将尾砂胶结充填法用于矿山开采中，得到了很大程度的发展。随着充填工艺的研究和进展，不断革新充填工艺，选择低价位，高强度充填材料和配套充填工艺，而尾砂胶结充填采矿法符合这一要求，在矿山开采中得到了广泛的应用[2]。

我国矿产资源丰富，而且分布广泛，但是大中型矿山较少，大多为小型矿山。大多矿山应用空场法进行开采，导致不规则采空区过多，严重影响了地表环境，也影响了安全生产。随着政府对金属非金属地下矿山开采制度的不断完善，对充填采矿法应用合理性也进行了论证，要求开采活动要减少对地下水和井下涌水量的影响，起到节水保水作用。应用尾砂胶结充填法开采地下矿山在开采充填中占有很大比例，而且逐渐增加。

2 尾砂胶结充填法的实际应用情况

以金属非金属矿山开始为例，应用尾砂胶结充填法工艺进行开采，以磷矿为例，在矿体顶板覆盖含水层，避免地表发生塌陷，也能避免含水层受到破坏，应用尾砂胶结充填法进行开采，以分级尾砂胶结充填，应用分级尾砂为充填骨料，再配合新型尾砂固结材料为胶结材料进行胶结处理[3]。按采场结构、回采工艺差异，以上向分层进路完成充填采矿，再以分段菱形矿房充填进行采矿。其中上向分层进路充填采矿法是把矿房、矿块放置于垂直高度水平分层，从下至上进行逐层的回采，配合巷道掘进布置进路，进路回采后充填，当充填体到达一定强度，就可以对下一进路进行回采充填，循环反复，直到分层全部采充完成，再到上一分层进行回采。

采场布置要按矿体厚度设计，例如：中厚矿体沿走向进行布置，而厚矿体要按矿区岩石力学进行测定，布置目标是要利于进路维护与作业安全。在完成进路回采后要做好充填的准备，由进路入口布置牢固充填挡墙，预留放水口，经进路回风天进下放置充填管，置于进路中间，完成所有准备后，进行充填操作，保持所有进路严密和充填，做好接顶工作。

充填体要符合设计强度，回采进路充填后，分层进路和采场联络道封闭充填，进到下一分层回采和充填。分段菱形矿房充填采矿法是根据矿体走向对采区进行布置，预设10m矿柱，由下而上布置菱形矿房，受凿岩设备、装药设备限制，矿房中央要设计成受矿巷，对此区间岩石进行分段凿岩，以拉底巷堑沟为受矿巷。采区一端向另一端进行回采，回采后充填并做好接顶，充填体终凝后回采上分段矿房。磷矿矿体因裂隙发育原因，采空区暴露面积过大，为避免顶板冒落波和地表水体安全受到影响，对上部含水层也要进行保护，配合强采、强出、强充等操作，配合长锚索护顶进行支护，其中锚索护顶支护要按要求用于回采作业中，采场上部中段夹石根据矿体的走向进行布置，对平巷护顶进行支护，平巷内沿矿房全长向上盘对施工长锚索进行布置。其中护顶长锚索选择钢绞线，在防护时每排设置三根钢线，保持与矿体顶板的垂直。当巷道遇到软弱岩石时，以锚杆支护，对凿岩巷交岔口应用喷锚网进行支护，如果地段安全性差，暴露面积过大时，都要选择砂浆长锚索、金属网进行支护。对回风井留设进行充填，保持回风井和采场的连通，由原有充填回风井、充填联络道和采场进行充填，回采时对出矿进路构筑挡墙[4]。金矿充填时以二步骤分段完成，垂直走向进行布置，第一步用分段空场回采，采场空区构筑充填挡墙，预留出水口，以全尾砂胶结进行充填。第二步用分段空场回采，以全尾充填法，其中底部以堑沟底部结构，沿矿体走向隔距离为回采盘区，中段布置分段平巷，布置装矿进路，回采完毕后进行充填。

3 小结

空场法开采由于缺乏管理，导致滥挖滥采情况严重，不规范开采导致大量采空区和安全隐患，地下开采导致的地表塌隐和废石场废石过多堆积，都影响了周围的环境，还会影响居民安全。随着我国大力提倡的可持续发展，对金属非金属矿山应用尾砂胶结充填采矿法可以利用现有尾矿和废石资源，对生态环境起到保护作用，也能保证安全生产，具有重要的作用。