浅谈金属矿山充填采矿的五种方法

2020-12-08孙可光范允鑫乔富尚

中国金属通报 2020年24期

孙可光，陆星，范允鑫，乔富尚

（1.山东黄金矿业（玲珑）有限公司，山东招远 265400；2.山东黄金集团蓬莱矿业有限公司，山东蓬莱 265615）

充填技术在我国矿山资源开采过程中非常常见，近些年来我国社会主义现代化事业不断发展，国民经济水平有了较大程度的提升，人们的生活质量以及生活水平不断改善。经济全球化趋势日益明显，各行各业为了抢占市场、提高企业经济收益，不断创新和改革，技术有了一定的创新。金属矿产资源在人们的生活和社会发展过程中都非常重要，我国具有丰富的金属矿产资源，近些年我国的环保意识不断增强，人们在追求矿产资源同时也更注重环境的可持续发展。在初步的矿产资源开采之后，人们往往通过充填技术对开采过后的场地进行进一步采矿，人们的环保意识和节约意识不断提升，经验的不断积累也使得人们在改进充填技术时有了更多的经验，技术不断提升。使用充填技术不仅能够提高企业收益，减少资源浪费，也能够对地理环境发展起到一定的保护作用，促进生态平衡，本文就关于当前金属矿山充填采矿常见的五种技术进行了怎样的分析[1]。

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[2]。

2 金属矿山充填采矿法的五种方法

2.1 上向水平分层充填采矿法

上向水平分层充填采矿法在众多方法之中应用最为广泛，发展历史也较为悠久，从这一方法诞生发展到现在，经过了漫长时间的技术变革和发展，具有较小的贫化损失率，顶板管理较为方便，尤其是在对不稳固矿体的开采过程中，特点尤为突出，因此一直被人们广泛使用。这一方法的应用过程中，一般不对矿区进行矿柱、矿房的划分，在工作过程中自下而上分层进行回采，在挖掘分层联络通道之后，以垂直走向进行路线的划分。应用上向水平分层充填采矿法的技术优势是进行回采时具有较强的适应能力，能够较好地保证矿石的回采率，第二，采用上向水平分层充填采矿法具有较好的充填效果，能够保证较小的回采损失贫化，具有较强的生产能力，投入成本相对较低。然而这种方法也有一定的缺点，比如暴露面积较大，矿体适应能力较差等等。

2.2 上向进路分层充填采矿法

上向进路分层充填采矿法在开采过程中也是一个回采并不对矿房以及矿柱进行划分。这一方法的开采顺序也是自下而上，在对每一层的矿体进行分层联络通道挖掘之后，以垂直走向进行线路的划分，有秩序地进行间隔性进路采矿。在矿体开采过程中，一旦完成第一批矿体回采，要进行充填接顶，然后再进行下一批进路的开采以及充填，等到整个分层的开采以及充填工作整体进行结束之后，再进行上一分层的工作。这一采矿方法具有较强的适应能力，在面对地形复杂以及产状变化较大的矿区时，能够高效率地进行回采工作，在开采工作进行过程中顶板暴露面积较小，这样能够更好地保证开采工作的安全性以及开采人员的安全性。其次，采用这一方法在后期的回采过程中具有较高的通风效率以及充填效率。这一方法的缺点是第一分层回采过程中通风效果不佳，需要投入较高的采矿成本，生产能力较小。

2.3 点柱上向分层充填采矿法

点柱上向分层充填采矿法在近些年来的矿产资源开采工作中应用也较为广泛，一般应用在垂直走向分布的矿体中，与其他充填采矿方法不同，点柱上向分层充填采矿法能够将矿房矿柱进行具体分割，分割成若干圆形或方形矿柱，这些矿柱在后续的工作中不予回收，因此是永久损失的存在。运用此项充填采矿方法工艺较为简单，具有一定的开采效率，被人们广泛使用。采用上下分层点柱采矿方法需要充填体共同支撑顶板的支撑，这样能够有效地控制开采过程中顶板的下沉，对生态环境以及水资源起到一定的保护作用。在矿产资源回采过程中难免混入各种各样的矿体废石，采用此类方法能够更好地保证矿石的质量，在回采过程中采用此类方法能够及时准确地发现开采现场的安全隐患，具有可靠性。这一方法的缺点就是回采过后将会留下永久损失矿柱，对矿岩也会造成一定的破坏，需要较大工作量的支护工作。

2.4 分段菱形矿房充填采矿法

分段菱形矿房充填采矿法也是应用在垂直分布走向的矿体中，通过划分矿房矿柱进行两个步骤的回采，一般工作程序是先对矿房的矿产资源进行回采，然后开采矿柱，分阶段进行开采，然后分阶段进行充填。分段菱形矿房充填采矿法具有一定的优点，那就是在开采工作过程中具有较好的安全性，再实行开采好的巷道内进行矿产开采作业，能够保证较好的出矿率，具有较大的生产能力。这一方法的缺点就是进行回采工作具有较大的贫化面积，从而在进行爆破、凿岩时需要有较高的技术及工艺，第三，如果碰到矿体不稳固的矿区，容易出现冒顶现象，影响下一步矿房的回采工作。

2.5 分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿法

这一方法也是在开采过程中沿走向布置的技术，通过布置两条进路先对下盘矿体进行开采，第一期进路采用胶结充填技术，然后再进行下一进路的开采工作，在当前的矿产资源开采过程中具有较大范围的应用，这一采矿方法与其他方法相比来说较为简单，需要投入的人力、物力、财力较少，具有较大的生产能力，具有较高的生产效率，不需要大量的人员进行大范围的井下工作，能够极大程度地保证开采人员的生命健康安全。然而这一方法也有一定的缺点，那就是在开采过程中贫化损失率较大，因此在资源回收上效果不佳。其次，采用胶结充填技术，必须要严格保证充填材料以及充填体的质量。采用此项方法也需要裸露大范围的面积，对地表环境的保护难以达到较好的效果。

3 黄金矿山充填采矿法未来发展趋势

我国的矿产资源开采行业未来还有很长一段时间的道路要走，因此必须时刻保持良好的发展计划，结合社会发展以及经济发展趋势，不断调整技术手段以及开采方法。社会主义现代化事业的发展使得当前矿产资源开采总量不断增加，以满足人们的生活需要和社会发展需求。矿产资源开采涉及到的因素众多，环境、气候、地理位置、岩石都容易对开采工作造成一定的影响，因此也对充填技术提出了越来越多的要求。在未来很长一段时间之内，相关工作人员必须要加强研究和创新，不断研究更加科学合理的充填采矿方法，以求能够在保障生态环境平衡发展的同时促进矿产企业的工作效率[3,4]。