充填采矿技术应用发展及存在问题研究

2021-08-01张琳琳马苏龙文皓亮

中国金属通报 2021年3期

关键词：矿区矿山设备

张琳琳，马苏龙，伍晨，文皓亮

（金川集团股份有限公司，甘肃金昌 737100）

在我国采矿企业进行采矿操作的过程中，随着多种采矿技术的应用，很多工作人员在进行工作的过程中都意识到了充填采矿技术相对于其他采矿技术而言有着回采率更高、环境保护效果更好的特点。因此，很多工作人员在进行采矿的过程中，都会针对这种技术进行应用。

1 充填采矿技术的概念与特点

1.1 充填采矿技术的概念

所谓充填采矿技术，就是指在进行采矿的过程中，不再沿用传统的采矿技术，而是在进行矿区回采的过程中，就将填充材料不断地向采矿区内部运回，并加以填充。通过这样的方式，就能够保证回采作业的安全性能够得到极大的提升，充填采矿技术同样是一种人工支护采矿方式[1]。

1.2 充填采矿技术的特点

在进行采矿的过程中，由于充填采矿技术在进行回采作业的时候，拥有充填体的保护，因此安全性较高，并且在新型回填的过程中同时进行填充材料的运输。因此，这一方法也不认为是一种在众多采矿技术中能够兼顾安全性与效率性的方式。充填采矿最显著的特点就是其安全性较高，因为在进行采矿的过程中回采时对于矿区的有效保护，因此，能够避免许多由于采矿而引起的地质灾害发生，也就从根本上避免了由于各种地质灾害发生而引发的安全性问题。其次，在进行充填采矿技术应用的过程中，其工作效率要比普通的采矿技术更高，这是因为在进行充填采矿技术应用的过程中，充填采矿技术，能够有效地提升矿产的回采率，并且也提升了对矿物质的利用率。第三，在进行充填采矿技术应用的过程中，由于充填采矿具有较高的效率性，采矿效率的提升必然会达成经济效益的提升，另外，在进行充填采矿技术应用的过程中，填充材料的高效使用也可以有效地进行成本节约，这也就进一步的提升了采矿过程中的经济效益[2]。最后，在进行充填采矿技术应用的过程中，工作人员多数会使用高能材料进行对于矿山的填充，由于填充，也极大地降低了地质灾害发生的可能性，因此具有一定的环境保护作用。

2 充填采矿技术应用过程中存在的问题

2.1 进行技术选择过程中的问题

在进行充填采矿技术应用的过程中，需要注意进行技术选择时，应当因地制宜。也就是说在进行技术选择时，应当根据矿区的具体情况来进行技术的选择与应用，如果仅凭借个人经验，脱离矿区实际进行技术选择很有可能会导致采矿效率低下的情况发生[3]。例如，在稳固矿岩区域进行采矿，如果应用充填采矿技术，那么就需要采用高水材料或是为砂作为填充体，只有这样才能够保证回填的效果较好。但很多企业在进行充填采矿技术应用的过程中，为了进行成本上的节约，盲目的选择了废石进行矿山的回填，这直接导致的矿区的生产效率大大的降低。

想要针对这种情况进行解决，首先需要在进行矿山开采前派遣专业的工作人员前往矿区进行实地考察，并根据考察的结果进行分析与研究。以企业的实际情况为基础，矿区的实际情况为依据，完成对于采矿技术的选择，通过这样的方式使采矿技术能够最大限度的契合矿区的实际情况。另外，在企业进行运行的过程中，也需要及时的针对采矿人员进行相应的工作培训。通过工作培训的方式，使采矿人员的综合素养能够得到一定的提升，企业还可以通过定期的资格考试以及技术知识考试等方式针对采矿人员的综合素养进行考验，通过这样的方式来提升矿区工作虽然的整体素质。

2.2 填充材料研发问题

想要进行充填采矿技术的应用，就必须要针对填充材料进行相应的研究。在采矿企业进行采矿的过程中，不可能只在一个区域，或是某几个区域进行采矿操作。由于企业的采矿区域较广，各个区域内部的结构与地貌都有着较大的差异，因此，在企业进行采矿过程中，不可能只应用一种填充材料来进行矿山的回填。并且在目前其技术都在不断发展的前提下，我国进行矿产太极与开发的过程中对于充填采矿技术应用过程中的填充材料的整体要求也在不断的进行着提高[4]。但是很多采矿企业在进行采矿的过程中，对于填充材料仍然没有进行相应的改革与创新，一直处在满足现状的阶段。他们在进行采矿的过程中，往往认为只需要能够完成回填这一操作就可以了，至于填充材料的好坏，并不在他们考虑的范围内，因此，这些企业并不愿意进行新型材料的研发。

对于这种情况的解决方式就是必须要使这些企业进行新型填充材料的研发与推广。目前在我国充填采矿技术应用的过程中，对于填充材料的需求逐渐向着高强度，低成本的方向前进。最近，由于人民群众环保意识的上升，还需要填充材料，具有一定的环保性，或是对于环境改善较为友好。此外，在填充材料的性能方面，也需要保证填充材料的抗压性，压缩性。在具体的实际操作中，企业在进行充填采矿技术应用的过程中，应当选择高水性质的填充材料进行矿山的回填，通过这样的方式能够有效的避免地下污染。另外，采用这种填充材料进行矿山回填，还能够降低填充材料的运输成本，在保证环保效益的同时，也能够最大限度上的维护企业的经济效益。

2.3 矿区管理制度的问题

目前，我国许多采矿企业在技术与设备上都较为完善，通过对于技术与设备上的完善，能够完成企业所需要完成的采矿任务。但是，在采矿企业内部，对于人员管理，设备管理以及技术管理等方面却没有进行完善的制度上的建立。甚至有一些企业在进行制度建立的过程中仅仅只针对考勤制度、工资制度进行了简要的建立，这也就导致了很多采矿企业在进行矿区采矿的过程中，管理流于形式，由于没有相应的规章制度，进行有效的约束，也导致了这部分企业在进行矿区采矿的过程中，工作人员经常有操作不规范的情况出现，导致了危险系数与生产成本的提升，不利于企业的发展。

针对这种情况，采矿企业必须要将管理制度进行完善，并建立起严格的规章制度。保持对于等会过程中的操作规范、采矿的速度、采矿石设备操作的规范方式以及充填采矿技术应用过程中的填充材料的质量进行相应的要求，这样的方式能够最大程度上避免由于技术失误、材料把控不过关以及人员素质不到位而造成的损失。

3 充填采矿技术应用的发展

3.1 进行采矿工艺的改革与创新

在进行采矿的过程中，想要针对充填采矿技术进行应用，首先就需要将矿山采矿技术与矿床开采技术的条件以及矿山的整体特点相结合，通过这样的方式来保证充填采矿技术能够应用于不同状态的矿山。

例如，在进行采矿的过程中，如果需要开采的是缓倾斜极薄矿脉（如图1），那么工作人员在进行采矿的过程中，就可以采用矿盐分掘的方式进行矿山开采，针对进行矿山开采过程中出现的废弃石块，可以将它们抛掷充填空区，通过这样的方式完成对于缓倾斜极薄矿脉的开采。

图1 极薄矿脉

但是当采矿队伍进行矿岩较为稳固的矿脉的开采的过程中，就不能够再采用进行缓倾斜极薄矿脉开采过程中所采用的削壁填充采矿法以及暴力运矿采矿法，而需要根据实际的矿山情况进行开采。例如采矿人员可以采用镂空区用尾砂胶结块石胶结或高水材料进行填充的方式进行采矿。也就是我们经常提到的阶段连续回采，快速填充采矿技术。这样的技术应用于矿岩较为稳固的矿体开发过程中，能够有效的增大采矿效率，并且降低采矿企业在进行采矿过程中可能出现的成本，同时在进行采矿的过程中，还针对采空区进行了相应的处理。

另外，在工作人员进行采矿场地设计时，必须要针对多种情况进行综合考虑。这是因为采场设计与充填采矿技术应用后的质量高低息息相关。目前很多采场在进行设计的过程中，都采用了几何形状的设计方案。这种方案之所以被广泛的应用，通常情况下是为了能够有效地适应矿山生产的整体要求，并且从最大限度上保证矿山生产过程中的交通较为便利、通达。而填充材料的质量以及充放点是否方便，却没有放在采场设计的考虑范围内。在进行矿山采矿的过程中，一旦填充材料出现了离开浆体供给管路或是车辆铲斗，那么填充材料的质量就无法再受到矿山工作人员的控制。因此，在进行充填采矿技术应用的过程中充放点位置将会极大的影响到充填材料的分凝度情况。因此，在进行充填采矿技术应用与发展的过程中，必须要针对采矿过程中的工艺进行改革与创新，通过这样的方式来保证采矿技术能够更好地服务于企业进行采矿的过程。

3.2 针对新型填充材料进行研制

目前，在我国应用充填采矿技术的采矿作业过程中，很多充填材料都不能够满足充填采矿技术的相关需求，应用了这些充填材料，很容易导致采矿效果降低，因此想要针对充填采矿技术的应用进行发展。充填材料的物理特性包含了孔隙率、粒度、级配、抗压抗剪力学强度等等方面，充填材料的物理力学特征取决于骨料的成分，以及骨料的结构。它能够直接影响填充体的强度，也就间接影响了采场的稳定性，这是在应用充填采矿技术过程中必须要进行的材料基本性能研究。因此，只要是在进行采矿过程中应用了这一技术的国家，就必须要针对这一方面进行一定研究。

例如，如果在进行矿山回填的过程中，采用高水材料进行回填，那就可以使用全尾砂，丰田体固结的速度较快，也不会出现重力水排出的情况。因此能够有效的完成保护环境，降低环境污染的作用。但是这种材料强度不高，且材料的成本价格很高，在进行使用的过程中，仍然存在着较大的缺点与不足，依然有着非常大的改进空间。因此不仅可以针对充填采矿技术进行发展，还可以从填充材料的研制与研发入手。

3.3 针对矿山填充设备进行研发

在应用充填采矿技术的过程中，矿山填充设备的自动化程度以及填充速度的高低能够直接针对矿山的工作效率进行影响。目前我国的矿山填充设备普遍存在着技术性能较差，在进行工作的过程中稳定性较低的情况，这些情况都极大地制约了充填采矿技术的发展。因此，必须要针对矿山填充设备进行研制与研发，通过这样的方式能够有效的提升矿山充填自动控制与自动化的水平，进而使充填采矿技术得到应有的发展。

在进行设备研制的过程中，工作人员应当针对高效浓密设备进行研制与研发，通过这样的方式保障高浓度全尾矿浆的制备总量，并且在进行设备研发的过程中，还需要针对矿山填充设备在运转过程中的磨损程度尽可能的降低，改善输送管易堵塞的现象，并通过设备的研发建立真正意义上的自动控制系统，从而推进充填采矿技术的发展。