金属矿山充填采矿方法研究

高银龙

摘 要：当前，随着世界科学技术的发展，采矿设备和工艺技术也获得了快速的发展，采矿方法和采矿机械出现了较大变化，趋于自动化、机械化以及高效率方向发展。在选择采矿方法上，目标决策法、模糊数学法以及专家系统法获得了有效应用，促使采矿作业更加趋于合理、经济、高效以及安全。

　　 关键词：金属矿山 充填采矿法 发展方向 趋势

1 地下金属矿山采矿技术进展

1.1充填采矿技术。充填采矿技术的特点为设备大型化、生产机械化，其体现在出矿、支护以及落矿等方面，在该技术的研究进展中，胶结技术获得迅速发展，在回采方法方面，逐渐实现了大孔落矿，充填系统也逐渐趋于自动化和信息化。当前，我国的充填采矿技术已经达到了国际先进水平，回采胶结采矿法的试验成功，更是标志着采矿技术迈入全新的阶段，采矿强度获得大幅度提升。

1.2空场采矿技术。根据相关调查统计显示，我国40%的矿床都采用空场采矿技术，其矿产总量占总产量的50%以上。空场采矿技术需要使用大量的运输设备，当前，该技术在实践研究中其开采强度更大，爆破技术也不断完善和优化，采矿尺寸逐渐增大。

1.3采矿机械设备。采矿机械设备是矿山生产的重要支撑，当前，西方发达国家都加大对采矿设备研究，例如运输设备、开采设备以及装矿设备等，所有主要设备和辅助设备都实现了自动化以及无轨化，并且趋于大型化和信息化方向发展。新时期下，我国在采矿机械设备的研制上也投入了大量的人力和财力资源，机械设备也逐渐向自动化、液压化、大型化以及无轨化方向迈进，先后开发了多种胶轮辅助车、凿岩台车、地下钻机和液压钻车。

2 地下金属矿山采矿技术的主要研究方向

2.1尾砂填充技术。当前，在开采矿产资源中，会对生态环境带来不同程度的破坏，例如开采行为会导致采空区出现地表位移或者塌陷，进而诱发自然灾害和生态污染，危及国家和人民的财产以及生命安全。尾砂填充技术可以预防地表危害，缓解以及避免开采行为对生态环境造成的破坏。从我国采矿技术现状分析，尾砂充填技术已经获得了大范围的应用，工艺设备也逐渐趋于现代化，但是关键设备例如柱塞泵、强力搅拌机以及脱水设备依然与发达国家存在差距，需要相关企业和从业人员在生产实践中不断加强开发和改进。

2.2采矿工艺更新。采矿工艺的合理性以及先进性与采矿效率和安全性具有直接关系，在更新和优化采矿工艺中，需要以提升生产能力、降低采矿贫损为目标，对强制崩落技术、自然崩落技术、深孔大直径采矿技术、分段采矿技术进行研究，使其成为低损失、低贫化、低成本以及高效率的采矿方法。

2.3研究矿山设备。先进而安全性较高的矿山设备，是采矿作业的机械支撑，其与采矿效率具有直接关系，当前我国矿山设备处于世界先进水平，但是在生产实践中依然需要加强研究和开发，研制全液压机具、大孔穿爆高效率设备以及井巷钻进设备等。通过研制高效率、安全的矿山设备，可以实现生产自动化、高效化和无轨化。同时，针对大型采矿设备，要加强自动化、遥控化以及高效率研究，进而提升设备的信息化和数字化水平。

2.4索取范围研究。随着金属矿产的不断利用和开发，易开采的矿体资源逐渐减少，对我国金属能源利用带来了负面影响。针对这一现状，要加强索取范围研究，尤其要针对难采矿床和复杂地质的采矿技术开展研究，提升资源回收效率。例如针对老矿山、松软矿床以及深井矿体的采矿研究等。

2.5填充工艺研究。填充采矿技术作为当前环保效果好、安全性强以及生产效率高的采矿技术，其在我国拥有巨大的推广前景，对填充工艺进行研究，有助于推动我国金属采矿行业的发展。但是当前，我国所研制的填充速凝材料，其具有易风化、成本高等劣势，为填充技术的推广应用带来了制约。因此，我国需要加强对填充工艺的研究，不断研制填充新材料、新设备和新工艺，实现采矿生产自动化以及生态化。

2.6应用信息技术。在信息时代下，数字技术和信息技术已经在各个行业、各个领域实现了广泛的应用，在采矿生产中应用信息技术，可以提升矿山管理水平和生产效率。例如应用无线通讯技术、监控技术和远距离遥控技术，可以完成对采矿作业的改进和优化，对促进行业的信息化发展具有积极意义。

3金属矿山填充采矿发展趋势

　　3.1向无轨机械化和回采连续化趋势发展

　　 这将区别于传统的、效率极低的充填工艺。现代充填采矿技术已然发展成为一种高效率的采矿工艺，特别是斜坡道和差异化无轨采掘设备的应用，打开了井下作业的新篇章，形成了彻底的变革，这不仅从根本上修复完善了矿业工人艰苦的劳动条件，还全面提高了采场的生产能力和效率。

　　 3.2向应用创新型充填材料趋势发展

　　 矿山充填材料一般为主骨料和胶结剂两部分，其中，主骨料大多来源于廉价的物料，只进行了初步的破碎加工;而胶结剂大多来源于普通硅酸盐水泥或者矿渣水泥，有的还掺杂了少许石灰、粉煤灰、赤泥等。而应用胶结充填采矿法采矿将全面提高开采回采率，例如：安徽金安矿业草楼铁矿就是典型的应用胶结充填采矿法进行采矿的，这有效的提高了开采回采率。从2008年到2011年，该矿共节约矿石量达102万吨之多。

　　 3.3向现场连续监测与预报趋势发展

　　 一般应用充填采矿法的均为普遍的矿山，我们比较注重研究此类方法对充填体的作用及充填体对采场周围岩壁稳定性的影响。一般来说，具备条件的矿山会经常性地联合科研院校进行各类试验研究，这为向现场连续监测与预报方向发展奠定了坚实基础，一般来说，这类研究主要通过原岩应力测量和矿岩的物理力学性质等物理专业检测，检测在井下采场充填体中上下盘围岩中埋设的各种应力，并且通过应变仪器真实测量相关参数，并将参数输入固有数学模型进行演算，从而得到相应结论。

　　 3.4充填设施仪器更新换代进程逐步加快趋势

　　 在充填设施中，最为关键的是充填料贮仓的作用。一般来说，立式贮仓贮存湿法主要用于处理该技术所产出的分级尾砂、全尾砂，这对制备形成品质较高的充填料十分关键。为了提升效率，应加快充填设施仪器的更新换代，如针对现在广泛得到应用的立式贮仓，进行有效的分析及评价，综合设计开发利用无搅拌器重力排放充填料贮仓，这种设计对浆体充填系统和膏体充填系统都有极为重要的作用。

　　 3.5充填模式向全生态化、无公害化发展趋势

　　 采矿工业在为人类生产生活提供原材料的同时也排放了大量的废料到自然环境中。目前有效解决这类环境问题的方法即是将矿山废料进行资源化再利用。充填模式的生态化即是要将矿山的每个工序看作一个完整的整体，并且通过对矿山的充填，实现固体废弃物的资源化、无公害化，从而大规模地减少矿山固体废弃物的排放，从源头上和根本上解决矿山生态的问题。未来的将会流行的充填模式必须要以低成本、高效率、高可靠性的充填技术为支撑和核心，在这样的充填模式下，才能有效实现经济平衡并获取新增效益，并同时实现最小固体废弃物排放量，甚至达到零排放的标准。

　　 参考文献

　　 [1] 刘兴华，刘晓辉.上向进路充填采矿法充填配比优化研究[J].中国矿山工程，2014（3）：1-4.

　　 [2] 刘方.金属矿山地下采矿方法选择系统[D].武汉理工大学，2011.

　　 [3] 王湘桂，唐开元.矿山充填采矿法综述[J].矿业快报，2008（12）：1-5.