地下金属矿山充填采矿技术研究与应用

苏大峰

摘要：地下金属矿山充填采矿技术是指在地下金属矿山采矿完成后，用矿渣、尾矿、水泥等填充材料填充掉原先的矿体，形成一个稳定的逐步上升的垫层用以支撑地表或地下的建筑工程的基础或其他用途。随着国家经济的迅速发展，矿产资源的开采量也在不断增加，同时矿藏的储量也逐渐减少，使得矿山采矿技术在日益发展的同时，必须寻找新的技术手段和方法以更好地利用矿产资源。在城市化进程中，矿山工程的建设面积往往需要扩大，因此需要一种新的技术手段以支撑地表或地下的建筑工程的基础或其他用途。采矿过程中会产生许多工业废料和矿尾渣，这些废料和渣泥如果不经过处理和填充，会对环境造成很大的危害。地下金属矿山充填采矿技术可以将这些废料和渣泥充填入矿井中，达到环境保护和资源再利用的双重目的。地下金属矿山充填采矿技术的应用已逐渐成为国内外矿山重要的综合治理方案之一，该技术具有对资源利用、环境保护和工程建设的积极意义，基于此，文章从充填采矿技术的优势出发，提出了地下金属矿山充填采矿技术的应用对策。

关键词：地下金属矿山；充填采矿技术；应用

一、引言

我国的矿产资源相对比较丰富，随着需求的不断增加，开采的技术手段也在不断的优化，先进的开采技术能够更好的节约矿产开采的成本，同时提高矿产资源的利用效率；但是，在进行资源开采的过程中，会遇到一定的污染物质，会对环境造成一定的影响和破坏，基于此，充填采矿技术的应用就比较具有优势。充填采矿技术能够很好的避免在矿产资源开发时遇到的安全问题，更好的确保矿山工作高质量的开展[1]。充填采矿技术的优点在于，可以减少采矿需要的开挖面积，降低对环境的污染，化废为宝，保护地面建筑等，同时也可以提高采矿的效率，促进安全生产。但是，也存在一定的缺点，比如需要较大的充填材料和充填等相关成本。因此，在应用中，我们还应该要深入进一步的研究。

二、充填采矿技术

充填采矿技术是一种将矿山废料或其他填充材料充填到地下或地上空洞中的采矿方法，以提高采矿效率、减少对环境的污染、保护地面建筑等。充填采矿技术主要有如下几种类型：

第一种：填充式采矿。将采出的矿石留出部分或全部矿体空间，并在其内部充填一定程度的矿渣、砂石、水泥等材料，以支撑地面或地下建筑物，提高采取效率。第二种：混合充填。在采矿和填充过程中，先将部分矿石采出，再在被采掉的地方充填一定程度的废石或其他填充材料，并使用水泥等材料加固混凝土，以达到填充更多的矿物，并保持地下的稳定。第三种：表面充填。对于开放式矿山，也可以在地面对开采区进行充填，避免资源的浪费，减少对生态环境的破坏。

三、充填采矿技术的优势

（一）采矿回采率高

充填采矿主要是在矿井的顶板或者是周边的地区设置一个压顶支护，避免么出现冒顶片帮的情况，能够很好的解决传统采矿技术中的问题，减少安全事故的发生，同时也能够很好的提高采矿的回采率[2]。采矿回采率是指矿石的采取和回收量之比，而在充填采矿中，充填采矿技术可以最大限度地回收矿体，在传统采矿方法中，由于随着深度的增加和采挖隧道的扩大，回采率很低，通常在20%到40%之间。而充填采矿技术可以最大化利用废弃渣土和杂质来填充采空区，使采矿回采率达到90%以上。通过提高回采率，可以极大地提高矿产资源的利用率，同时减少对环境损害和浪费。另外，因为充填采矿的破坏性较小，所以能够很好的提高矿山的使用寿命，随着矿山的逐渐开采及地表的下降，随着矿床变浅，传统采矿方法面临更高的成本和更严格的环境问题。而采用充填采矿技术，可以将旧的开采区以及被充填的废料再次开采，延长矿山的使用寿命，并提高矿山的采取效率。

（二）采矿作业成本低

充填采矿技术可以最大化地回收矿体，利用渣土和石子等废弃材料填充采空区，应用于可采区域相对较小，开采采面数也相对较少。因此，能够有效地降低采矿的工程量和总成本，减少占用土地和对环境的影响。另外，相较于传统采矿方法，充填采矿技术不需要大量的采掘设备和大规模矿山工程，投资相对较低。在采矿作业过程中，不需耗用很大量的水和电力，能源成本也大大的降低。充填采矿技术中采矿作业成本低的优势在于采矿工程量相对较少、能源成本降低、设备投资成本低、回收率高等方面，所以充填采矿技术成本低并且高效，在未来将会有越来越多的矿山开始采用此技术来降低采矿成本和减少环境污染。

四、充填采矿技术的应用改进对策

（一）科学选择充填采矿的填充材料

充填采矿技术的应用需要选择合适的填充材料，以确保采矿过程的高效、安全和环保。首先，填充材料需要在矿区附近可得到，并且价格相对合理。考虑到经济和运输成本，最好选择当地产的或附近产的且质量保证的自然材料，比如岩屑、砾石、沙子、淤泥等。同时，还可以考虑利用其他行业产生的废弃渣土回收利用。其次，填充材料应该具有足够的机械强度，能够承受采矿过程中的冲击、挤压和扰动，不会因为长时间期间的自然衰减和较大荷载而破坏。考虑到材料的耐久性，需要在实验室条件下测试不同填充材料的物理力学性质及其稳定性。最后，填充材料应具有合适的流动性、黏度和均匀性，以便在采矿过程中顺畅地流入启动式导向点、采场和回采空间

[3]。考虑到均匀性，需要在实验室条件下测试材料的流变性和抗流变性。考虑到以上因素，可以综合分析各种填充材料的优缺点和适用情况，选择可行性最高的的填充材料，以确保充填采矿技术能够高效、安全地运行。

（二）加强充填采矿的自动化水平

加强充填采矿的自动化水平可以提高采矿效率、降低成本，同时还可以提高生产安全性和环境友好性。首先，可以采用物联网技术。通过传感器、通信设备和控制系统等技术，实现对充填采矿系统的数据采集、分析和控制。采用物联网技术可以实时监测系统的运行状况，及时发现异常情况并进行控制，提高了生产效率和生产安全性。其次，还可以应用自动控制技术。利用计算机技术和控制算法，将充填采矿系统的各个单元进行联动控制，实现全过程自动化控制。比如，自动化控制填充站的材料流量、材料比例、坍落度，确保填充材料的均匀质量和稳定性。另外，还可以采用机器视觉技术。通过光电探头进行数据采集，通过计算机进行成像处理，实现对采矿和填充流程的自动化监测和控制。通过机器视觉技术可以实时监测采矿和填充的情况，确保采矿和填充的高效和准确性。总之，在设计和规划充填采矿系统时，应该优先考虑自动化水平，从而采取相应的措施，使系统能够更好地适应自动化操作，从而提高整个生产过程的自动化水平。

（三）实现环保化的开采

环境问题是我们需要重点关注的问题，我们要加强对环境的保护，才能够更好的提高矿山开采的效率。可以采用非有毒、无害的填充材料。为避免填充材料可能对地下水质造成的污染，可以采用一些无机填充材料，如砂、砾石、灰渣、建筑垃圾等，在使用前需要对填充材料进行检测和筛选，确保填充材料的安全性和环保性。另外，在充填液注入前和注入完成后，应同时进行地下水位监测，确认盛放充填液量和流动轨迹情况，避免充填材料渗透至地下水域，造成浸染和污染。

五、总结

当前，人们日益重视可持续发展，这种理念已经融入到各行业中。在这种背景下，推广绿色采矿技术得到了广泛关注，其中充填采矿技术成为解决地面下沉等问题的重要手段，也是保护自然环境的有效途径。得益于国家和政府的支持，充填采矿工作已经智能化、标准化，并且在缓解地表压力、促进资源循环利用等方面取得了卓越成效。因此，对各类企业和整个社会而言，充填采矿技术都有着重要的意义。

参考文献：

[1] 吴卫民 , 耿爱朋 . 地下金属矿山的充填采矿技术研究 [J]. 中国金属通报 , 2020(2): 33-34.

[2] 崔忠贵 . 地下金属矿山的充填采矿技术研究[J]. 科学大众：科学教育 , 2019(3): 201.

[3] 舒渊 . 地下金属矿山的充填采矿技术研究 [J]. 世界有色金属 , 2019(4): 68-70.

作者简介：苏大峰 1978.06.27 男 山东、枣庄 汉 本科 中级 陕西中鲁宏峰建设工程有限公司 研究方向:采矿工程