地下金属矿山充填采矿技术分析

熊菊根

摘要：随着国家经济与社会的迅速发展，对各类金属矿的需求日益增长，各类金属矿的地下开发项目日益增多，对金属矿的开采提出了更高的要求。在矿山项目中，合理运用充填开采技术，既能提高矿山开采的效率，又能提高矿山开采的安全性。因此，作者拟就地下金属矿开采中的充填开采技术进行探讨，以期对推动国内金属矿开采事业的发展，有所裨益。

关键词：地下金属矿山；充填采矿技术；探索

前言

随着我国经济的快速发展，为更好地贯彻可持续发展的要求，解决各类矿产资源浪费问题，必须加大对绿色采矿技术的研究力度，采用充填开采技术，可有效解决常规开采中地面塌陷问题，减少开采过程对环境的污染，提高各类资源的利用率。同时，合理地利用充填开采技术，也是对矿产资源的一种有效保护。

1、充填采矿技术

充填采矿技术是一种用采矿废物或其他充填材料充填地下或地上洞穴以提高采矿效率、减少环境污染和保护地表建筑物的采矿方法。回填采矿技术主要有几种类型：

第一种：填充式采矿。在开采出来的矿石中，留出一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，来支撑地面或地下结构，提高采取效率。第二种：混合充填。在开采和填充的过程中，首先要将一部分矿石开采出来，然后在被开采出来的地方充填一定数量的废石或其他填充材料，并利用水泥等材料对混凝土进行加强，以实现更多的矿物的填充，并维持地下的稳定。第三种：表面充填。对于露天矿山，也可以在地面上填充矿区，以避免资源浪费，减少对生态环境的破坏。

2、影响矿产开采技术的因素分析

2.1开采矿山的环境条件

在进行采矿之前，首先要考虑的就是当地的地质条件。地质条件的稳定性是决定采矿的一个重要因素，比如：是否允许大面积的坍塌、坍塌的范围是否允许大范围的使用、埋藏深度的地压承受能力等。其次，还要根据矿石本身的情况，比如：对于价格相对便宜的铁矿石，可以采用崩落的方法，这样可以减少开采费用；在稀有金属矿的采掘中，为降低采掘损失，可采用充填采掘方法。矿层间厚度也是需要考虑的因素之一，因为矿层间厚度决定了矿石的沉积方式，矿层间倾角决定了矿石运输方式。

在进行采矿时，所采用的技术方式，除了要考虑到当地的采矿环境之外，还需要对所采用的设备和材料进行全面的研究，比如：根据矿井的规模，应选用相适应的设备。同时，也要对技术的管理水平进行考量，比如：在对中小矿山进行采矿时，首先要保证采矿方法的简单性，便于采矿过程中的管理。

2.2地应力的实际状态

地应力是影响采矿的主要因素之一，也是采矿方法选择的基础，应针对不同区域的地应力状况，选择最适宜的采矿方法。与此同时，地应力的状况也会对采矿过程中矿井的巷道位置的选择、开采断面的横截面面积的大小、矿石的存放区域以及采矿的顺序和时间等产生影响。在对矿区内部的应力状况进行了详细的调查之后，还能够确定在安全的区域内进行建设，从而达到最大程度的采煤，从而有效地提高经济效益。

2.3开采技术是否符合经济指标要求

在采矿活动中，经常会出现一些特定的经济指标，这些经济指标主要是指对采矿活动成本计算有一定的影响。经济指标的高低直接影响到有关企业的经营，而且根据不同的经济指标所选择的采矿方法也不尽相同。开采出来的矿石的利用率和消耗率，开采过程中的生产效率，工人和设备的效率，以及矿石运输的消耗，都是影响这些经济指数的重要因素。

3、充填采矿技术的应用改进对策

3.1进行多管点下料，降低充填无料利息率

在大多数情况下，考虑到矿山坡度和面积等因素，金属矿充填通常选择单点切割，但这种方法会导致充填材料分离。其中，分离现象的边界标准主要有两种类型。一种是充填物进入的部分大于15m2，另一种是采空区面积过大，大于80m2。这两个标准是确保填充材料不被挤压或变形的上限。如果超过这两个上限，肯定会对填筑工作产生巨大影响。因此，企业可以将单点切割方法优化为多管填充方法，这意味着一根管道有多个切割点，可以缓解填充材料分离的问题。

3.2注重低贫损开采

采用充填采矿技术可以有效回收矿柱和矿石，提高地下矿山的开采质量，达到低贫低损开采的目的。充填采矿技术不仅节约了资源，而且保护了目前无法开采的矿产，从而实现了对自然资源的科学保护。其中，应用效果最明显的是全尾矿充填。这种方法的使用不仅满足了填料的硬度标准，而且可以将未使用的全尾矿重新放置在地下，防止了尾矿储存不当造成的环境污染，为企业节省了资金成本。由此可见，全尾矿充填技术的发展前景是光明的，很可能成为未来地下金属矿山充填采矿的研究课题之一。

判断这种充填方法的质量有三个标准：首先，工厂选择的全尾矿充填效率必须高；其次，填料浆强度符合标准，材料均匀，不需要额外的脱水工作；三是灌装成本低，灌装设备大多国产，灌装系统投资少。综合上述三点，高浓度的自动输送全尾砂胶结的充填技术是最佳选择，但是，这种方法也有其缺陷，即，在充填过程中，由于作业量太大，泥浆不能自流输送。要想解决这个问题，必须对全尾砂工艺进行深层次创新，尽量多使用活化搅拌高浓度或中浓度的单浆来输送全尾砂填充。这两种浓度的全尾砂是未来有关技术发展的一个趋势，但是，这两种方法都还存在着一些缺点和缺点，还有待于有关部门进一步的研究与探讨。

3.3实现开采的环保化

随着经济的快速发展，环境问题已成为全球关注的焦点。许多发达国家已经采取了一系列治理措施来解决这一现象，明确了工业废物的排放标准。在各级政府的严格监督下，中国已经停产，整顿了许多低品位矿山。通过先覆盖后绿化，加强了环境保护，并加强了对采矿过程中产生的废气和固体物质的管理制度。

采用尾砂充填技术，能有效地保护矿区生态环境，取得预期的治理效果。在提高我国采矿深度的同时，还需要提高矿石回收率，适当提高充填采矿法的利用率，注意保护生态环境，从而提高采矿工作的实际效率。提高深层充填和分段充填，要加大高浓度全尾状胶结充填、泵送膏状胶结充填等技术的推广力度，推进充填材料的改革创新。

3.4综合开采深部矿床，不断完善崩落采矿法

随着社会的不断进步和人民经济需求的不断增加，中国加大了矿产资源开采力度，导致地表资源大幅减少，各种矿产资源枯竭。因此，需要采取相应的措施进行维护。首先，中国可以对矿床开采进行深入研究，减少采矿工作对环境的危害，有效控制地压、温度等因素。在深作业环境中，应始终注意通风，避免发生安全事故。其次，提高冒顶开采方法的使用效率。事实上，传统的采矿工作已经与崩落采矿法相结合，这表明崩落采矿法具有非常重要的地位。在地下开采中大规模使用阶段自然崩落法和阶段强制崩落法可以有效地实现发展目标。

3.5创新采矿工艺

有关工作人员可根据采场的实际情况，结合矿床的条件，矿体的特性，对充填采矿工艺进行革新。比如，对有倾角的矿脉，可以采用废石和分层开采的方式，使其在空洞中得到充填；对于较厚、较大的矿石，可采用高水性物质等来填充。这种区别对待的主要目标是为了降低成本，提高效率。

3.6开发填充材料

合适、优质的充填材料是地下采矿工作顺利进行的关键。目前最常用的填充材料是高含水量材料，其特点是快速凝聚，排水通畅，可以防止对地下环境的污染，在一定程度上节省了相关成本。然而，它的缺点也相当突出，尤其是它的物理性能较差。因此，相关企业应不断探索创新，改进填充材料，选择性价比更高的材料替代高水性材料。

3.7创新填充设备

当前，我国矿山充填开采大多采用人工作业，机械化水平不高，这对矿山的正常开采造成了一定的影响。所以，每个企业都应该结合自身的实际，开发出具有高度自动化和高机械化的生产设备，如：盘式过滤机、真空过滤机、陶瓷过滤机、高效浓密机等。与此同时，要继续采用新技术、新设备和新方法，加快新技术的推广应用，努力实现以废制废、变废为宝、综合利用，形成一个良性循环，实现清洁生产，提高经济效益。

总结

当前，人们越来越重视可持续发展，这一概念已融入各个行业。在这种背景下，推广绿色采矿技术受到了广泛关注，充填采矿技术成为解决地面沉降等问题的重要手段和保护自然环境的有效途径。在国家和政府的支持下，充填采矿工作实现了智能化、规范化，在缓解地表压力、促进资源循环利用方面取得了突出成效。因此，对于各类企业和整个社会而言，充填采矿技术具有重要意义。

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