金屬礦山充填采礦方法

摘 要：隨著科學技術的發展，金屬礦山采礦的方法也得到進步，安全性能好、對生態環境破壞性小及回采率較其他方法高的充填采礦方法得到了廣泛的關注。值得一提的是，國家安全監管總局安監總局2014年也特別要求將金屬礦山充填采礦的方法進行推廣。該文主要介紹了幾種主要的充填采礦法，并將結合各個方法的優缺點，調研礦山的實際情況，簡要分析了該方法今后的發展方向，主要包括趨于回采連續化和無軌機械化發展、向應用新型充填材料方向發展、向現場連續監測與預報方向發展、充填設施儀器更新換代進程加快、充填模式向生態化和無公害化發展。

關鍵詞：金屬礦山 充填采礦法 發展方向 趨勢

中圖分類號：TD853.34 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）01（b）-0251-01

1 充填采礦法

國家安全監管總局安監總局2014年發布通知，要求嚴防中毒窒息、火災、透水等十類非煤礦山生產安全事故。通知特別要求大力推廣充填采礦法，對于新建地下礦山，要首選充填采礦法，確實不能采用的還要經過設計單位或專家論證，出具相關論證材料。一般來說，充填采礦法指的是在礦產資源的地下開采過程中，通過一邊推進回采工作面，一邊逐漸用具有一定物理學性能的填充材料充填采空區的采礦方法，個別情況下為了維護采空區還需使用支架和充填料進行配合。總的來說，對采空區進行充填其目的在于通過這種方法盡可能地避免采礦過程中產生的安全隱患，例如充填體進行的地壓管理能地表下沉及圍巖崩落等情況的發生，可以為回采提供更加安全、更加便利條件。充填采礦法的優點是適應性相對較強、安全性高、回采率高，并能有效保護地表等。它的缺點是工藝較為復雜、成本投入較高、勞動生產率較低。

2 充填采礦法的分類

按照礦塊結構與回采工作面推進方向，充填采礦法可分為上向分層法、下向分層法、單層充填法和分采法；充填采礦法按照所采用的充填料和輸出方式的不同，可分為干式、水力（砂）、膠結充填采礦法這三種。

2.1 干式充填采礦法

干式充填采礦法是相對傳統的方法，一般來說，它是借助機械、風力將廢石、砂石等填充物送至充填采空區。由于該法具有工藝較為復雜、作業成本較高等缺點，近年來，它已經逐步被其他充填采礦法代替。

2.2 水力（砂）充填采礦法

水力（砂）充填采礦法是將充填料和水均勻混合，在形成砂漿后，用泵壓或自然壓頭通過鉆孔把充填料送達到回采工作面，而充填的材料脫水后形成了充填體。

2.3 膠結充填采礦法

膠結充填采礦法是目前礦山企業目前都優先選擇的一類方法。它一般是以破碎的石體、砂子及尾砂等為主骨料，將主骨料與石灰或水泥等類膠結材料攪拌混合形成漿體及膏體，再通過管道或重力自流等方式送達到充填區，從而進行充填工作。該法擁有強度較大、速度較快、工藝簡單等優點。

3 充填采礦法的發展趨勢

3.1 向無軌機械化和回采連續化趨勢發展

這將區別于傳統的、效率極低的充填工藝。現代充填采礦技術已然發展成為一種高效率的采礦工藝，特別是斜坡道和差異化無軌采掘設備的應用，打開了井下作業的新篇章，形成了徹底的變革，這不僅從根本上修復完善了礦業工人艱苦的勞動條件，還全面提高了采場的生產能力和效率。

3.2 向應用創新型充填材料趨勢發展

礦山充填材料一般為主骨料和膠結劑兩部分，其中，主骨料大多來源于廉價的物料，只進行了初步的破碎加工；而膠結劑大多來源于普通硅酸鹽水泥或者礦渣水泥，有的還摻雜了少許石灰、粉煤灰、赤泥等。而應用膠結充填采礦法采礦將全面提高開采回采率，例如：安徽金安礦業草樓鐵礦就是典型的應用膠結充填采礦法進行采礦的，這有效的提高了開采回采率。從2008年到2011年，該礦共節約礦石量達102萬噸之多。

3.3 向現場連續監測與預報趨勢發展

一般應用充填采礦法的均為普遍的礦山，我們比較注重研究此類方法對充填體的作用及充填體對采場周圍巖壁穩定性的影響。一般來說，具備條件的礦山會經常性地聯合科研院校進行各類試驗研究，這為向現場連續監測與預報方向發展奠定了堅實基礎，一般來說，這類研究主要通過原巖應力測量和礦巖的物理力學性質等物理專業檢測，檢測在井下采場充填體中上下盤圍巖中埋設的各種應力，并且通過應變儀器真實測量相關參數，并將參數輸入固有數學模型進行演算，從而得到相應結論。

3.4 充填設施儀器更新換代進程逐步加快趨勢

在充填設施中，最為關鍵的是充填料貯倉的作用。一般來說，立式貯倉貯存濕法主要用于處理該技術所產出的分級尾砂、全尾砂，這對制備形成品質較高的充填料十分關鍵。為了提升效率，應加快充填設施儀器的更新換代，如針對現在廣泛得到應用的立式貯倉，進行有效的分析及評價，綜合設計開發利用無攪拌器重力排放充填料貯倉，這種設計對漿體充填系統和膏體充填系統都有極為重要的作用。

3.5 充填模式向全生態化、無公害化發展趨勢

采礦工業在為人類生產生活提供原材料的同時也排放了大量的廢料到自然環境中。目前有效解決這類環境問題的方法即是將礦山廢料進行資源化再利用。充填模式的生態化即是要將礦山的每個工序看作一個完整的整體，并且通過對礦山的充填，實現固體廢棄物的資源化、無公害化，從而大規模地減少礦山固體廢棄物的排放，從源頭上和根本上解決礦山生態的問題。未來的將會流行的充填模式必須要以低成本、高效率、高可靠性的充填技術為支撐和核心，在這樣的充填模式下，才能有效實現經濟平衡并獲取新增效益，并同時實現最小固體廢棄物排放量，甚至達到零排放的標準。

4 結語

近些年來，充填采礦法的回采工作已經采用了較高效率的裝采設施及設備，充填工作從而實現了管路化、自動化，資源化。充填采礦法充分考慮到采用選廠尾砂作為充填料，有礦石損失貧化小、作業安全性高等優點。尤其是對于圍巖及地表需要保護、地壓大、有自然火災危險的高品味或貴重金屬等礦床，充填采礦法的優越性將更為明顯和突出，在可以遇見的將來，充填采礦法的應用范圍將有不斷擴大的趨勢。

參考文獻

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