充填開采技術(shù)在地下鐵礦山的應(yīng)用

梁政 亓文龍 王奇

（萊鋼集團(tuán)萊蕪礦業(yè)有限公司 山東萊蕪 271199）

充填開采技術(shù)在地下鐵礦山的應(yīng)用

梁政 亓文龍 王奇

（萊鋼集團(tuán)萊蕪礦業(yè)有限公司 山東萊蕪 271199）

填充采礦現(xiàn)在已經(jīng)成為了一種高效的采掘技術(shù)。充填開采技術(shù)對(duì)提高資源綜合利用率，環(huán)境保護(hù)有著重大意義，綠色開采模式已經(jīng)為大多數(shù)人所認(rèn)可。在逐漸了解充填采礦技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外鐵礦山開采的主流。本文就充填采礦技術(shù)的研究和應(yīng)用方面的幾個(gè)問題進(jìn)行闡述，以資參考。

充填開采；技術(shù)；問題

充填采礦在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上取得了新的進(jìn)步。充填配方，運(yùn)輸技術(shù)，填充材料開發(fā)和充填開采工藝等技術(shù)顯著發(fā)展，再加上井下設(shè)備的廣泛應(yīng)用，填充采礦已經(jīng)成為了一種高效的采掘技術(shù)。

1 充填采礦技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

中國(guó)的充填技術(shù)包括分級(jí)殘?jiān)Τ涮睢⑺槭μ畛洹⒒炷聊z結(jié)填充，磨砂膏膠結(jié)填充、分級(jí)殘?jiān)吞烊簧笆z結(jié)填充等，開發(fā)和應(yīng)用的充填工程和技術(shù)的類型很多，特別是近10年，新的充填技術(shù)的研究開發(fā)和普及應(yīng)用方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。綜合而言，中國(guó)的填充采礦技術(shù)發(fā)展基本分以下幾個(gè)階段：

第一階段是在20世紀(jì)80年代，填充采礦以廢棄物處理為目的。

第二階段是在20世紀(jì)90年代，隨著應(yīng)用殘?jiān)z結(jié)填充技術(shù)的推廣，非粘合充填能力的逐步完善，及提高礦業(yè)技術(shù)采掘率的需要，充填工藝的開始獲得長(zhǎng)足發(fā)展，相對(duì)應(yīng)的填充技術(shù)也開始大范圍普及應(yīng)用。

21世紀(jì)之后，采礦工業(yè)的發(fā)展一日千里，原來的采礦技術(shù)已不能滿足快節(jié)奏的生產(chǎn)要求，降低采礦成本、適度保護(hù)環(huán)境成為工礦企業(yè)的重大議題。澳大利亞坎寧頓礦，加拿大的基德礦，德國(guó)的格隆德礦等都使用了充填工藝技術(shù)。國(guó)內(nèi)廣東凡口鉛鋅礦，南京鋅、廣西大坑錫、湖北豐山銅等礦山也開始逐步采用充填工藝技術(shù)，新的充填工藝技術(shù)發(fā)展日趨完善。

2 當(dāng)前充填采礦技術(shù)優(yōu)勢(shì)及存在問題分析

2.1 充填采礦技術(shù)優(yōu)勢(shì)

充填采礦法之所以被廣泛應(yīng)用，與其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是分不開的。①使用充填采礦法可以控制采掘場(chǎng)壓制，支持圍巖減少，阻止開采區(qū)圍巖的破壞和移動(dòng)，進(jìn)一步確保建筑物和構(gòu)筑物的堅(jiān)固與安全。②與充填開采技術(shù)相比，一般的開采技術(shù)開采率及利用率都處于較低水平。使用充填開采技術(shù)不僅能減少地面尾礦水庫(kù)的占地面積，還有利于地上礦床的保護(hù)，降低地面陷落的可能性。充填采礦法開采礦床能有效防止發(fā)生火災(zāi)，使開采作業(yè)機(jī)械化。在充填采礦運(yùn)作流程中，采用的鑿巖臺(tái)車鉆，鏟運(yùn)機(jī)出礦，錨桿機(jī)安裝，錨桿錨護(hù)山頂?shù)瓤梢赃M(jìn)一步提高了采礦效率。被國(guó)外采礦業(yè)推崇備至的強(qiáng)力填充理論還縮短了填充物運(yùn)輸進(jìn)程，使充填流程變得自動(dòng)化、機(jī)械化、效率化，再一次降低了開采成本。

2.2 充填采礦發(fā)展存在問題

（1）充填采礦技術(shù)需進(jìn)一步與其他采礦技術(shù)相融合，走復(fù)合型發(fā)展道路。進(jìn)而創(chuàng)造新型的采掘技術(shù)，保證品質(zhì)。結(jié)合當(dāng)代采礦技術(shù)的新特點(diǎn)、礦床采礦技術(shù)的條件發(fā)展為新型采掘法。如緩傾斜極薄礦脈開采，使用礦巖分掘，滑動(dòng)投射充填，即絕壁填充和爆炸力運(yùn)礦組合的采礦法等。

（2）在進(jìn)行厚大礦巖比較穩(wěn)定的礦床開采時(shí)，宜使用深孔和淺空?qǐng)霾傻V法來開采殘?jiān)z結(jié)，以塊狀石膏材料進(jìn)行填充，即分階段開采與快速填充相結(jié)合的方法，以期降低成本，提高效率，快速進(jìn)行開采痕跡的處理。

同時(shí)，采礦場(chǎng)的設(shè)計(jì)對(duì)填充質(zhì)量也會(huì)有較大的影響，采掘場(chǎng)形狀的設(shè)計(jì)是為了適應(yīng)礦山的生產(chǎn)要求，并有理由使之充實(shí)和保持有效的機(jī)能。一旦充填離開供給管路，傳送帶卸料板端和車輛的鐵鍬，充填物質(zhì)操作人員的控制，充填效果不僅不理想，還會(huì)伴隨有危險(xiǎn)發(fā)生。

（3）降低高強(qiáng)度的新型填平材料的開發(fā)成本。新型填平材料物理特性包括：空隙率，濕度，容重，粒度，固體含量級(jí)配，透度，壓縮度，剪切強(qiáng)度，壓縮性等。充填體的物理特征和很多因素有關(guān)，包括材料的成分，結(jié)構(gòu)方式、組成密度，直接影響充填體的堅(jiān)固程度和采掘場(chǎng)的穩(wěn)定性，是進(jìn)行填充時(shí)必須考慮的重要因素，各國(guó)都對(duì)此進(jìn)行了深入的研究。

全殘?jiān)畛洳牧媳容^符合上述要求，而且填充速度快，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)水排放，避免了井下環(huán)境污染，節(jié)省了排水費(fèi)用，填充效率極高，是降低填充材料開發(fā)成本的重要途徑。需要注意的是，塑料及固塊填充材料填充強(qiáng)度不高，這種固結(jié)材料在應(yīng)用過程中容易風(fēng)化，脫水后強(qiáng)度下降。在礦山和其他工程應(yīng)用中，填充物不僅要抵抗爆破震動(dòng)性和沖擊性，還要抵抗各種性質(zhì)滲濾水腐蝕性，同時(shí)具備抵抗應(yīng)力變形作用破壞地?zé)岬淖饔茫幼饔玫忍匦浴榇耍訌?qiáng)長(zhǎng)期性能材料的研究、降低填充材料的開發(fā)成本是礦業(yè)企業(yè)發(fā)展的重中之重。

（4）提高效率，實(shí)現(xiàn)礦山開采設(shè)備的自動(dòng)化。自動(dòng)化、智能化的開發(fā)設(shè)備對(duì)填充效率開發(fā)效率有著重要意義，遺憾的是，當(dāng)前我國(guó)的開采設(shè)備技術(shù)性普遍偏低，阻礙了填充采礦技術(shù)的發(fā)展。

在一系列礦山開采設(shè)備里，高效的輸送設(shè)備占據(jù)核心位置。這是因?yàn)楦咝У妮斔驮O(shè)備不僅能調(diào)節(jié)各段運(yùn)輸壓力，防止輸送管填充系統(tǒng)堵塞現(xiàn)象；還能實(shí)現(xiàn)卸料板濃度物質(zhì)自動(dòng)控制技術(shù)的正常化。因此，國(guó)內(nèi)采礦企業(yè)要開發(fā)和引進(jìn)適合礦山的自動(dòng)化開采技術(shù)和設(shè)備，建立真正意義上的自動(dòng)控制系統(tǒng)，從而調(diào)節(jié)填充系統(tǒng)的全尾礦卸料板，充填固化材料和清水物流量，從而實(shí)現(xiàn)填充濃度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。

（5）建立完善的設(shè)備管理制度。現(xiàn)代的填充開采技術(shù)都需要各種機(jī)器設(shè)備來運(yùn)行，因此，建立嚴(yán)格的設(shè)備維護(hù)制度、設(shè)備使用制度、技工培訓(xùn)制度顯得尤為重要。一些精密設(shè)備需要定時(shí)維護(hù)才能延長(zhǎng)使用壽命，使開采過程省時(shí)省力。建立設(shè)備定期檢查制度，因?yàn)楣芾怼⒕S護(hù)人員失職而導(dǎo)致的開發(fā)過程出現(xiàn)問題應(yīng)該追究該人員的工作責(zé)任，建立明確的獎(jiǎng)罰制度，提高員工學(xué)習(xí)、維護(hù)的工作積極性。

3 結(jié)語(yǔ)

建立綠色開礦制度，提高資源的綜合利用率，保護(hù)環(huán)境，實(shí)施可持續(xù)發(fā)展模式是人們普遍共識(shí)，充采礦技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)被越來越多的人們所熟知。在逐漸了解充填采礦技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外鐵礦山開采的主流。

[1]惠功領(lǐng).我國(guó)煤礦充填開采技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展[J].煤炭工程，2010（02）.

[2]張海波，宋衛(wèi)東.評(píng)述國(guó)內(nèi)外充填采礦技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J].中國(guó)礦業(yè)，2009（12）.

[3]付毅，王 劼.鐵礦充填采礦中的關(guān)鍵技術(shù)研究[J].有色金屬（礦山部分），2009（04）.

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