鐵礦山充填采礦的應用及優化

孟俊

摘 要：隨著環境保護力度的加大以及國家對礦山安全生產要求的提高，充填采礦法在鐵礦山的開采中得到了廣泛的使用。充填采礦法的作業安全、損失率低，具有較強的適應性。本文主要分析了鐵礦山充填采礦法的應用及優化對策，期望能夠推動充填采礦法優勢的發揮。

關鍵詞：鐵礦山;充填采礦;應用

在鐵礦資源的開采過程中，為了保證井下安全以及緩解礦山地壓活動，應使用充填采礦法，降低建設成本。充填采礦法是一種在礦產開采過程中，一邊推進回采工作面、一邊使用填充材料充填采空區的一種方法。充填采礦法的使用為回采提供了更加安全的條件，保護了地表。因此，本文就鐵礦山充填采礦的應用提出了一些見解，以優化充填采礦法的使用。

一、充填采礦法的分類

從礦塊結構看，充填采礦主要有上向分層法、下向分層法和單層填充法。而從充填料的角度看，可以將其分為干式、水力和膠結填充。第一種，干式充填采礦。干式充填是指使用機械將廢石、砂石等填充到采空區，但這一種方法工藝復雜、生產成本高，在實際應用中越來越少。第二種，水力充填采礦法。水力充填即將充填料和水均勻混合后，使用泵壓或者自然壓力降充填料送到回采工作面的一種方法。第三種是膠結充填采礦法。這是一種鐵礦山用途最廣的一種方法，其以破碎石體、砂子等為主骨料，然后將其與水泥等混合而成的膏體，使用管子或重力使其流到充填區。這一方法填充效率高、工藝簡單。

二、充填采礦法的優勢

1.安全性高

充填采礦法具有極高的安全優勢：一是提高了圍巖的抗壓能力。在鐵礦區的開采過程中的回填平衡了采場的應力，使其發生了變化，圍巖的強度提高了。二是起到了支護作用。充填體的塑性較高，能夠適應圍巖的變形和位移，釋放圍巖周圍的壓力，避免了巖體過大變形，提高了圍巖的承載能力。另外，傳統的崩落法忽視了空區的實際情況，無法精準掌握上盤圍巖的情況。而充填采礦法使老空區得到了及時回填，避免了開采活動引起的地表塌陷，降低了安全事故發生的概率。

2.兩率控制強

充填采礦法在兩率控制方面有較大的優勢。一是充填采礦法實現了盡可能多的殘礦或礦柱的開采，回采率較高。二是充填采礦法的針對性和靈活性較高，有很強的適應性。特別是在礦體產狀復雜、小規模分散的使用中，充填法能夠更加靈活的布置采場，降低了回采率和貧化率。

3.具有較高的經濟和環保效益

充填采礦法的直接使用成本高，這導致很多鐵礦山的開采都放棄使用這一方法。但從整體效益來看，充填法的使用提高了回采率，尾砂的使用也降低了尾礦庫的建設成本，減少了土地資源的浪費。另外，充填采礦法也減少了尾礦的對環境的污染，減少了空區塌陷的危害，使礦山區域的生態環境得到了有效的保護。

三、鐵礦山充填采礦的應用

我國鐵礦的富礦少，品味低，成礦條件和選冶條件復雜。當前，我國地下鐵礦山開拓的方法主要是斜井開拓和平硐，采礦方法多為崩落法和空場法進行回采。充填采礦法的成本高，多用于貴金屬的開采。隨著人們生態保護意識的提升，充填采礦法也逐漸應用到了鐵礦的開采之中。

1.階段充填法

階段充填法是指從礦山的穩固性出發，有機整合充填體。這一方法能夠對采場進行全面的控制，而且回收工藝簡單，充填效率高。當前，我國的寶山鐵礦等都是用了階段充填法，都進行了回采嗣后填法實驗，保障了回采率和經濟效益。

2.窄分段分采嗣后充填法

這一方法是指按照礦脈的走勢，在相應的位置開鑿天井，在較薄的礦脈中鑿巖，當出礦完成后進行充填。與以往的留礦法相比，礦石的貧化率得到了有效的控制，降低了選礦費用，而且提高了礦石的回收率，提高了綜合生產能力。窄分段分采嗣后充填法能夠確定最低采點的位置，使開采厚度和深度更加符合低品位鐵礦資源的開采利用。例如。在使用了窄分段分采嗣后充填法后，新橋硫鐵礦的開采損失率降到了5%，貧化率降到了8%。

3.進路充填采礦法

在實際鐵礦開采過程中，一些礦山需要使用巷道式的回采方法，使用“隔一采一”或者“相對順序”的回采方式，方法多樣。在進路充填采礦法的使用過程中每個工作面的安全性都得到了大幅度保障，而且采場的生產能力高，回采面積也較大，可以使用尾砂膠進行填充，使用前進式、后退式等方式進行回采。另外，當礦體情況復雜時，應使用分層進路回采的方式，解決分層礦體復雜產狀的問題。

四、充填采礦法的未來發展

1.回采連續化趨勢

在未來的充填采礦的發展過程中，斜坡道和差異化無軌裁決設備的使用使井下作業的生產條件得到了極大的改善，實現了回采持續化的趨勢，而且還推動了生產效率的提升。

2.新型充填材料的使用

常用的充填材料有主骨料、膠結劑等，它們的來源十分常見，摻雜了一些石灰、粉煤灰等。在外來將會有更多的新型充填材料應用到充填采礦中，使充填取材更加便利、效率更高，生產成本更低。

3.連續監測

當前的充填采礦法對充填體的作用、圍巖等有重要的影響。因此，一些礦山經常與科研院校聯合開展各類研究，為現場連續監測技術的發展提供了重要的技術支持。連續監測主要是指對礦巖的物理性質進行檢測，并檢測井下采場填充體的應力變化。而且，其中的儀器還能夠進行參數設置，并將參數輸入到模型中進而得到一定的監測結論。

4.充填設備更新速度更快

充填料的儲存是填充設備的核心。常規來講，立式貯倉主要用于分級尾砂和全尾砂的處理，這對于充填料的質量有重要的影響。因此，應不斷提高充填設備更新速度，使其設計更加符合各種充填系統。

5.充填的生態化

鐵礦工業為人們的生產生活提供了重要的原材料，但同時也釋放出了很多廢料，污染了環境。目前，解決這一問題的方法是實現礦山廢料的重復使用，將充填中的每一個工序看成機體的不可缺少的部分。在生態化的填充過程中，填充成本低、效率高，新增效益更高、廢棄物排放量更小。

結語

當前，我國鐵礦也已使用了充填采礦法，使充填工作更加自動化、資源化。充填采礦法還符合了國家環境保護和資源節約的要求，能夠有效保護生態環境。隨著有關技術的發展，充填采礦法將進一步提高智能化和自動化，保障井下作業的安全、高效。

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