尾砂膠結充填采礦法在金屬非金屬礦山的運用研究

孫可光，范允鑫，陸 星，喬富尚

（1.山東黃金礦業（玲瓏）有限公司，山東 招遠 265400；2.山東黃金集團蓬萊礦業有限公司，山東 蓬萊 265615）

充填采礦法是根據回采工作面推進情況，判斷所需要充填材料的材質和使用量，并對于開采空間進行充填，這是回采工作的重要工序，其目的在于有效地控制地壓情況。為了更好的節約成本，根據充填材料的材質和其輸送方式，將其分為多種類別。其中尾砂膠結充填采礦法在金屬非金屬礦山中的開采應用范圍較為廣泛，這是因為尾砂膠結充填采礦法不僅可以就地處理選礦產生的尾砂，降低處理成本，而且還可以達到很好的回采效果，在礦山開采發展領域內有非常廣闊的使用前景[1]。

1 尾砂膠結充填采礦法的優勢

1.1 降低采礦支護成本

在尾砂膠結充填采礦法被普及以前，金屬非金屬礦區所采用的采礦方法一般是上向式廢石充填法采礦，這種方法對于礦巖相對穩固、礦體厚度不大的環境比較適合，礦體的空間形態相對比較簡單，但是如果當礦房頂板暴露面積超過100 平方米以上，制作人員需要制作混凝土隔墻、勞動強度很大，而且隔墻接頂比較困難，還需要大量的采礦支護成本，設備設施也可能因為一些突發狀況而受到破壞，可能威脅作業人員的人身安全。尾砂膠結充填采礦法則不會出現這些問題，采礦成本大大降低，而且也減少了勞動量。

1.2 減少安全隱患

尾砂膠結充填采礦法的充填站布置采空區，從而保護了作業人員的安全，這是一種下向式充填采礦法，利用尾砂制備膠結材料，從而能夠減少尾砂中化學物質對于環境的影響，可以起到綠色環保的目的，而且減少了尾砂堆放的體積和面積，減少了由于尾礦庫所帶來的安全隱患。尾砂膠結充填采礦法利用周圍圍巖支撐礦柱，對于相鄰礦柱進行回采，其采切工程小，工作量不大，而且具有較強的靈活性，能夠更好的保障礦區周圍的圍巖，適當的控制圍巖移動的速度，這對于采礦區的說是做好安全保障工作的基礎，不再沿用上向式廢石充填法回采，可以使作業人員的人身安全和財產安全指數均有所上升。

2 尾砂膠結充填采礦法在金屬非金屬礦山的運用

2.1 采礦成本較低，充填強度高

尾砂膠結充填采礦法是在最早的充填采礦法基礎上發展起的，早期人們都選擇干式充填法，在露天采場所采到的井下廢石等都被應用在礦區回采的步驟，通過不斷的革新充填工藝，選擇低價位、高強度的充填材料，能夠提升采礦順序，又降低了采礦的成本。尾砂充填則需要經過篩選和加工，更容易適應復雜的礦石構造特征，采用這種采礦法，充填的強度較高，能夠適應復雜的礦石構造特征，整體強度分布不均衡，甚至可以適應結構疏松的礦石強度。尾砂膠結充填法采礦能夠實現采空區外制備膠結充填料，可以實現長距離的管線輸送，在管線連續輸送時不會影響其他工作步驟，能夠保證采礦作業的連續性，因此，采礦的成本較低，不需要反復停工，而且該方法采用的是尾砂制備膠結料，能夠減少尾砂的浪費，也不必使用更多原材料成本，獲得了非常良好的效果[2]。

2.2 可實現分級操作，適應實際地貌

尾砂膠結充填采礦法是一種比較常見的工藝，以金礦為例，在礦體頂板覆蓋含水層，從而能夠避開地表發生塌陷的可能，也能夠更好的保護含水層，使其不被破壞。尾砂膠結充填法采礦使用分級別的尾砂為自己充填，利用充填骨料配合新型尾砂固結材料，可以使得充填用的膠結材料能夠更加穩固，使用起來更加得心應手。使用采礦場的獨特結構，結合目前最為新穎的回采工藝，實現向上分層的進路方式進行采礦，這樣可以保證正常的開采，既能保證開采量，同時還能保證開采的安全，采用邊開采邊回填的方式，配合金礦內巷道的決定工作，在掘進的過程中進入回采環節時，要求充填達到需要的強度，從而對下一季度進行回采充填。采用尾砂膠結充填法進行循環回采，這個充填的過程是不斷自我反復的，直到分層成功之后又進去下一層根據實際的開采地形地貌，實現充填循環。充填采礦法是指伴隨落礦、運搬及其他作業的同時，用充填料充填采空區的采礦方法。充填的目的是支護采空區兩幫巖石，并為繼續進行上面分層回采造成立足的底板。它適用于礦石和圍巖不穩固，不允許有較大暴露面的礦床；地表需要保護的礦床；稀有貴金屬或高品位的礦床；有自燃性的硫化礦床；賦存條件復雜的礦床等。這個循環的充填過程，需要考慮金礦開采，場地的布置，開采場的布置和礦體厚度的設計，將直接影響到尾砂膠結充填法的可行性。一般而言，應該根據礦體的力學狀況加以測定，為了使得尾砂膠結充填法能夠開采的通路要求在完成進度回采之后，就應該做好關于充填的路線準備預留放水口，并且在充填管的計劃作業位置加入進路口，并且均勻的放置充填管，使其位于充填材料進入中央的位置，在進行充電操作之后，保持記錄的嚴格管控并記錄充填記錄，使得進料充填符合設計強度，分層進度完成充填任務。

2.3 實現礦體走向和充填采區布局

膠結充填指的是一種單漿膠結充填材料及其使用方法。膠結充填技術的出現和發展對于礦業的進步具有重要的推動作用。單漿膠結充填材料采用快硬硫鋁酸鹽水泥熟料作為基本膠凝活化材料，以生石灰為激發劑，摻加大量工業廢渣經磨細制成。尾砂膠結充填采礦法，在設計分層充填回路的時候，要符合金礦實際的設計強度需求，每一段回采路徑充滿之后，分層工作進入和采礦聯絡，實現封閉充填，為了能夠使下一分層的回采和充填工作進行得更為順利，可以保持所有進入的嚴密和充填，做好節點工作，完成所有充填操作準備。尾礦膠結充填法在實施的過程中，充填的交集體符合設計強度，而且在回填進入的時候實現分層回填，對于開采聯絡投入實現封閉管理，再進入到下一層回采和充填時，實現分段落差充填的方法。這樣做就可以使得走向和采礦區的布置更為合理，過濾的礦柱能夠自下而上，形成菱形礦房，礦房中央可以設計成豎礦，向對間巖石進行分段處理。

金礦的礦體在發育時候可能會形成一些裂痕，此時要求尾砂膠結充填實現來回充填，進行分段礦房管理。充填體為了避免采空氣暴露面積過大，避免頂板冒落和地表水體安全受到影響，可采用長錨鎖護頂，設置支護結構后，再進行尾砂膠結充填，之所以要這樣做是為了能夠設置必要的防護，尤其是對于平向護頂進行支護設置，在防護的時候每排設置三根鋼線，保持于晶礦礦體頂板的垂直，地段安全暴露面積不至于過大，使用金屬網和支護結構對于回填的位置進行充填保護。另外實現礦體走向和充填采區的布局，將原有的充填回風井、充填聯絡道和采空區進行充填處置，回采時對于出礦的進入通路實行擋墻處理，在充填時可以分步做分段的完成，先進行垂直走向的布置，然后進行分段空場回采，并使用尾砂膠結充填[3-6]。

3 結論

綜上所述，在金礦開采的過程中，使用尾砂膠結充填的方式，不會再有亂挖亂采的情況，尤其是在大規模進行大量采空區設置時，為了杜絕安全隱患，可以在地下開采時使用支護結構，盡量避免地表產生隱含的坍塌風險，尤其是對于整個巷道的安排，杜絕了費時長、費時過多的情況。隨著我國大力提倡的可持續性發展戰略，不斷向礦區開采普及綠色環保理念，對于金屬非金屬礦山使用尾砂膠結充填采礦法，可以充分的利用現有的尾礦和廢石料資源保護生態環境，保證安全生產，從而能夠使得這種新型的充填開采方式為我國的礦石開采做出積極的貢獻。