采礦工程中充填采礦技術的應用

摘要：充填采礦技術作為采礦工程中常用技術之一，能夠滿足深層礦產資源的開采要求，回采作業時，充填采空區，可保證開采區域結構穩固，為開采作業創設安全條件，提高礦區采礦率。充填采礦技術主要包括削壁充填采礦技術、分段充填采礦技術、上向分層充填采礦技術和下向分層充填采礦技術等，實際運用時，應以保護環境為前提，以安全生產為基礎，根據采礦工程實際，設計合理的填充系統，并按照不同技術類型的應用要求，實現規范有序施工作業，同時，應重視對各種注意事項的控制與管理，不斷優化技術工藝，提升技術的先進性與完善性，為采礦工程質量提供技術保障。

關鍵詞：采礦工程? 充填采礦技術? 充填材料? 安全采礦

Application of Filling Mining Technology in Mining Engineering

WANG Xinxu

（Qitaihe coal production safety administration， Qitaihe， Heilongjiang Province， 154600 China）

Abstract： As one of the commonly used technologies in mining engineering， backfill mining technology can meet the mining requirements of deep mineral resources. During the mining operation， filling the goaf can ensure the stable structure of the mining area， create safe conditions for mining operations， and improve the mining rate of the mining area. Backfill mining technology mainly includes wall-cutting backfill mining technology， segmental backfill mining technology， upward layered backfill mining technology and downward layered backfill mining technology. According to the actual mining engineering， formulate a reasonable filling system， and realize standardized and orderly construction operations according to the application requirements of different types of technologies. It provides technical guarantee for the quality of mining engineering.

Key Words： Mining engineering; Filling mining technology; Filling material; Safe mining

煤礦開采頻次和力度持續加強，易開采區域中礦產資源量逐漸下降，其主要存在于地表淺層區域，為滿足社會日益增長的煤炭需求，深層開采工程規模擴大，開展難度提升，環境條件也更加復雜。為保障煤礦資源快速高效開展，應注重新技術引進，充填采礦技術應用可保護開采區域環境、降低投入成本、提升采礦質量，同時可以穩定地層，實現安全開采作業，與傳統技術相比優勢顯著。面對復雜的開采條件，加強對充填采礦技術這類新型技術的研究與分析，具有現實意義，本文主要對采礦工程中充填技術的應用進行了探究。

1 充填采礦技術分析

充填采礦技術，是采用開采與填充同步進行的方式，在落礦和搬運作業期間，使用專門材料充填采空區，穩定該區域地層結構，以免塌陷，為井下作業提供安全環境。充填處理可增強采空區承力能力，支護周圍巖層，為上層分層開采提供有力支撐，在巖層結構不穩定、開采條件復雜、稀有金屬礦床和地表保護要求高的開采區域較為適用。這一技術方法實際應用中，礦產資源回收能力很強，還可對開采地層周圍環境、地表環境進行保護，基于多種先進材料、技術、設備的充填采礦法，適用范圍更加廣泛，采礦水平持續增強，在有色金屬、貴重金屬礦產開采中得到良好應用。在礦產資源日益短缺、價格持續增長的形勢下，充填采礦法憑借其低成本優勢在該領域得到了大規模運用，是許多礦產資源開采中首選技術

2 充填采礦技術應用原則

2.1 保護環境是前提

充填采礦技術在正式使用前，需分析整個采礦工作環境條件，做好全面調研，將可持續發展理念與技術應用理念相結合，注重礦區環境保護，將其作為采礦工程開展前提。了解和掌握該區域地表環境和地勢條件，對多種影響因素綜合分析，找到不同環境之間的聯系，以此為依據選擇適宜充填技術，降低對周圍環境造成的影響，維護生態環境平穩定。充填材料在技術落實中必不可少，應結合充填需要，對材料使用進行合理規劃，開采過程中注意對充填材料的整理，盡可能減少材料使用量，達到解決資源目的。采礦期間會產生較多可回收利用的資源，開采期間可安排專人進行回收管理，應用到有需求的地方，不能隨意堆放在開采區域，以防污染環境，將環保體現在各個環節。

2.2 安全生產為基礎

安全作業是采礦工程中第一要務，安全生產是充填采礦技術應用中應遵守的首要原則，實際開采時應將人員安全放在首位，在保障人員安全的基礎上，挑選適宜技術開展進行充填處理。先了解作業區域環境情況，開展細致、全面的勘察工作，及時掌握地質條件，對危險因素進行排查，制定安全保護措施，優化充填采礦方法，避免技術應用不合理地對工作人員安全造成威脅，這是后續一系列工作穩定開展的前提。

2.3 設計合理充填系統

充填系統主要是對充填材料的用量進行計算、分析和管控，基于采礦工程開采實際，以充填量為基準，做好統籌規劃工作。根據開采情況調節好礦采資源開采和采空區充填的關系，使二者保持平衡狀態，通過全面分析和預測，了解地下礦產資源總體數量，合理采礦工程實施階段具體采礦數量，保證充填資源與礦產資源采出量一致。充填系統能夠對采礦工程開采量和充填資源的使用量進行把控，不僅會出現礦產資源浪費現象，也可以保障采空區區域的安全穩定。

3 充填采礦技術在采礦工程中的具體應用

3.1 削壁充填采礦技術的應用

3.1.1 技術應用流程

削壁充填采礦常用于礦體厚度小的礦山，實際作業中采用混凝土施工方式設置承重底柱，該礦山開展區域受條件制約，無法預留間柱。上層回采工作開展時，按照先礦石后巖石的順序進行開采，提前做好墊層鋪設，墊層在填充物表面，與填充物共同作業，為落礦提供有利條件，常用草袋、膠皮進行墊層鋪設。爆破采礦處理時，先選擇合適區域，確定炮眼位置，一般深度為1m左右，該階段需依靠電耙完成，出礦后爆破巖層，而后選擇適宜充填材料填補采空區，充填時應根據采礦需要，提前留好足夠的作業空間，便于礦產資源開采。整個采礦工程操作時，需按照上述流程反復操作，直至完成該區域開采任務。

3.1.2 爆破處理要求

采礦爆破具有一定危險性，為做好這項工作，還需規范操作流程，進行科學爆破處理。爆破礦體時，選定爆破點后使用小直徑釬頭設備進行爆破孔鉆點，孔深應超過1m，控制在1.5m內，孔距則控制在0.5m左右，炸藥采用間隔放置方式;爆破巖體時，先了解回采空間具體情況，盡可能地將這一空間控制在最小范圍，若礦體出現較大傾斜，回采空間應超過0.8m;爆破后，散落的礦石應及時收集，運輸到指定區域，根據實際情況選擇合適運輸方式，常用人工運輸或電耙運輸。若回采空間超過1.2m，則可使用電動鏟運輸，這種運輸方式方便、迅速;為強化填充材料整體承載能力，會設置混凝土墊層，使填充區域不會受到崩落礦石的影響。

3.2 分段充填采礦技術的應用

3.2.1 技術工序流程

分段充填采礦法，主要將采礦區域劃分成若干段，實現分段處理，一般用于況下作業面積不較大的礦床，結合作業能力進行科學分割，確保采礦面規劃合理。按照矩形方式進行礦面分割，而后開采和填充，每個矩形單元回采作業完成后，一次性充填處理能夠實現與其他區域開采、充填同步進行，整體工作效率比較高。分段充填采礦能夠對不穩定區域及時充填，促進回采作業順利進行。

3.2.2 技術應用實踐

以某礦區工作實際開采情況為例，采礦中主要采用使用分段充填采礦技術，將作業段劃分成多個小段，由于每個作業段之間的高度需控制在相似范圍，該采礦工程不同段之間的高度差在10m以內，而后按照操作流程落實開采工作，確定參數標準，制定相關規定。為促進回采和充填作業的同步開展，則需提前在井下作業面進行鑿巖施工，并將礦石及時運送至地上。該工程中主要采用電動鏟運輸方式，可減少工作量，減輕工作人員壓力，在短時間內完成礦石運輸。采礦作業結束后，及時進行填充處理，主要使用膠結物填充，頂板部位充填使用推卸式鏟運機設備，全過程機械化水平高，整體生產效益可得到保障[1-2]。

3.3 上向分層充填采礦技術的應用

該技術又稱為干式充填法，解決采礦工程作業特點，自上向下采用分層作業方式，逐層完成礦產資源開采，每層采礦結束后都會立即充填。實際操作時，在下作業區域設置行人井和排水井及放礦井，為各項工作開展提供充足作業空間。通常情況下，這一充填技術落實階段，通常會采用沿走向和切走向形式布置礦塊，沿著施工走向設置礦塊主要用于開采區巖層和礦石相對穩定的環境下，礦體整體厚度應小于15m，這種作業條件下沿走向進行礦塊布設，可促進充填采礦順利完善。沿著礦塊切走向布設形式更加適用于結構穩定性相對較差的采礦區域，礦體厚度在50m以上，實際作業時會在與礦體垂直方向設置雙排礦房，內部沿著礦體走向設置縱向礦柱，便于上向分層充填采礦技術規范運用。

3.4 下向分層充填采礦技術的應用

下向分層充填采礦技術對礦體穩定性要求不嚴，即使在較差的穩定性環境中也能夠發揮良好效果。通常在實際采礦前會做好區域地質調研工作，了解采礦區域穩定性情況，一般會應用于整體穩定性極差的采礦工程，按照具體施工操作流程規范化完成封層施工作業。回采作業時，確定礦體位置后，會在作業面上設運輸井、天井和礦石溜井等，運輸井主要進行充填材料運輸，從地表運輸到采空區;天井主要進行材料、礦產資源和工作人員的提升與下放;礦石溜井可將上部礦石運輸到礦內巷道。實際采用這種充填采礦技術，施工操作順序為從下往上，回采作業后及時充填，礦下作業面中的不同工作井應相互聯通，并將切割巷道位置作為整個結構分區的起始點，為提升采礦期間安全性，需在分層填充物上方設置墊層，構筑膠結頂[3-5]。

4 采礦工程中充填采礦技術注意事項

充填采礦技術在采礦工程中得到了大規模運用，在多種類型礦區資源開采中都可獲得良好應用效果，但實際操作中也有較多的注意事項，充填材料是關系到充填技術應用效果的關鍵，應根據采礦區域環境條件，選擇適宜充填材料，并及時運輸到采空區，為下一階段礦產資源開采提供保障。雖然當前礦產資源開采中應用的機械設備數量增多，但機械化水平仍需進一步提升，所以許多工作需依靠人工完成，要注重對工作人員的安全管理，將安全作業放在重要位置，充分考慮到影響人身安全的各種因素，提前制定防范措施，對于材料、設備等都要進行嚴格把控，以免埋下安全隱患。充填采礦技術在具體應用中，應掌握不同技術方式的工藝流程和技術原理，對于深層作業應保證技術應用的規范性，充分結合環境條件和采礦要求，選擇合適的充填采礦技術，切實發揮不同技術的應用優勢，滿足采礦工程開展要求。

5 充填采礦技術在采礦工程中的應用前景

在現代科學技術飛速發展的支持下，充填采礦技術也逐漸趨于成熟，以往技術存在的不足得到了明顯改善，是目前采礦工作中的一項常用技術，也是核心技術種類之一，能滿足不同作業環境下的采礦要求，為整個作業流程的安全穩定提供了技術保障，還提高了礦產資源的開采質量和效率，整體經濟效益比較高，促進了行業整體發展。充填采礦技術在應用時要做到與時俱進，跟隨科技發展腳步持續更新，不斷提升技術水平，及時改進與完善工作中一系列問題，并做好問題的總結、整理工作，歸納技術經驗，優化解決方案，有效控制各類問題的發生率，同時也能夠為后續技術更新提供可靠的依據。這一技術在采礦工程中的應用前景較為廣闊，為進一步提升技術效果，可從技術設備著手，基于傳統工具設備引入先進技術，實現操作過程的機械化和自動化作業，利用數字技術和信息技術構建智能化管理系統，對采礦過程進行動態監控管理，實現合理調度，以此強化技術水平，保障礦產資產開采質量[6-7]。

6 結語

綜上所述，充填采礦技術是當前采礦行業中的主力技術，實際應用期間可穩定圍巖結構，降低對周圍環境造成的影響，技術應用中的綜合效益很高。由于礦產開采規模比較大，涉及多項作業，歷時比較久，隨著作業項目的持續推進，采礦深度也逐增加，對開采技術要求更為嚴格，充填采礦技術正式使用時，需了解具體標準和操作規范，立足于采礦工程實際，制訂科學、合理的采礦方案，充分發揮充填采礦技術優勢。同時，在現有技術的基礎上，還應加強新型采礦技術的研發與應用，將現代化發展理念融入其中，從可持續發展角度出發，保障采礦工作的工程效益和生態效益。

參考文獻

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[3] 王占軍，吳曉軍，梁建飛.充填采礦技術應用發展及存在問題研究[J].中國設備工程，2021（16）：255-256.

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[6] 王清秋.鐵路下伏煤層群采空區巖體工程地質特性及穩定評價研究[D].成都：成都理工大學，2021.

[7] 李程.深部地質地球化學三維定量礦產預測方法研究[D].成都：成都理工大學，2021.

作者簡介：王欣旭（1988—），男，大專，工程師，研究方向為煤礦開采。 DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2201-5640-5960 中圖分類號：TD353