充填采礦技術(shù)的實踐應(yīng)用

王英杰　彭威凱

摘 要：時代的發(fā)展、社會的進步都離不開礦產(chǎn)能源的供應(yīng)。在經(jīng)濟社會飛速發(fā)展的時代，工業(yè)化變革越來越深入，對礦產(chǎn)資源的需求量也越來越大，開設(shè)的礦井也越來越多，越來越深，采礦的安全系數(shù)隨著礦井深度的增加而降低，針對這種情況，充填采礦技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用在一定程度上不但保障了采礦安全，而且還提高了開采率，文章將重點論述充填采礦技術(shù)的實踐應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：充填采礦技術(shù)；實踐；應(yīng)用；發(fā)展

我國的煤炭資源儲量豐富，占全世界儲量的11.6%，但是我國人口的數(shù)量比較大，對于我國有著近14億人口來說，人均礦產(chǎn)量稀少，而且我國的礦產(chǎn)資源有著“西多東少，北多南少，富煤、貧油、少氣”的特點，這種地域限制導(dǎo)致東南地區(qū)的人均資源礦產(chǎn)量更少。

面對全球經(jīng)濟快速發(fā)展的狀況和日益加劇的能源危機，我國礦產(chǎn)行業(yè)受到了各行各業(yè)人士的關(guān)注，使得采礦技術(shù)、開掘方式、都有了很大的進步，但是采礦效率和保護環(huán)境的工作還做得不到位，從而使得充填技術(shù)得到了發(fā)展的空間。

1 充填采礦的定義及特點

開采過程中，在能源礦產(chǎn)被從地下采出之后，會留下一個個的采空空洞，也叫采空區(qū)，這種采空區(qū)如果不采取有效措施任其發(fā)展就會降低地表層的穩(wěn)定性，影響地表建筑的安全。而充填采礦法可以在來回采過程中，將充填材料運輸?shù)讲煽諈^(qū)，填補這種地下空洞，采空區(qū)有了充填體的支撐，減小對地表表層的破壞和對居民生活的影響。

這種新型采礦技術(shù)是人們在長期的工作中，根據(jù)實踐經(jīng)驗得出的一種符合時代發(fā)展需求的新型采礦技術(shù)，充填采礦法對于大型的深部礦井比較適用。在近年的試點實踐中可知，充填采礦法既能保障礦工人員的人身財產(chǎn)安全又能有效地提高地下采礦的效率，凡事都沒有完美無缺的，都存有自身的不足之處，充填采礦法也不例外。比如：在應(yīng)用充填采礦法時，它的機械操作流程較復(fù)雜，礦工不容易掌握；在初期購進機械時需要投入大量的資金；需要較大的勞動生產(chǎn)力等條件的限制。

2 充填采礦的優(yōu)勢

充填采礦法經(jīng)過了近幾年的發(fā)展完善，現(xiàn)在它已經(jīng)是一個重要的礦產(chǎn)開發(fā)方式，被廣泛運用到各個礦山開發(fā)中。充填采礦法之所以能迅速的發(fā)展，最主要的原因還是它對生態(tài)環(huán)境破壞較小，回采率比較高。

經(jīng)過一系列的施工運輸，將充填材料運到地下采空區(qū)，使充填材料變成充填體。充填體能有效地分擔(dān)一部分地表壓力，對于地表受力不均的情況有很好的改善作用。受力平衡后，圍巖的位移現(xiàn)象也能得到改善，甚至可以完全避免，有利于更好更深地開采礦石，提高了開采效率。

充填采礦法對于采礦區(qū)的貧化率也有所改善，最大程度地開發(fā)礦產(chǎn)儲量，給礦產(chǎn)企業(yè)帶來了更大的效益，促進我國采礦行業(yè)更好更快地發(fā)展。它對于自然形成的具有傾向性的礦床有很好的開采效果，可以避免常見的礦區(qū)火災(zāi)，礦區(qū)坍塌的現(xiàn)象。

這種采礦法的雖然初期購買機械的成本較高，但是它的機械化工作較多，可以高質(zhì)量高效率地開發(fā)礦產(chǎn)。比如：在鑿巖過程中，鑿巖車可以代替炸藥和人力；在運輸?shù)V產(chǎn)時，可以運用礦石鏟運機運輸?shù)V石。由此可見，在充填采礦法中，機械比人力占得比重大，企業(yè)可以減少礦工的工資支出。前期的較大投入和后期的較小支出可以相抵消，從礦產(chǎn)企業(yè)長遠發(fā)展的角度來思考，充填采礦法能給企業(yè)帶來更大的利潤。

3 充填采礦的應(yīng)用

充填采礦法的研究發(fā)展歷史在國外起步較早。早在20世紀(jì)30年代，霍恩礦山公司進行了全球首例充填采礦技術(shù)的試驗，將磁黃鐵礦尾砂和煉銅爐渣這種干式充填物填充至地下采空區(qū)，并且獲得了成功。在上個世紀(jì)50年代，芬蘭建立了全球第一座使用膠結(jié)填充的礦山——凱雷蒂銅礦山。同期，澳洲地下的金屬礦山也首次用水力取代干式充填，并獲得成功。發(fā)展到20世紀(jì)70年代，金屬礦山的充填采礦法普遍運用的尾砂膠結(jié)充填工藝；到了20世紀(jì)90年代，膏體充填技術(shù)迅速興起，礦產(chǎn)工業(yè)發(fā)達的國家立即使用了這種新型技術(shù)。

我國使用充填采礦法的歷史要追溯到上個世紀(jì)50年代，當(dāng)時有色金屬開采中有38.2%的礦山實行了干式充填，到了1960年，因為生產(chǎn)力、設(shè)備、成本等多方面因素的影響，干式充填法所占的比重下降。然后慢慢衍生出水砂充填工藝，1960年湘潭錳礦首次運用了這種技術(shù)，1965年錫礦山南礦也進行了水砂充填的實踐。但是隨著時代和經(jīng)濟的發(fā)展，這種工藝同樣不能滿足人們的需求，所以到了20世紀(jì)80年代后，出現(xiàn)了全尾砂高濃度膠結(jié)充填、高水速凝全尾砂固化膠結(jié)充填和塊石膠結(jié)充填工藝，凡口鉛鋅礦和金川有色金屬公司開始進行全尾砂充填的實踐。到了20世紀(jì)90年代后，中國也加入到膠結(jié)充填法中來，1997年金川有色金屬公司二礦區(qū)建成了中國首個膏體泵送充填系統(tǒng)。我國的充填采礦技術(shù)歷經(jīng)了四個階段，每個階段都有新突破，新收獲。

充填采礦法根據(jù)充填材料的不同分為：干式充填法、水砂充填法和膠結(jié)充填法。從最初的干式充填到不含膠結(jié)劑的碎石、水沙充填，到如今的膠結(jié)充填，我們可以看到，充填物的膠結(jié)度漸漸上升，充填體的支撐力度逐漸提高。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是因為地下采空區(qū)的空間較大，需要一個巨大的物體來分擔(dān)地表的壓力，這個物體若材質(zhì)太散則會存在充填坍塌的問題，所以才會慢慢提升充填物的膠結(jié)度，使充填材料形成一個牢固的整體。

3.1 干式充填法

這種充填法是在充填技術(shù)發(fā)展的原始工藝，主要是利用人力配合其他機械設(shè)備輸送充填材料，這種方法最大的缺點就在于工藝繁雜、作業(yè)成本高、采場充填時間長、生產(chǎn)率低，滿足不了技術(shù)發(fā)展的需求，所以使用干式填充法的采礦企業(yè)越來越少，比重也逐漸下降。

3.2 水砂充填法

這種充填法的主要充填材料使碎石渣、尾砂和爐渣，利用砂漿泵或自流方式將充填物質(zhì)輸送到地下，水砂充填法的工藝更為完善，但水砂充填法的缺點在于工藝復(fù)雜、排水費用比較高、充填量小、充填體強度不高，不能適應(yīng)企業(yè)發(fā)展的需求。

3.3 膠結(jié)充填法

膠結(jié)充填法是以碎石、河砂或尾砂為骨料，加入水泥和石灰等拌勻混合成漿體或膏體裝，通過管道泵或者自身重力輸送到采空區(qū)。它具有充填材料膠結(jié)強度大，工藝簡單、充填速度快、充填量大的特點。這種方法是目前使用最普遍和最推崇的方法，有很好的發(fā)展前景。

4 結(jié)束語

充填采礦法的應(yīng)用在我國還沒有得到全面普及，在全球其他國家中，我國充填采礦法的使用比遠遠低于美國、法國、俄羅斯等采礦業(yè)發(fā)達國家。充填采礦技術(shù)能有效地給國家和企業(yè)帶來長遠的經(jīng)濟、社會效益，所以更應(yīng)當(dāng)加大充填開采工藝的技術(shù)更新，使我國資源開采行業(yè)更加經(jīng)濟有效的可持續(xù)性發(fā)展。

參考文獻

[1]祁建兵.煤礦開采中充填采礦技術(shù)的應(yīng)用[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2013（17）：73-74.

[2]詹明忠.充填采礦技術(shù)實踐分析[J].門窗，2014（1）：31-32.

[3]邱俊剛，范作鵬，張忠輝，等.中深孔崩落嗣后充填采礦技術(shù)的應(yīng)用[J].中國礦山工程，2012（5）：22-24.

[4]周旭.充填采礦技術(shù)應(yīng)用及存在問題[J].世界有色金屬，2014（3）：28-30.

[5]鄭修海，羊衣紅.淺析充填采礦技術(shù)應(yīng)用及現(xiàn)狀[J].電子世界，2014（2）：175-176.endprint