現(xiàn)代礦山充填采礦法淺析

白騰飛，宋瑞卓

（山東黃金礦業(yè)（玲瓏）有限公司，山東 煙臺 265400）

充填采礦技術(shù)是用當(dāng)前各種適當(dāng)?shù)奶畛洳牧蠈ΦV石采出后的地下進(jìn)行充填的一種采礦辦法，隨著社會和時代的發(fā)展，人們在對礦山生產(chǎn)具有越來越高需求量的同時，也注重礦產(chǎn)開采與環(huán)境的和諧發(fā)展，在傳統(tǒng)的礦產(chǎn)開采過程中，容易造成地表塌落等一系列地質(zhì)災(zāi)害，采用充填法進(jìn)行礦產(chǎn)開采主要是利用充填體進(jìn)行抵押管理，以控制圍巖崩塌和地表回采工作創(chuàng)造較為安全便利的條件，進(jìn)一步保證礦產(chǎn)所在地的生態(tài)環(huán)境和生態(tài)平衡，充填采礦法在當(dāng)前礦產(chǎn)生產(chǎn)過程中起到了重要作用，本文就關(guān)于當(dāng)前的充填采礦法進(jìn)行一定的分析以及發(fā)展展望。

1 充填采礦法的適用條件

人類要想長久穩(wěn)定地發(fā)展下去，必須要保持生活和工作與環(huán)境的和諧發(fā)展，隨著當(dāng)前社會主義現(xiàn)代化事業(yè)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)的建設(shè)都加快了自己的進(jìn)程，人們開始對礦產(chǎn)資源有著越來越大的需求量，因此在礦產(chǎn)開采行業(yè)高速發(fā)展的背后產(chǎn)生了一系列的環(huán)境問題，隨著當(dāng)前人們可持續(xù)發(fā)展意識和環(huán)保意識的不斷增強，傳統(tǒng)老舊的采礦方法已不適用于當(dāng)前人們生存和發(fā)展的需要。當(dāng)前的礦產(chǎn)資源不斷消耗，采礦作業(yè)不斷向深部發(fā)展，如果繼續(xù)使用傳統(tǒng)的采礦方法，會在采礦工作完成了之后形成越來越大的采空區(qū)，如果不及時進(jìn)行處理和充填，經(jīng)過長時間之后，很容易形成地表塌落、山體開裂或者地表坍塌等一系列地質(zhì)災(zāi)害。同時使用傳統(tǒng)的采礦方法，大量的礦柱無法收回，在一定程度上造成了礦產(chǎn)開采資源的浪費。而充填采礦法的出現(xiàn)以及發(fā)展恰好能夠解決這一系列的問題，充填采礦法采用廉價的填充材料對礦產(chǎn)采空區(qū)進(jìn)行了一定的填充和處理，可以防止地面的塌陷，也不會在采礦工作進(jìn)行之后留下礦柱，因此也提高了實際的礦石回收率，保護(hù)了礦產(chǎn)資源。與其他采礦方法相比，充填采礦法可以減少礦石貧化率，能夠充分利用現(xiàn)有的礦產(chǎn)開采資源，能夠有效地控制和防止地表塌陷現(xiàn)象的出現(xiàn)，當(dāng)前的充填采礦法適用于以下條件的礦體：

（1）地表不允許塌陷。比如在建筑物或者構(gòu)建物下邊進(jìn)行采礦或者在水下進(jìn)行采礦的時候，充填采礦法可以利用一定的填充材料結(jié)合一定的混合料膠對采礦作業(yè)工具進(jìn)行相應(yīng)的填充，可以有效控制地防止地表塌陷現(xiàn)象產(chǎn)生[1]。

（2）礦產(chǎn)價值較高的礦體。充填采礦法具有回收率高的優(yōu)點，因此適用于比較有開采價值的大型礦產(chǎn)資源開采過程，比如金礦、銅礦等高價值礦體，可以保證礦產(chǎn)資源開發(fā)能夠創(chuàng)造一定的經(jīng)濟效益，同時減少投入成本，能夠充分運用已有的礦產(chǎn)資源。

（3）巖石比較破碎的礦體。通過近些年的不斷發(fā)展，當(dāng)前的膠結(jié)充填采礦一般采用廢石、尾砂和膠結(jié)劑進(jìn)行混合制成類似于膏體的充填漿體，通過將充填膠體充填采空區(qū)，可以保證人們在地表下進(jìn)行礦產(chǎn)開采作業(yè)，進(jìn)一步保證礦產(chǎn)開采的安全性。

2 充填采礦法的關(guān)鍵性技術(shù)

（1）控制充填成本。當(dāng)前充填采礦法在礦山資源開采過程中存在的問題就是充填成本較大，在當(dāng)前使用充填采礦法的礦山中，充填成本占到整個采礦成本的70%左右，而在充填材料的制作和使用中，水泥成本又占據(jù)充填成本的70%左右，因此當(dāng)前控制風(fēng)險成本的首要任務(wù)是控制水泥的使用量或者尋找能夠替代水泥的充填材料[2]。

當(dāng)前可以從兩個方面降低充填成本，一是從水泥出發(fā)，二是從骨料出發(fā)，水泥骨料在充填成本中是相互關(guān)聯(lián)的兩個方面，用作填充材料的充填精料，形成之后充填體的強度要達(dá)到相關(guān)的作業(yè)要求，而充填體強度設(shè)計是由骨料配比和灰砂配比來進(jìn)行控制的，因此當(dāng)骨料的配比較好時，可以在一定程度上減量水泥的消耗量。充填骨料的來源主要是在開拓過程中提出的廢石，通過將人工砂、河砂、戈壁沙進(jìn)行一定的處理用作充填骨料。骨料的來源和質(zhì)量根據(jù)不同的礦山實際需求有所變化，比如最大密度曲線理論就提出了固體顆粒按粒度大小進(jìn)行有規(guī)律的排列，通過粗細(xì)搭配可以達(dá)到密度最大的空隙最小的混合料用作填充材料[3]。

（2）充填料漿管道輸送的研究。當(dāng)前的礦山開采工作都進(jìn)行系統(tǒng)化連續(xù)化的現(xiàn)代化作業(yè)，礦產(chǎn)開采逐漸朝著機械化自動化方向發(fā)展，隨著當(dāng)前礦產(chǎn)生產(chǎn)能力的不斷增大，為了滿足相應(yīng)的礦產(chǎn)生產(chǎn)能力，管道輸送必須進(jìn)行現(xiàn)代化建設(shè)，保證其連續(xù)性，能夠滿足當(dāng)前不斷發(fā)展的礦山生產(chǎn)能力。通過管道輸送將充填材料及時運用到充填采礦工作過程中，可以保證工作的順利進(jìn)行，當(dāng)前的充填漿體管道輸送具有以下的特點。①疏松的漿體較為復(fù)雜。由于不同礦山有著不同的地質(zhì)條件和環(huán)境，因此采取的充填材料也有很大差異，當(dāng)前制作充填漿體一般采用礦山開采過程中采出的廢石、河砂、風(fēng)砂以及水泥、粉煤灰以及添加劑等等，并且在實際的制作以及輸送過程中各種材料的添加劑有不同的變化比率，因此在輸送管道建設(shè)時既要分單一成分的輸送，又要分多種成分的混合輸送。②礦山輸送管路復(fù)雜。在當(dāng)前礦山開采工作使用充填采礦法需要建設(shè)相應(yīng)的地表充填站，在制作和充填材料之后，通過管道運輸?shù)礁鱾€采空區(qū)。由于礦山所在位置的地勢不同，需要克服的障礙眾多，因此管道有垂直段水平段還有傾斜段，如果在運輸過程中壓力過大，很容易導(dǎo)致爆管的問題，同時還要設(shè)置減壓段，因此造成了當(dāng)前管道建設(shè)以及輸送中的復(fù)雜多變性。③充填管道中常常進(jìn)入空氣，由于管道運輸密閉性不強，容易造成漿體流動不穩(wěn)定的現(xiàn)象，在采用泵壓或者自流輸送的充填系統(tǒng)中，由于操作人員操作不當(dāng)或者設(shè)備年久失修，因此容易使空氣進(jìn)入管道中，會使晶體的流動成為復(fù)雜的多相流[4]。

3 結(jié)語

當(dāng)前不斷發(fā)展的充填采礦法為我國的礦山開采做出了一定的貢獻(xiàn)，為了不斷適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化事業(yè)建設(shè)的需求，當(dāng)前的礦產(chǎn)企業(yè)也不斷投入科研成本，不斷進(jìn)行采礦方法的研究和創(chuàng)新，進(jìn)一步提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，促進(jìn)社會發(fā)展。

[1]侯志超,甘明日.黃金礦山充填采礦法存在問題及改進(jìn)方向初探[J].山東工業(yè)技術(shù),2017(21):72.

[2]陳偶,喬登攀,張國龍,程海勇,侯國權(quán).現(xiàn)代礦山充填采礦法淺析[J].礦冶,2013,22(03):30-32+35.

[3]張璐,呂廣忠.金屬礦山充填采礦法中充填材料的應(yīng)用及展望[J].現(xiàn)代礦業(yè),2010,26(01):20-22.

[4]王湘桂,唐開元.礦山充填采礦法綜述[J].礦業(yè)快報,2008(12):1-5.