干式充填采礦法在金礦的應(yīng)用試驗(yàn)

周瑛峰

（張家口弘基礦業(yè)有限責(zé)任公司，河北張家口075500）

1 引言

經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，推動(dòng)了工業(yè)行業(yè)的發(fā)展，而作為工業(yè)發(fā)展的重要支撐，礦產(chǎn)資源的需求量也越來越大，而礦產(chǎn)資源是一種不可再生資源，過度開采必然會(huì)影響自然平衡。因此，在這種情況下，為了滿足工業(yè)發(fā)展需求，保證礦產(chǎn)資源的供應(yīng)充足，必須全面提高礦產(chǎn)開采的效率以及礦產(chǎn)資源的利用效率，進(jìn)而提高礦產(chǎn)資源數(shù)量，為我國(guó)工業(yè)行業(yè)的繁榮發(fā)展保駕護(hù)航。

2 干式充填采礦法概述

2.1 干式充填采礦法的概念

干式充填采礦法是人工支護(hù)采礦法的一種，隨著礦房中回采工作面的不斷推進(jìn)，將填充材料運(yùn)送至采空區(qū)，進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行地壓管理，對(duì)圍巖崩落以及地表移動(dòng)等進(jìn)行合理控制，同時(shí)，填充體還可以對(duì)回采工作提供一定保護(hù)[1]。干式充填采礦法適用于稀缺、高品位以及含有貴金屬礦石的開采、圍巖穩(wěn)定性較差的礦體的開采，或者開采環(huán)境復(fù)雜，且不允許出現(xiàn)地表塌陷的礦體的開采。干式充填采礦法的優(yōu)勢(shì)在于具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，作業(yè)安全且礦石的回采率高，能夠?qū)I(yè)廢料進(jìn)行利用，同時(shí)還可以對(duì)地表起到一定保護(hù)作用，而缺點(diǎn)在于工藝流程較為復(fù)雜、成本高，且勞動(dòng)生產(chǎn)率以及礦塊生產(chǎn)能力均比較差。

2.2 干式充填采礦法的優(yōu)勢(shì)

干式充填采礦法的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

第一，顯著提升資源利用率。在傳統(tǒng)的金礦開采作業(yè)過程中，因礦體變化程度大等原因，導(dǎo)致作業(yè)的環(huán)境條件比較差，加之采礦技術(shù)不夠先進(jìn)，使得采礦效率較低。盡管可以獲得一定礦產(chǎn)資源，但回采率僅在50%左右。這種情況便導(dǎo)致采空區(qū)內(nèi)遺留大量的礦產(chǎn)資源，最終造成資源浪費(fèi)。而應(yīng)用干式充填采礦法，秉承著邊采邊填充這一基本原則，能夠提高對(duì)礦產(chǎn)資源的有效利用，回收率在90%以上，有效避免了礦產(chǎn)資源的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)資源的有效利用。

第二，符合礦體環(huán)境。由于本次研究的金礦位置較為特殊，處在山西晉城的高平礦區(qū)之內(nèi)，地層傾角較緩，斷層比較多，主要包括莊頭斷層、高廟山斷層等，并且落差比較大，處在數(shù)十米至數(shù)百米之間[2]。面對(duì)這種礦體環(huán)境，傳統(tǒng)的開采方法顯然不適用。所以，在該金礦的開采過程中，應(yīng)通過偏斜的設(shè)計(jì)，來清除采空區(qū)內(nèi)的積水，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)礦體環(huán)境與礦區(qū)地形的良好適應(yīng)。而在具體的采礦作業(yè)過程中，也應(yīng)該利用分層干式充填法進(jìn)行作業(yè)。

第三，提高礦開采的安全性。從該金礦緩傾斜薄礦體采礦作業(yè)的實(shí)際情況來看，由于礦體的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且存在大量的碎裂填充結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致礦體頂部與底板的巖性比較差，遇到水之后易發(fā)生膨脹，進(jìn)而對(duì)相關(guān)作業(yè)人員的生命安全帶來重要影響[3]。而干式充填采礦法的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)采空區(qū)的及時(shí)填充，同時(shí)在礦體與空氣之間形成隔離，避免二者接觸，減少風(fēng)化，以此來提高采礦作業(yè)的安全性。而少了空氣與積水，也會(huì)進(jìn)一步加快填充工作，并提高填充效果，避免出現(xiàn)填充材料松動(dòng)、掉落的情況，進(jìn)而為采礦作業(yè)人員創(chuàng)造更加安全、便利的作業(yè)環(huán)境與作業(yè)條件。

3 干式充填采礦法的應(yīng)用

本研究以位于山西晉城某高平礦區(qū)的金礦為例，通過對(duì)其采礦過程中，干式充填采礦法的應(yīng)用進(jìn)行分析，評(píng)價(jià)干式充填采礦法的應(yīng)用效果。其應(yīng)用過程具體如下：

3.1 基本設(shè)計(jì)

在傳統(tǒng)的采礦作業(yè)中，針對(duì)高平礦區(qū)的金礦通常采用簡(jiǎn)易空?qǐng)霾傻V這一方式，其不僅回采率非常低，僅在50%左右，礦產(chǎn)資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重，并且采礦作業(yè)的安全性也比較差，極易出現(xiàn)自然冒落現(xiàn)象，威脅作業(yè)人員的生命安全[4]。因此，本次研究中，設(shè)計(jì)出了一套更加合理的采礦方案，將之稱為“上向水平分層干式充填采礦法”。需要注意的是，應(yīng)用干式充填采礦法的過程中，在正式開始填充之前，需要確保采空區(qū)不存在積水，以免影響填充效果。

3.2 實(shí)現(xiàn)方法

在傳統(tǒng)作業(yè)過程中，因大量廢石的存在，給施工作業(yè)增加了極大的難度，并且，將廢石集中在一處進(jìn)行堆放，不僅會(huì)占用一定的土地資源，同時(shí)也會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生較大的污染[5]。而應(yīng)用了本文提出的設(shè)計(jì)方案之后，對(duì)該礦區(qū)的廢石進(jìn)行袋裝處理，裝好之后再運(yùn)送至回采工作區(qū)完成填充工作。而在實(shí)際的回采作業(yè)過程中，在秉承著邊采邊填充這一基本原則的同時(shí)，還要遵守由下至上的工作順序，進(jìn)而在減少材料資源浪費(fèi)的同時(shí)，提高工作效率。下一階段的回采工作通常需要設(shè)計(jì)隔水層，來防止積水進(jìn)入采空區(qū)。除此之外，在開采時(shí)必須在合理位置設(shè)一個(gè)材料堆放點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)材料的直接袋裝與運(yùn)送，這樣不僅能夠提高工作效率，而且還可以減少工作量，降低勞動(dòng)成本。

3.3 收尾工作

在應(yīng)用干式充填法完成該金礦的采礦作業(yè)之后，一方面需要將目標(biāo)礦物資源進(jìn)行分類，并運(yùn)送到相應(yīng)的目的地。另一方面，針對(duì)采礦作業(yè)之后，礦區(qū)的地形與地勢(shì)進(jìn)行分析與合理的評(píng)估，避免二次回采時(shí)出現(xiàn)各種問題。

4 干式充填采礦法的應(yīng)用效果

對(duì)該金礦應(yīng)用干式充填采礦法的實(shí)際效果進(jìn)行分析：第一，有效避免了金礦資源的浪費(fèi)。在該金礦應(yīng)用干式充填法的過程中，通過對(duì)采礦資源進(jìn)行及時(shí)的袋裝、運(yùn)送，極大地提高了工作效率。同時(shí)，經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該金礦的回收率顯著提升，從之前的50%上升到了93%。因此，干式充填采礦法的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)礦物資源的有效回收與利用，有效地避免了資源浪費(fèi)。第二，能夠延緩礦體及圍巖的氧化時(shí)間。上文中提到的關(guān)于該金礦采礦方案的基本設(shè)計(jì)，尤其是回采過程中的雙重設(shè)計(jì)，均在一定程度為礦體提供了保護(hù)作用。同時(shí)，該方案的應(yīng)用中，將積水完全從采空區(qū)隔離，極大地提高了后續(xù)填充工作的效果，以及采空區(qū)的密閉性，使得空氣和圍巖之間實(shí)現(xiàn)了完全隔離，極大地降低了礦體圍巖的氧化速度，進(jìn)而延緩了礦體氧化時(shí)間。第三，有效減少了冒頂事故的發(fā)生。應(yīng)用上述方案對(duì)該金礦進(jìn)行開采之后，能夠縮短采空區(qū)的空頂距離，進(jìn)而減少暴露的面積，避免發(fā)生冒頂事故，為采礦作業(yè)的安全性提供重要保障。

5 結(jié)論

隨著金礦開采利用的不斷深入，礦產(chǎn)資源的利用率以及采礦作業(yè)的安全性，均成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)問題。所以，相關(guān)工作人員必須根據(jù)礦區(qū)的具體環(huán)境以及作業(yè)條件，合理選擇施工方法。本文通過對(duì)干式充填采礦法的概念與優(yōu)勢(shì)進(jìn)行概述，以山西晉城某金礦的開采為例，對(duì)干式充填采礦法的應(yīng)用進(jìn)行了分析，并總結(jié)了其應(yīng)用效果，即有效避免了金礦資源浪費(fèi)、能夠延緩礦體的氧化時(shí)間、有效減少了冒頂事故的發(fā)生。總而言之，干式填充采礦法的應(yīng)用，是采礦行業(yè)發(fā)展的重要保障，其不僅可以提高礦產(chǎn)資源的利用效率，同時(shí)還可以保證采礦作業(yè)的安全性，進(jìn)而為金礦的開采，甚至整個(gè)采礦行業(yè)的未來，創(chuàng)造有利的發(fā)展環(huán)境。