地下礦山充填采礦若干技術(shù)問(wèn)題的探討

齊 陽(yáng)

（陜西鉛硐山礦業(yè)有限公司，陜西 寶雞 721707）

1 地下礦山充填采礦技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

1.1 提高礦山開(kāi)采的安全保障

近年來(lái)，地下礦山開(kāi)采的安全問(wèn)題得到了社會(huì)的廣泛關(guān)注，企業(yè)公司也對(duì)此類問(wèn)題重視起來(lái)，致力于尋求技術(shù)上的突破。而充填采礦技術(shù)就是采礦事業(yè)的核心突破點(diǎn)。充填技術(shù)運(yùn)用了其充填體力學(xué)作用機(jī)理，充填體結(jié)構(gòu)作用機(jī)理，充填體讓壓作用機(jī)理等。將充填體充入采場(chǎng)，改變了采場(chǎng)巖壁的應(yīng)力狀態(tài)，使其單軸或雙軸應(yīng)力狀態(tài)變?yōu)殡p軸或三軸應(yīng)力狀態(tài)，圍巖的強(qiáng)度得到很大提高，支撐力也大大增強(qiáng)，確保了壁巖的安全性穩(wěn)定性[1]。當(dāng)?shù)V業(yè)人員在地下開(kāi)采時(shí)，會(huì)破壞原來(lái)的地質(zhì)機(jī)理結(jié)構(gòu)，使原來(lái)的維持平衡和承受載荷的“幾何不變體系”變成了幾何可變體系，導(dǎo)致對(duì)周圍巖石的連鎖破壞反應(yīng)，那么，充填體的進(jìn)入到采場(chǎng)，盡管原來(lái)的巖石結(jié)構(gòu)被破壞，也會(huì)起到支撐和維護(hù)巖層結(jié)構(gòu)的作用，在很大程度上，可以避免圍巖結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的突變失穩(wěn)。由于充填體的體積大過(guò)原巖體，因此，充填體能夠使其周圍的巖石地壓得到緩慢釋放，從能量的角度來(lái)看，是限制能量釋放的速度。充填體與缺失支撐的巖石壁相結(jié)合，組成了一種新型的巖石層結(jié)構(gòu)，將缺失的巖石應(yīng)該承受的能量和力度轉(zhuǎn)移到充填體上，共同維護(hù)采場(chǎng)的穩(wěn)定。因此，解決了采場(chǎng)的內(nèi)部坍塌隱患，也就保障了礦山開(kāi)采的安全性，保障了開(kāi)采人員的生命安全與健康。

1.2 大幅降低礦石的采礦損失率，提高礦山資源的回采率和利用率

技術(shù)上的突破，使地下礦山開(kāi)采事業(yè)得到了前所未有的發(fā)展，更是上升到了一個(gè)新高度。地下礦山充填技術(shù)的應(yīng)用，不僅保障了礦山開(kāi)采事業(yè)的安全性，也大幅降低礦石的采礦損失率，提高礦山資源的回采率和利用率。在充填采礦技術(shù)上，因?yàn)閹r石開(kāi)采的不同，也有很多的充填方法，在這里舉例一些先進(jìn)的方法，例如階段充填采礦法，窄分段分采空?qǐng)龇?，進(jìn)路充填采礦法，無(wú)間柱階梯式連續(xù)回采分層充填采礦法。針對(duì)不同的巖石層選擇不同的充填開(kāi)采方法，大大提高了礦業(yè)開(kāi)采的效率，避免了以往的落后的開(kāi)采方法帶來(lái)的能源浪費(fèi)和安全隱患，這也使我國(guó)的地下礦業(yè)開(kāi)采技術(shù)走在了世界的前面。階段充填采礦法具有回采工藝簡(jiǎn)單，效率高，成本低等空?qǐng)霾傻V法的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又具有與嗣后一次充填礦房相結(jié)合的靈活性，較之其他開(kāi)采方法的優(yōu)越性，在地下巖石層開(kāi)采的整體穩(wěn)定上做足了準(zhǔn)備和功夫，適用于大規(guī)模的礦業(yè)開(kāi)采。窄分段分采空?qǐng)龇ǖ奶攸c(diǎn)在于沿礦脈走向劃成窄分段，并以此分別開(kāi)掘鑿巖天井，然后從鑿巖天井向兩側(cè)的極薄礦脈內(nèi)鉆鑿炮眼，以分采薄礦脈，不采圍巖。

相比傳統(tǒng)的采礦方法，窄分段分采空?qǐng)龇ǖ膬?yōu)點(diǎn)可見(jiàn)一斑，回采工序簡(jiǎn)單，降低了礦山開(kāi)采成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，提升了礦山資源的回收率和利用率，充分的利用地下的資源。進(jìn)路充填采礦法的技術(shù)成熟，可靠，受到業(yè)界人士的喜愛(ài)。該采礦方法與其他采礦方法大為不同，適用于大面積的地下開(kāi)采區(qū)，和礦體的地質(zhì)成因與開(kāi)采技術(shù)條件都會(huì)發(fā)生較大改變的復(fù)雜山體[2]。無(wú)間柱階梯式連續(xù)回采分層充填采礦法取消了間柱和點(diǎn)柱，使得礦石損失率明顯降低，這種方法隨著工藝系統(tǒng)的不斷完備，將朝著連續(xù)化，無(wú)廢化方向發(fā)展，適用于深部生產(chǎn)連續(xù)化，大規(guī)?；叩貞?yīng)力山礦。

1.3 減少環(huán)境污染

可利用礦山廢石和選礦尾礦進(jìn)行充填，大幅減少礦產(chǎn)開(kāi)采廢石及選礦尾礦的排出，少占?jí)焊睾土值?。以往的礦山開(kāi)采工程，都會(huì)對(duì)周圍的耕地和林地造成破壞，巖石的坍塌還會(huì)留下泥石流的隱患，包括地表植物的生長(zhǎng)也產(chǎn)生較大的影響。在充填采礦技術(shù)的實(shí)施中，消除了地表出現(xiàn)的下沉和變形，對(duì)一些礦區(qū)中的空礦進(jìn)行有效充填，確保了當(dāng)?shù)氐乇砭S持大致的原貌和生態(tài)平衡。同時(shí)更重要的是實(shí)現(xiàn)了污染物的減排，在每完成一個(gè)階段的開(kāi)采工作后，總會(huì)產(chǎn)生大量的廢料廢渣，這些廢棄物不能得到有效的處理，常常被擱置在廢棄的礦山中，或者占用周圍的土地造成破壞。借助充填采礦技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了將開(kāi)采出的殘?jiān)鼜U料重新擱置回地下，很好的解決了環(huán)境污染的問(wèn)題，另外，采用充填式采礦技術(shù)，通常是具有自燃效果的礦床，這樣就能夠很好的避免了火災(zāi)事故的發(fā)生。在追求經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，更保護(hù)了環(huán)境效益。

1.4 可減少尾礦庫(kù)容，減少礦山建設(shè)的尾礦投資

采用充填開(kāi)采技術(shù)的另一個(gè)重要原因在于，對(duì)投入資金上的節(jié)省。充填開(kāi)采技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，主要可以應(yīng)用于緩傾斜礦體，水平礦體，分支復(fù)合礦以及急傾斜礦體等不同的礦體，應(yīng)對(duì)各樣的開(kāi)采條件。為礦業(yè)人員節(jié)省了成本。

2 地下礦山充填開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

（1）地下礦山充填開(kāi)采技術(shù)在地下采礦事業(yè)上發(fā)揮了重要作用，科技人員應(yīng)當(dāng)繼續(xù)研制創(chuàng)新技術(shù)，擁有一套科學(xué)的，完善的，持久性的充填開(kāi)采技術(shù)方法，使得人工與智能相結(jié)合，更好的發(fā)展礦山開(kāi)采事業(yè)，不斷地改進(jìn)，引進(jìn)，提高機(jī)械化，加強(qiáng)數(shù)字化，智能化。

（2）地下礦山充填開(kāi)采技術(shù)的應(yīng)用要結(jié)合開(kāi)采的礦山特點(diǎn)，不能盲目的開(kāi)采，發(fā)掘礦石。加強(qiáng)技術(shù)人員的能力，不斷學(xué)習(xí)先進(jìn)知識(shí)，做先進(jìn)科技人才，為礦山開(kāi)采發(fā)表寶貴的意見(jiàn)。同時(shí)，山體的不同，其內(nèi)部構(gòu)造也不同，要科學(xué)的斟探，測(cè)量，學(xué)習(xí)地理知識(shí)，了解地質(zhì)結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮現(xiàn)代科學(xué)的實(shí)用性，先進(jìn)性。

（3）深化充填開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展方向。隨著社會(huì)的向前發(fā)展，有限的資源將不滿足無(wú)限的人類需求，地表的礦產(chǎn)資源日益枯竭，人們將眼光投向了地下，地下礦山的大力開(kāi)采，將會(huì)引起一系列的問(wèn)題，如何做到資源利用率百分之百，這是一個(gè)永遠(yuǎn)的難題，等待著人類去解決。所以，除了不斷的開(kāi)采地下礦山，更重要的就是提高開(kāi)采技術(shù)和資源利用技術(shù)。雖然充填技術(shù)存在著一些弊端和不足，但是它正朝著機(jī)械化，自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展，日益完備，發(fā)展前景是十分開(kāi)闊的。

（4）借助于一些高效的充填裝備，提升充填操作的自動(dòng)化水平。如今，越來(lái)越多的礦區(qū)采用充填開(kāi)采技術(shù)，這的確推動(dòng)了礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，但是，仍有不足和漏洞，例如在工作時(shí)，自動(dòng)化水平很低，工作依靠人力的百分比達(dá)到最大，一定程度上限制了礦區(qū)的發(fā)展，針對(duì)這種情況，技術(shù)研究人員需要著力研制一些高效的采礦設(shè)備，如真空過(guò)濾器，高效濃密機(jī)，盤式過(guò)濾機(jī)以及陶瓷過(guò)濾機(jī)等，這些設(shè)備能夠更好的保證高濃度礦漿的制備。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的道路任重道遠(yuǎn)，為此，要付出更多的努力與汗水。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，礦山開(kāi)采技術(shù)的不斷完善，充填法已經(jīng)成為里地下礦山開(kāi)采的高效方法之一，并且具有自身獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如提高安全性，回采率，利用率，和對(duì)地表環(huán)境破壞較小等等。

但是隨著日后對(duì)礦山開(kāi)采的深度日益加大，我們也要考慮到其帶來(lái)的影響，沖擊地壓或巖爆，采礦地震，采礦場(chǎng)和巷道圍巖失穩(wěn)等潛在地質(zhì)災(zāi)害增多，充填法可以有效地預(yù)防和控制這些災(zāi)害，保證井下安全高效開(kāi)采，但是也不能忽略其弊端和可能帶來(lái)的影響。