充填采礦法的優(yōu)勢及應(yīng)用研究

陳國忠

中國黃金集團(tuán)夾皮溝礦業(yè)有限公司北溝礦 吉林 樺甸 132411

引言

隨著科學(xué)的進(jìn)步，充填采礦法和充填技術(shù)的應(yīng)用都得到了很大的進(jìn)步，本文對二者的改進(jìn)進(jìn)行研究討論。首先分析了充填采礦法在國內(nèi)外市場的運用發(fā)展以及歷史，然后還對該方法的優(yōu)勢進(jìn)行了詳細(xì)分析，最后還提出了一些改進(jìn)方法。希望本文能夠?qū)ο嚓P(guān)工作人員能夠提供有力參考。

一、充填采礦法的概述

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展我國的采礦行業(yè)也得到了迅速的發(fā)展。采礦是需要在地下進(jìn)行工作的，所以采礦之后會在地下形成一個采空區(qū)，如果不對采空區(qū)進(jìn)行填充好，就會使得采空區(qū)周圍的巖石無法再得到有力的支撐，地壓也無法得到有效的控制，所以對于采空區(qū)，我們就必須要做好有效的處理，使得圍巖的能夠得到有力的支護(hù)，能夠很好的對地壓進(jìn)行有效控制，目前采用的方法就是使用一些合適的材料對采空區(qū)進(jìn)行填充回去，充填滿采空區(qū)。對于填充材料的使用我們可以選擇比較多材料，比如有廢石，尾沙和水沙，還有爐渣等材料。隨著回采作業(yè)的進(jìn)行，我們就可以使用充填采礦法，使用充填材料對采空區(qū)進(jìn)行充填的采礦方法。跟其他采礦方法相比較，充填采礦方法具有比較多的優(yōu)勢，它可以使得充填的地面不會產(chǎn)生沉陷的情況，而且其他一些采礦方法可能會造成巖石的移動，但是該方法就可以很好避免發(fā)生巖石移動，礦場的回收利用也可以很好的得到提高，這些都是它具有的優(yōu)勢。根據(jù)充填采礦法的實際操作作為基礎(chǔ)，對充填采礦法和充填采礦技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了研究，并且還對它們的改進(jìn)方法進(jìn)行了討論。

二、國內(nèi)外對充填采礦法的應(yīng)用

在1980年，這段時間內(nèi)，國外的一些發(fā)達(dá)的國家，已經(jīng)越來越關(guān)注環(huán)境問題了，并且對環(huán)境保護(hù)的要求也越來越高了，保護(hù)生態(tài)環(huán)境的法律已經(jīng)在很多發(fā)達(dá)國家被建立起來。在金礦方面對環(huán)境保護(hù)的要求也越來越高，比如在進(jìn)行地下金礦開采的過程中所形成的固體廢物，不可以隨意丟棄，必須要進(jìn)行合理妥當(dāng)?shù)奶幚恚绻话褟U棄物處理好，政府將會強(qiáng)行讓其罰款，更嚴(yán)重的甚至要求企業(yè)停產(chǎn)。在這樣的環(huán)保要求下，充填采礦法在國外就得到了很廣泛的應(yīng)用。

目前，膠結(jié)充填技術(shù)已經(jīng)得到了一定的發(fā)展，這就對金屬礦山進(jìn)行地下開采有著非常大的影響。原來對于回采極厚大的礦體的時候，我們采用的方法是崩落法，使用這種方法，貧化率和損失率都比較大。如果使用膠結(jié)充填技術(shù)之后，能夠很大程度的降低貧化率和損失率，這樣對高品位的礦石以及高價位的礦石的回收率也更大。如果充填膠結(jié)技術(shù)能夠與大型無軌設(shè)備進(jìn)行結(jié)合運用的話，能夠使得勞動生產(chǎn)率得到提高，與此同時，對于井下工人的勞動條件也可以得到很大的改善。目前，對環(huán)境保護(hù)的要求越來越高了，隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)的不斷發(fā)展的充填采礦法的運用已經(jīng)得到了很大程度的發(fā)展，并且運用也越來越廣泛了。在國內(nèi)外的有色礦山中，使用充填采礦法進(jìn)行金礦開采已經(jīng)越來越頻繁了。目前，充填采礦法在我國的使用比例也更大了，與此同時，該方法在我國的采礦行業(yè)也已經(jīng)得到了一定的成果，在將來更加頻繁的使用該方法也能夠帶來更大的效益。

三、國內(nèi)外充填技術(shù)的發(fā)展歷程以及技術(shù)應(yīng)用

下面我們對充填技術(shù)的發(fā)展歷史中，對充填采礦法的進(jìn)步和發(fā)展中最大的困難就是充填技術(shù)的發(fā)展。充填采礦法進(jìn)行使用后一直無法得到很大的發(fā)展進(jìn)步，直到1957年，膠結(jié)充填的研究和應(yīng)用得到了很大的發(fā)展，這次發(fā)展是由加拿大鷹橋公司哈迪礦在分級尾沙加硅酸鹽水泥的膠結(jié)充填的研究和應(yīng)用中得到的，使得生產(chǎn)使用階段也可以運用膠結(jié)充填技術(shù)，這次的進(jìn)步，使得充填采礦法得到了很大快速的進(jìn)步發(fā)展。如果對膠結(jié)充填技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行分階段，那么大概可以劃分成三個階段，分別是水力充填，高濃度充填和膏體充填這三個階段。前兩個階段是比較前的使用技術(shù)，最后一個膏體充填技術(shù)的運用是近幾年才有了很大的快速的發(fā)展，膏體充填具有比其他兩個階段的充填技術(shù)更大的優(yōu)勢，它的優(yōu)勢包括:強(qiáng)度很高，水泥的消耗量減少，與此同時，對于那些需要遠(yuǎn)距離運輸?shù)牟牧?，根?jù)膏體充填特有的性質(zhì)，比高濃度充填具有更多的優(yōu)勢。目前，膏體充填采礦法運用最廣泛的就是加拿大，并且也在該技術(shù)方面有了很大的進(jìn)步，而且國外已經(jīng)有很多國家也已經(jīng)采用了充填采礦法進(jìn)行開采工作，該采礦方法也得到了很廣泛的運用。

對我國的充填技術(shù)進(jìn)行分析，大致可以分為四個階段。第一階段就是二十世紀(jì)五十年代，對于廢棄物的處理方法，廢石干式充填工藝就已經(jīng)被運用了。第二階段就是接下來的十年發(fā)展也就是1960到1970這十年間，這時候采用的是濃度較低的砂漿和普通的混凝土進(jìn)行充填，用這種充填方法取代了之前用的干式充填方法。下一個階段就是二十世紀(jì)八十年代，這時已經(jīng)不再使用低濃度的砂漿進(jìn)行填充，取而代之的是高濃度的砂漿，塊石膠結(jié)充填技術(shù)已經(jīng)進(jìn)行研究，并且得到了很大的技術(shù)突破，已經(jīng)投入使用了。最后一個階段就是二十世紀(jì)九十年代，這時候膏體泵送充填技術(shù)的研究已經(jīng)有了很大的突破，并且投入實際應(yīng)用中。目前，我國已經(jīng)擁有三套膏體充填系統(tǒng)，對于充填技術(shù)的研究也在繼續(xù)進(jìn)行中。在這時候我國的充填采礦法技術(shù)跟世界其他國家相比，已經(jīng)有了很大的進(jìn)步和發(fā)展，位居世界前沿水平。

四、在經(jīng)濟(jì)，環(huán)境和技術(shù)方面充填采礦法具有的優(yōu)勢

1.在經(jīng)濟(jì)方面的優(yōu)勢。充填采礦法的優(yōu)勢有以下幾點:采礦比較靈活，回采率比較高等。如果與崩落法進(jìn)行比較，在成本消耗方面有很大優(yōu)勢，同時還可以取得更大的經(jīng)濟(jì)利益。并且在前期能夠?qū)Ω邇r位的礦物進(jìn)行高效開采，所以就可以使得盡快的收回成本。在環(huán)保方面的經(jīng)濟(jì)效益也比其他采礦法更高。

2.在技術(shù)方面的優(yōu)勢。采礦的深度在不斷的增加，這就使得采礦中出現(xiàn)的問題也越來越多越來越復(fù)雜，比如溫度高，應(yīng)力大等問題出現(xiàn)越來越多，這些問題的出現(xiàn)會對采礦工作有阻礙。如果是對深井進(jìn)行開采，還可能會出現(xiàn)巖爆的問題。所以考慮到造成后果太嚴(yán)重，我們就需要盡可能的控制和減少巖爆的發(fā)生，目前采用的方法多數(shù)是減少采空區(qū)的體積來進(jìn)行減少巖爆問題。對采空區(qū)體積的減少我們目前可能用三種方法，分別是降低回采寬度，留有間隔的條形礦柱，最后就是采用充填采空區(qū)的方法。最后這種方法與其他的方法相比較有最大的技術(shù)優(yōu)勢，所以被廣泛的運用在開采過程中。

3.在環(huán)境方面的優(yōu)勢。眾所周知，采礦行業(yè)對環(huán)境的破壞是非常大的，所以不能夠追求經(jīng)濟(jì)利益而忽略了對環(huán)境的影響，這樣會使得經(jīng)濟(jì)效益無法長久得到保證，這樣不僅無法得到更多的經(jīng)濟(jì)效益，反而會帶來更多的經(jīng)濟(jì)損失。目前我們?nèi)绻褂贸涮畈傻V法，就可以很好的解決環(huán)境破壞的問題，用這種方法可以很大程度的對環(huán)境有著保護(hù)的作用。在環(huán)境保護(hù)中，充填采礦法具有的環(huán)境優(yōu)勢就是可以很好的防止充填地表發(fā)生沉陷的情況，這樣可以對地表的建筑或者是名勝古跡有著保護(hù)的作用，還可以很好的保護(hù)周圍人群的人身和財產(chǎn)安全，而且這種方法的開采是完全不會帶來廢棄物的，并且不會給環(huán)境帶來破壞。并且使用這種方法，可以很好的把絕大部分的尾沙都充填到采空區(qū)，能夠很大程度的減少尾礦庫垮壩的情況發(fā)生。

五、對充填采礦法的改進(jìn)方法

充填采礦法與其他的采礦方法相比較，具有非常多的優(yōu)勢，這就使得在我國運用已經(jīng)很廣泛，并且也已經(jīng)取得了較大的成果，雖然如此，但是充填采礦法也還有一些需要改進(jìn)的地方，比如該技術(shù)的成本相對來說也是很高的，這也能夠很大程度對企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生影響，所以這點已經(jīng)成為關(guān)注的重點。而在成本中最大的就是充填材料的成本，所以經(jīng)過改進(jìn)，我們需要選擇低成本高強(qiáng)度的新型的填充材料，這種新型材料就是膠凝材料，這樣可以很大程度上降低充填采礦法的成本。

為了能夠更好的適應(yīng)多變的井下作業(yè)，以及能夠更好的提高填充材料的強(qiáng)度，膏體充填技術(shù)已經(jīng)取得了較大的改善。使用膠體充填技術(shù)能夠很好的降低成本，提高充填的效率以及生產(chǎn)效率，并且還可能提高井下作業(yè)的安全性。所以很多采礦企業(yè)已經(jīng)放棄了原來傳統(tǒng)的采礦工藝而選擇目前改進(jìn)后的膠體充填采礦法。在使用過程中還可以通過增加粗骨料來增加膠體充填材料的強(qiáng)度，還可以通過使用泵送劑來提高輸送能力。通過使用試驗，我們發(fā)現(xiàn)膠體充填采礦法的效果很好，能夠?qū)碌陌踩鳂I(yè)有些很大的保障，還可以改善作業(yè)環(huán)境，提高工作效益。

六、結(jié)束語

通過本文對充填采礦法的技術(shù)運用的分析，讀者對這種采礦方法能夠有更深入的了解。充填采礦法與傳統(tǒng)采礦方法相比，有很多的優(yōu)勢，所以我國金礦開采行業(yè)更加廣泛的使用該技術(shù)，同時也要對該技術(shù)進(jìn)行更加深入的研究，使得充填采礦法能夠更好的服務(wù)于金礦開采行業(yè)，增加金礦開采行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。