尾砂膠結(jié)充填采礦法在金屬非金屬礦山的運(yùn)用研究

孫可光，范允鑫，陸 星，喬富尚

（1.山東黃金礦業(yè)（玲瓏）有限公司，山東 招遠(yuǎn) 265400；2.山東黃金集團(tuán)蓬萊礦業(yè)有限公司，山東 蓬萊 265615）

充填采礦法是根據(jù)回采工作面推進(jìn)情況，判斷所需要充填材料的材質(zhì)和使用量，并對(duì)于開采空間進(jìn)行充填，這是回采工作的重要工序，其目的在于有效地控制地壓情況。為了更好的節(jié)約成本，根據(jù)充填材料的材質(zhì)和其輸送方式，將其分為多種類別。其中尾砂膠結(jié)充填采礦法在金屬非金屬礦山中的開采應(yīng)用范圍較為廣泛，這是因?yàn)槲采澳z結(jié)充填采礦法不僅可以就地處理選礦產(chǎn)生的尾砂，降低處理成本，而且還可以達(dá)到很好的回采效果，在礦山開采發(fā)展領(lǐng)域內(nèi)有非常廣闊的使用前景[1]。

1 尾砂膠結(jié)充填采礦法的優(yōu)勢(shì)

1.1 降低采礦支護(hù)成本

在尾砂膠結(jié)充填采礦法被普及以前，金屬非金屬礦區(qū)所采用的采礦方法一般是上向式廢石充填法采礦，這種方法對(duì)于礦巖相對(duì)穩(wěn)固、礦體厚度不大的環(huán)境比較適合，礦體的空間形態(tài)相對(duì)比較簡單，但是如果當(dāng)?shù)V房頂板暴露面積超過100 平方米以上，制作人員需要制作混凝土隔墻、勞動(dòng)強(qiáng)度很大，而且隔墻接頂比較困難，還需要大量的采礦支護(hù)成本，設(shè)備設(shè)施也可能因?yàn)橐恍┩话l(fā)狀況而受到破壞，可能威脅作業(yè)人員的人身安全。尾砂膠結(jié)充填采礦法則不會(huì)出現(xiàn)這些問題，采礦成本大大降低，而且也減少了勞動(dòng)量。

1.2 減少安全隱患

尾砂膠結(jié)充填采礦法的充填站布置采空區(qū)，從而保護(hù)了作業(yè)人員的安全，這是一種下向式充填采礦法，利用尾砂制備膠結(jié)材料，從而能夠減少尾砂中化學(xué)物質(zhì)對(duì)于環(huán)境的影響，可以起到綠色環(huán)保的目的，而且減少了尾砂堆放的體積和面積，減少了由于尾礦庫所帶來的安全隱患。尾砂膠結(jié)充填采礦法利用周圍圍巖支撐礦柱，對(duì)于相鄰礦柱進(jìn)行回采，其采切工程小，工作量不大，而且具有較強(qiáng)的靈活性，能夠更好的保障礦區(qū)周圍的圍巖，適當(dāng)?shù)目刂茋鷰r移動(dòng)的速度，這對(duì)于采礦區(qū)的說是做好安全保障工作的基礎(chǔ)，不再沿用上向式廢石充填法回采，可以使作業(yè)人員的人身安全和財(cái)產(chǎn)安全指數(shù)均有所上升。

2 尾砂膠結(jié)充填采礦法在金屬非金屬礦山的運(yùn)用

2.1 采礦成本較低，充填強(qiáng)度高

尾砂膠結(jié)充填采礦法是在最早的充填采礦法基礎(chǔ)上發(fā)展起的，早期人們都選擇干式充填法，在露天采場所采到的井下廢石等都被應(yīng)用在礦區(qū)回采的步驟，通過不斷的革新充填工藝，選擇低價(jià)位、高強(qiáng)度的充填材料，能夠提升采礦順序，又降低了采礦的成本。尾砂充填則需要經(jīng)過篩選和加工，更容易適應(yīng)復(fù)雜的礦石構(gòu)造特征，采用這種采礦法，充填的強(qiáng)度較高，能夠適應(yīng)復(fù)雜的礦石構(gòu)造特征，整體強(qiáng)度分布不均衡，甚至可以適應(yīng)結(jié)構(gòu)疏松的礦石強(qiáng)度。尾砂膠結(jié)充填法采礦能夠?qū)崿F(xiàn)采空區(qū)外制備膠結(jié)充填料，可以實(shí)現(xiàn)長距離的管線輸送，在管線連續(xù)輸送時(shí)不會(huì)影響其他工作步驟，能夠保證采礦作業(yè)的連續(xù)性，因此，采礦的成本較低，不需要反復(fù)停工，而且該方法采用的是尾砂制備膠結(jié)料，能夠減少尾砂的浪費(fèi)，也不必使用更多原材料成本，獲得了非常良好的效果[2]。

2.2 可實(shí)現(xiàn)分級(jí)操作，適應(yīng)實(shí)際地貌

尾砂膠結(jié)充填采礦法是一種比較常見的工藝，以金礦為例，在礦體頂板覆蓋含水層，從而能夠避開地表發(fā)生塌陷的可能，也能夠更好的保護(hù)含水層，使其不被破壞。尾砂膠結(jié)充填法采礦使用分級(jí)別的尾砂為自己充填，利用充填骨料配合新型尾砂固結(jié)材料，可以使得充填用的膠結(jié)材料能夠更加穩(wěn)固，使用起來更加得心應(yīng)手。使用采礦場的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，結(jié)合目前最為新穎的回采工藝，實(shí)現(xiàn)向上分層的進(jìn)路方式進(jìn)行采礦，這樣可以保證正常的開采，既能保證開采量，同時(shí)還能保證開采的安全，采用邊開采邊回填的方式，配合金礦內(nèi)巷道的決定工作，在掘進(jìn)的過程中進(jìn)入回采環(huán)節(jié)時(shí)，要求充填達(dá)到需要的強(qiáng)度，從而對(duì)下一季度進(jìn)行回采充填。采用尾砂膠結(jié)充填法進(jìn)行循環(huán)回采，這個(gè)充填的過程是不斷自我反復(fù)的，直到分層成功之后又進(jìn)去下一層根據(jù)實(shí)際的開采地形地貌，實(shí)現(xiàn)充填循環(huán)。充填采礦法是指伴隨落礦、運(yùn)搬及其他作業(yè)的同時(shí)，用充填料充填采空區(qū)的采礦方法。充填的目的是支護(hù)采空區(qū)兩幫巖石，并為繼續(xù)進(jìn)行上面分層回采造成立足的底板。它適用于礦石和圍巖不穩(wěn)固，不允許有較大暴露面的礦床；地表需要保護(hù)的礦床；稀有貴金屬或高品位的礦床；有自燃性的硫化礦床；賦存條件復(fù)雜的礦床等。這個(gè)循環(huán)的充填過程，需要考慮金礦開采，場地的布置，開采場的布置和礦體厚度的設(shè)計(jì)，將直接影響到尾砂膠結(jié)充填法的可行性。一般而言，應(yīng)該根據(jù)礦體的力學(xué)狀況加以測定，為了使得尾砂膠結(jié)充填法能夠開采的通路要求在完成進(jìn)度回采之后，就應(yīng)該做好關(guān)于充填的路線準(zhǔn)備預(yù)留放水口，并且在充填管的計(jì)劃作業(yè)位置加入進(jìn)路口，并且均勻的放置充填管，使其位于充填材料進(jìn)入中央的位置，在進(jìn)行充電操作之后，保持記錄的嚴(yán)格管控并記錄充填記錄，使得進(jìn)料充填符合設(shè)計(jì)強(qiáng)度，分層進(jìn)度完成充填任務(wù)。

2.3 實(shí)現(xiàn)礦體走向和充填采區(qū)布局

膠結(jié)充填指的是一種單漿膠結(jié)充填材料及其使用方法。膠結(jié)充填技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展對(duì)于礦業(yè)的進(jìn)步具有重要的推動(dòng)作用。單漿膠結(jié)充填材料采用快硬硫鋁酸鹽水泥熟料作為基本膠凝活化材料，以生石灰為激發(fā)劑，摻加大量工業(yè)廢渣經(jīng)磨細(xì)制成。尾砂膠結(jié)充填采礦法，在設(shè)計(jì)分層充填回路的時(shí)候，要符合金礦實(shí)際的設(shè)計(jì)強(qiáng)度需求，每一段回采路徑充滿之后，分層工作進(jìn)入和采礦聯(lián)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)封閉充填，為了能夠使下一分層的回采和充填工作進(jìn)行得更為順利，可以保持所有進(jìn)入的嚴(yán)密和充填，做好節(jié)點(diǎn)工作，完成所有充填操作準(zhǔn)備。尾礦膠結(jié)充填法在實(shí)施的過程中，充填的交集體符合設(shè)計(jì)強(qiáng)度，而且在回填進(jìn)入的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)分層回填，對(duì)于開采聯(lián)絡(luò)投入實(shí)現(xiàn)封閉管理，再進(jìn)入到下一層回采和充填時(shí)，實(shí)現(xiàn)分段落差充填的方法。這樣做就可以使得走向和采礦區(qū)的布置更為合理，過濾的礦柱能夠自下而上，形成菱形礦房，礦房中央可以設(shè)計(jì)成豎礦，向?qū)﹂g巖石進(jìn)行分段處理。

金礦的礦體在發(fā)育時(shí)候可能會(huì)形成一些裂痕，此時(shí)要求尾砂膠結(jié)充填實(shí)現(xiàn)來回充填，進(jìn)行分段礦房管理。充填體為了避免采空氣暴露面積過大，避免頂板冒落和地表水體安全受到影響，可采用長錨鎖護(hù)頂，設(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu)后，再進(jìn)行尾砂膠結(jié)充填，之所以要這樣做是為了能夠設(shè)置必要的防護(hù)，尤其是對(duì)于平向護(hù)頂進(jìn)行支護(hù)設(shè)置，在防護(hù)的時(shí)候每排設(shè)置三根鋼線，保持于晶礦礦體頂板的垂直，地段安全暴露面積不至于過大，使用金屬網(wǎng)和支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)于回填的位置進(jìn)行充填保護(hù)。另外實(shí)現(xiàn)礦體走向和充填采區(qū)的布局，將原有的充填回風(fēng)井、充填聯(lián)絡(luò)道和采空區(qū)進(jìn)行充填處置，回采時(shí)對(duì)于出礦的進(jìn)入通路實(shí)行擋墻處理，在充填時(shí)可以分步做分段的完成，先進(jìn)行垂直走向的布置，然后進(jìn)行分段空?qǐng)龌夭?，并使用尾砂膠結(jié)充填[3-6]。

3 結(jié)論

綜上所述，在金礦開采的過程中，使用尾砂膠結(jié)充填的方式，不會(huì)再有亂挖亂采的情況，尤其是在大規(guī)模進(jìn)行大量采空區(qū)設(shè)置時(shí)，為了杜絕安全隱患，可以在地下開采時(shí)使用支護(hù)結(jié)構(gòu)，盡量避免地表產(chǎn)生隱含的坍塌風(fēng)險(xiǎn)，尤其是對(duì)于整個(gè)巷道的安排，杜絕了費(fèi)時(shí)長、費(fèi)時(shí)過多的情況。隨著我國大力提倡的可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略，不斷向礦區(qū)開采普及綠色環(huán)保理念，對(duì)于金屬非金屬礦山使用尾砂膠結(jié)充填采礦法，可以充分的利用現(xiàn)有的尾礦和廢石料資源保護(hù)生態(tài)環(huán)境，保證安全生產(chǎn)，從而能夠使得這種新型的充填開采方式為我國的礦石開采做出積極的貢獻(xiàn)。