充填采礦技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用研究

（山西神州煤業(yè)有限責任公司 山西 033000）

前言

隨著我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的日益提升，采礦行業(yè)的發(fā)展也隨之加快，且在長期高強度開采狀態(tài)下，地表淺層部位易于開采礦產(chǎn)資源正在減少，開采條件更具復(fù)雜化，不僅開采的深度加大，同時在開采的難度上也開始提升。此時，為了提升礦產(chǎn)開采效率，有效將充填采礦技術(shù)應(yīng)用于開采作業(yè)中，對于采礦壓力降低以及采礦工程質(zhì)量提升均具有助推成效。鑒于此，針對充填采礦技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用這一內(nèi)容展開深入分析具有重要現(xiàn)實意義。

1.充填采礦技術(shù)概念

充填采礦法是指伴隨落礦、運搬及其他作業(yè)的同時，用充填料充填采空區(qū)的采礦方法。充填的目的是支護采空區(qū)兩幫巖石，并為繼續(xù)進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。由于充填采礦法能夠最大限度地回收礦產(chǎn)資源，保護地下、地表環(huán)境，特別是近些年來，隨著充填材料、充填工藝、管道輸送裝備和技術(shù)的不斷進步，充填采礦法在有色金屬礦山和貴重金屬礦山得到了廣泛應(yīng)用。隨著充填成本的不斷降低和礦產(chǎn)品價格的持續(xù)走高，充填法因其無可替代的優(yōu)勢，在煤礦、鐵礦等傳統(tǒng)上不宜采用充填法的礦山，應(yīng)用比重也越來越大。

2.充填采礦技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用分析

(1)削壁充填采礦技術(shù)的應(yīng)用

采礦工程作業(yè)中，應(yīng)用削壁充填采礦技術(shù)進行施工時，比較適用于礦體本身比較薄的礦山，此類工程作業(yè)中，往往無法設(shè)置預(yù)留間柱，所以需要通過人工設(shè)置混凝土構(gòu)筑底柱。在回采作業(yè)時，需要先行完成礦石開采，隨后才能展開巖石開采工作，在落礦之前，還需在礦下填充物之上做好墊層鋪設(shè)工作，墊層的材料可選用膠皮帶或是草袋。進行爆破采礦時，應(yīng)該設(shè)置深度為1m的炮眼，借助電耙完成出礦，隨后進行圍巖爆破，充填采空區(qū)，并將基本的工作空間預(yù)留出來。后續(xù)的采礦施工中，可循環(huán)上述作業(yè)過程，直至完成礦塊的開采。在應(yīng)用削壁充填技術(shù)進行采礦爆破時，應(yīng)該做好如下爆破處理：

①先爆破礦體情況。在爆破點進行爆破孔鉆點，工具可采用小直徑釬頭，爆破孔需控制在1-1.5m之間，且孔間間隔控制在0.4-0.6m之間，裝藥時需遵守隔孔裝藥原則。

②先爆破圍巖情況。提前確認回采空間，確?；夭煽臻g處于最小狀態(tài)。期間，如礦體的傾斜度相對較大時，采場的最小空間應(yīng)該控制在0.8m以上。

③爆破后，進行崩落的礦石處理時，可以從人工運輸或是電耙運輸兩種方案中選擇一種。期間，當采場的空間預(yù)留超出1.2m，可以直接將電動鏟運設(shè)備開到采礦現(xiàn)場完成運輸。

④為提升礦石的質(zhì)量及純度，還需在充填材料的表層鋪設(shè)層墊層，常見的墊層主要以混凝土為例，厚度需控制在0.1-0.15m之間，且強度需超出3MPa，目的在于能夠支撐礦石崩落的重力。

(2)分段充填采礦技術(shù)的應(yīng)用

采礦工程作業(yè)過程中，分段充填采礦技術(shù)的應(yīng)用操作關(guān)鍵點在于“分段”處理，此項技術(shù)操作中，需要針對礦下暴露面積較大的部位展開分割處理，促使采礦面能夠規(guī)劃成為具有若干個矩形斷面結(jié)構(gòu)的礦面分布形式，借此將暴露面縮小，同時也可進一步促進礦區(qū)中不穩(wěn)定位置的充填工作及回采工作質(zhì)量提升。

例如，某礦區(qū)在應(yīng)用分段充填采礦技術(shù)作業(yè)時，充分將采礦中段進行了劃分，劃分后需確保每一個“小中段”之間的高度差相近，例如某礦區(qū)在進行采礦中段劃分時，每一“小中段”之間的差距不超出10m。隨后針對各個劃分完成的中段執(zhí)行開采工作，并按照采場所規(guī)定的采礦工作推進流程及深度標準，執(zhí)行相關(guān)采礦施工，期間，為了確保充填及回采兩項作業(yè)內(nèi)容能夠?qū)崿F(xiàn)交叉運輸作業(yè)目標，需要在礦下巷道內(nèi)做好出礦及鑿巖施工，隨后將礦石及填充物從礦下運輸出去。某采礦工程在作業(yè)中，選用的是CT-500HE型號的電動鏟運設(shè)備，該設(shè)備的使用，能夠大幅度降低礦下作業(yè)人員的工作量，從而提升采礦工作效率。當?shù)V下的采礦作業(yè)環(huán)節(jié)基本結(jié)束后，需要立即開展采礦充填工作，某礦區(qū)作業(yè)時選用的充填材料為膠結(jié)物，在進行礦內(nèi)頂板的充填時，充填設(shè)備選用了推卸式鏟運機，最終實現(xiàn)了整個采礦過程的機械化作業(yè)目標，最終提升采礦工程生產(chǎn)效益。

(3)上向分層充填采礦技術(shù)的應(yīng)用

上向分層充填采礦技術(shù)也被稱之為干式充填采礦技術(shù)，技術(shù)應(yīng)用時，主要操作特征在于按照自下而上的開采原則完成礦產(chǎn)開采工作，即每次完成一層的開采工作，直接推進該開采層的充填作業(yè)流程。該項技術(shù)應(yīng)用后，會在充填施工的同時，在礦下配置相匹配的行人井、排水井及放礦井。一般而言，采礦工程施工中應(yīng)用上向分層充填技術(shù)，在進行礦塊布置形式的選擇時，主要以兩種為主，一種以沿著走向進行礦塊布設(shè)施工，此種布設(shè)方式，比較適用于礦內(nèi)本身的礦石及相連接的圍巖穩(wěn)定性較佳的采礦環(huán)境中，期間，此種方法比較適用于礦體厚度不超出15m的礦下作業(yè)條件。另一種是沿著礦塊切走向進行布設(shè)，其比較適用于礦石及相關(guān)聯(lián)圍巖本身的穩(wěn)定性能較差的礦山中，此種方法比較適用于礦體厚度超出50m的礦下作業(yè)條件，在具體的布設(shè)工作開展中，需在礦內(nèi)設(shè)置兩排礦房，且要求礦房與礦體保持垂直方向關(guān)系，最后在礦房之內(nèi)，按照礦體的走向預(yù)留出相應(yīng)的縱向礦柱，促進上向分層充填施工技術(shù)應(yīng)用。

(4)下向分層充填采礦技術(shù)的應(yīng)用

應(yīng)用下向分層充填采礦技術(shù)進行采礦作業(yè)時，需針對礦體本身的穩(wěn)定性及圍巖的穩(wěn)定性進行調(diào)研，此項技術(shù)更加適用于穩(wěn)定性極差的采礦現(xiàn)場，借助下向分層填充的方式完成采礦作業(yè)流程。在具體的礦體回采施工中，需要在礦體工作面之上建筑三種礦井，分別是運輸井、人天井及礦石溜井，其中，礦石溜井主要被應(yīng)用在于實現(xiàn)礦石從上部運輸?shù)较虏康牡V內(nèi)巷道中，而運輸井則主要被應(yīng)用在將充填物質(zhì)運輸至礦下采空區(qū)的過程中。例如，某采礦工程在采礦期間，利用下向分層充填采礦技術(shù)作業(yè)時，依照從下往上的采礦順序完成回采了充填兩項作業(yè)流程，期間，進行分層時，采用了傾斜10-15°分層方式，并在回采前，將礦石溜井、巷道及人天井之間做好連通施工，且回采起始點設(shè)置在切割巷道位置。

3.充填采礦技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用前景探討

經(jīng)過幾十余年的發(fā)展和進步，現(xiàn)階段充填采礦技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為我國采礦工作開展過程中的核心技術(shù)種類，不僅為礦山開采企業(yè)的生產(chǎn)提供技術(shù)保障，同時對于企業(yè)的經(jīng)濟效益增長也起到了顯著的促進作用。隨著時代的發(fā)展和進步，充填采礦技術(shù)也需同步做好相應(yīng)的技術(shù)更新工作，將實際采礦工作推進中所呈現(xiàn)出的問題一一提煉出并解決后，還需就出現(xiàn)的問題及解決方案進行綜合性整理和規(guī)劃，促使其形成礦產(chǎn)開采工程質(zhì)量提升可借鑒的典型性資料。未來的充填采礦技術(shù)應(yīng)用中，應(yīng)該充分就現(xiàn)有的采礦運輸設(shè)備進行研制，同時還應(yīng)積極引進機械自動化的充填設(shè)備以及智能化的采礦調(diào)度運行監(jiān)管系統(tǒng)，最終提升采礦智能水平。

4.結(jié)束語

綜上所述，在我國采礦行業(yè)發(fā)展的過程中，充填采礦技術(shù)屬于采礦工程作業(yè)中的主力技術(shù)模式內(nèi)容，該項技術(shù)的使用，不僅有利于礦石貧化率的降低，同時在采礦期間對于礦產(chǎn)周邊的圍巖穩(wěn)固性提升也能夠發(fā)揮重要助推效果。此外，由于礦山開采工作屬于一項長期性作業(yè)項目，整體作業(yè)周期相對較長，且隨著開采的推進，礦床的深度也會隨之增加，此時對于充填采礦技術(shù)的運用要求及標準也必然會越來越嚴格。對此，除開現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)用以外，還需不斷做好新技術(shù)的研發(fā)工作，充分與國家倡導(dǎo)的生態(tài)生產(chǎn)理念相融合，最終在保障礦山工程效益的同時，也能夠為生態(tài)環(huán)境保護奠定基礎(chǔ)。