充填采礦技術(shù)在金屬非金屬礦山采礦工程中的應(yīng)用策略研究

吳春燁

（福建海峽科化富興建設(shè)工程有限公司，福建 永安 366000）

0 引言

隨著社會經(jīng)濟轉(zhuǎn)型發(fā)展，礦產(chǎn)行業(yè)在實際作業(yè)時既要保證采礦量能夠滿足社會發(fā)展需求，還要注重低碳環(huán)保理念來進(jìn)行資源節(jié)約和提高利用率。這就需要對充填采礦技術(shù)進(jìn)行深入研究，將其完美應(yīng)用于金屬非金屬礦山中。金屬非金屬礦山是指除了煤礦、煤系硫鐵礦等所有礦山?；诘V產(chǎn)類型涵蓋廣泛，在采礦技術(shù)應(yīng)用上要保證充填采礦技術(shù)力度，通過對開采技術(shù)的深入分析來保證整體行業(yè)發(fā)展穩(wěn)定，同時采礦企業(yè)要積極推廣充填采礦技術(shù)，確保采礦作業(yè)良性運行。

1 充填采礦技術(shù)相關(guān)概述

1.1 充填采礦技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

充填采礦技術(shù)是當(dāng)下金屬非金屬礦山開采的重要技術(shù)手段，因此要充分考量礦上實際情況，保證開采技術(shù)效率，以此維持開采工作價值。其應(yīng)用優(yōu)勢：

1）保證開采安全。礦山開采工作隨著礦山類型不同而存在不同危險性，所以要保證充填采礦技術(shù)的靈活運用，能夠充分應(yīng)對不同開采要求。在開采之前對礦山類型和實際礦產(chǎn)分布進(jìn)行深入調(diào)查，以此保證開采工作順利。最應(yīng)注意的掘石圍巖開采過程中會出現(xiàn)的坍塌現(xiàn)象，以先進(jìn)的技術(shù)降低坍塌幾率。

2）充分考慮環(huán)境問題，融合低碳環(huán)保理念，保證充填采礦技術(shù)對環(huán)境保護(hù)的作用，通過對技術(shù)手段的升級和深入挖掘來降低環(huán)境污染情況，降低開采工作難度同時提高開采效率。

1.2 國內(nèi)外研究經(jīng)驗

充填采礦技術(shù)在應(yīng)用時要依照實際情況制定開采計劃，國外學(xué)者對礦山開采研究較多，具有充足經(jīng)驗進(jìn)行采礦技術(shù)優(yōu)化，而國內(nèi)學(xué)者對實際開采工作研究更多，在結(jié)合實踐工作上存在優(yōu)勢。將場地廢石和挖掘材料進(jìn)行詳細(xì)分析，可以保證開采工作對周圍環(huán)境的最低影響。國內(nèi)主要采用干式填充采礦法，不僅人工成高，而且工作效率也比較低，與國外相比還有很大進(jìn)步空間。而國外主要使用充填采礦技術(shù)，既能夠保證資源開采效率，還能節(jié)省成本，隨著時間推移和技術(shù)完善，充填采礦技術(shù)應(yīng)用范圍逐漸擴大，成為主流開采技術(shù)之一，也為國內(nèi)技術(shù)發(fā)展提供支持。因此在對其進(jìn)行研究時，要注重機械設(shè)備智能化發(fā)展，詳細(xì)分析開采工作可能遇到的問題，通過技術(shù)手段予以解決。這樣既能夠豐富研究經(jīng)驗，為技術(shù)手段更新升級提供借鑒，還能推動其自動化發(fā)展。

1.3 充填采礦技術(shù)的發(fā)展方向

充填采礦技術(shù)作為主流采礦方式之一，要注重其發(fā)展方向，深入研究技術(shù)手段。其發(fā)展方向可以從三方面考量：

1）技術(shù)管理方面、新型充填采礦技術(shù)研發(fā)和新型填充材料研發(fā)。

2）技術(shù)管理方面應(yīng)注重充填站建立，為材料輸送提供技術(shù)支持，要以完善管理手段進(jìn)行技術(shù)管理，確保充填材料穩(wěn)定、完好。

3）新型充填采礦技術(shù)研發(fā)要通過礦場和礦山環(huán)境不同入手，保證技術(shù)手段深孔和淺孔的應(yīng)用，在充填材料選擇上要充分利用石膠結(jié)工藝來保證充填材料穩(wěn)定，以此提高礦區(qū)施工效率；新型充填材料研發(fā)上要以充填效果為目標(biāo)導(dǎo)向，深入研究充填材料結(jié)構(gòu)和成分，以穩(wěn)定性為主，材料強度為輔進(jìn)行全新充填材料研發(fā)。

利用這三方面進(jìn)行更新優(yōu)化，可以有效保證采礦技術(shù)的全面進(jìn)步，對不同施工環(huán)境都能進(jìn)行深入適應(yīng)，保證技術(shù)水平不斷提高。

2 充填采礦技術(shù)在采礦工程中應(yīng)用的意義

2.1 有利于緩解礦產(chǎn)資源危機

在充填采礦技術(shù)應(yīng)用上，雖然還存在效率低的問題，但在采礦技術(shù)手段中，充填采礦技術(shù)仍然是最適合我國礦產(chǎn)行業(yè)發(fā)展的技術(shù)手段之一。將充填采礦技術(shù)應(yīng)用于采礦工程中有利于緩解國內(nèi)礦產(chǎn)資源危機狀況。由于礦產(chǎn)資源是長期地質(zhì)作用所產(chǎn)生的生態(tài)資源，所以其具備不可再生性。隨著社會發(fā)展對礦產(chǎn)需求越來越大，對礦產(chǎn)資源開采數(shù)量也越來越多。在開采手法上很多企業(yè)采取傳統(tǒng)開采方法，會增加礦產(chǎn)開采損耗，增加資源危機出現(xiàn)概率。因此應(yīng)積極使用充填采礦技術(shù)，以此來保證礦產(chǎn)資源開采質(zhì)量和開采效率，以技術(shù)手段對資源損耗進(jìn)行降低，避免產(chǎn)生資源浪費情況。充填采礦技術(shù)具備高回采率和低貧化率，能夠?qū)崿F(xiàn)礦產(chǎn)資源的保護(hù)性開采，同時還能幫助礦產(chǎn)企業(yè)實現(xiàn)廢物利用和環(huán)保效果，可以最大限度上緩解礦產(chǎn)資源危機，所以要積極進(jìn)行推廣。

2.2 有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境

隨著經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型發(fā)展，大開發(fā)理念已經(jīng)不適合當(dāng)下發(fā)展環(huán)境需求，因此要推行低碳環(huán)保理念。基于礦產(chǎn)開采工作的特殊性，是推動社會發(fā)展進(jìn)步的關(guān)鍵行業(yè)，需要將環(huán)保理念融入開采工作中，通過技術(shù)手段實現(xiàn)生態(tài)保護(hù)。將充填采礦技術(shù)應(yīng)用于采礦工程中有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境。在傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源開采工作中，對礦產(chǎn)數(shù)量和質(zhì)量有著明確要求，還要滿足大開發(fā)理念，導(dǎo)致對工程場地周邊環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。由于生態(tài)環(huán)境破壞會帶來酸雨、沙塵暴等惡劣天氣環(huán)境，這不僅為人們?nèi)粘Ｉ顜碡?fù)面影響，還對礦產(chǎn)資源產(chǎn)生威脅，使得相關(guān)資源存量急劇下降。因此要加強充填采礦技術(shù)推廣，將其作為關(guān)鍵開采技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，這樣才能有效降低生態(tài)破壞后果，全力化解礦產(chǎn)資源開采產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境破壞，實現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境的全面保護(hù)。

2.3 有利于推進(jìn)礦業(yè)技術(shù)成長

在采礦工程中應(yīng)用充填采礦技術(shù)，有利于推動礦業(yè)技術(shù)成長，幫助整體行業(yè)技術(shù)手段進(jìn)步，因此要積極推廣充填采礦技術(shù)。受到技術(shù)手段和發(fā)展理念影響，傳統(tǒng)礦產(chǎn)行業(yè)在進(jìn)行開采技術(shù)應(yīng)用上使用傳統(tǒng)開采方法，使得礦產(chǎn)資源開采效率不高，還存在損耗情況。同時傳統(tǒng)開采方法還存在安全性不高、回采率較低等缺點，不利于整體行業(yè)良性發(fā)展。因此要注重充填采礦技術(shù)應(yīng)用，保證對礦產(chǎn)資源高利用率，確?；夭陕屎桶踩?，推動礦產(chǎn)行業(yè)發(fā)展。將充填采礦技術(shù)理念和開采情況進(jìn)行結(jié)合，為礦業(yè)技術(shù)成長提供良好環(huán)境，保證相關(guān)技術(shù)手段優(yōu)化創(chuàng)新，即能夠保證資源利用率，還能夠推動技術(shù)進(jìn)步，可謂一舉兩得。

3 充填采礦技術(shù)在金屬非金屬礦山采礦工程的具體應(yīng)用

3.1 削壁充填采礦技術(shù)

在金屬非金屬礦山進(jìn)行開采作業(yè)時，要注重采礦技術(shù)選擇，削壁充填采礦技術(shù)通常應(yīng)用于壁薄的礦山。在采用削壁充填采礦技術(shù)時，往往無法將間柱預(yù)留在指定地點，只能通過人工混凝土澆筑的方法來構(gòu)建底柱?；诮饘俜墙饘俚V上獨特屬性，在進(jìn)行回采工作時要進(jìn)行炮眼設(shè)置，數(shù)據(jù)深度要維持在1 m，通過電耙實現(xiàn)出礦作業(yè)。之后可以對圍巖進(jìn)行爆破，完成采礦區(qū)的填充，預(yù)留基本操作空間，確保開采工作順利開展。在正式施工過程中，可以對預(yù)設(shè)施工地點重復(fù)上述作業(yè)過程，以此來保證礦產(chǎn)開采。為保證削壁充填采礦技術(shù)的爆破作業(yè)順利完成，要對爆破工作進(jìn)行細(xì)致處理：首先，要深入掌握需要爆破的礦體情況，從而進(jìn)行爆破點設(shè)置，利用小直徑釬頭進(jìn)行爆破孔鉆探，將其直徑控制在1.0～1.6 m 之間，每個爆破孔距離間隔0.3～0.6 m，以此方便隔孔裝藥。其次，裝好炸藥之后要確定圍巖情況，對圍巖先行爆破，要充分確認(rèn)回采空間狀態(tài)，如果出現(xiàn)礦體傾斜度較大的情況，就要對回采空間進(jìn)行嚴(yán)格限定，其直徑應(yīng)控制在0.7 m以上。最后，對爆破后的落石進(jìn)行處理時可以采用人工或電耙運輸兩種方式，保證開采工作順利進(jìn)行。

圖1 削壁充填采礦技術(shù)示意圖

3.2 分段充填采礦技術(shù)

在金屬非金屬狂山中使用分段充填采礦技術(shù)要嚴(yán)格依照技術(shù)要求，保證在開采過程中積極進(jìn)行切割處理，以此來保證分段充填技術(shù)的應(yīng)用性，保證開采工作有序進(jìn)行。利用分段充填采礦技術(shù)可以有效掌握采區(qū)實際面積，讓開采企業(yè)進(jìn)行詳細(xì)開采計劃制定，穩(wěn)定整套開采流程，最大限度降低開采工作中可能出現(xiàn)的事故。整套技術(shù)手段的關(guān)鍵就在于“分段”，在實際作業(yè)過程中，要將礦山開采區(qū)進(jìn)行充分劃分，保證每一個“小中段”的高度差符合開采標(biāo)準(zhǔn)，維持其數(shù)據(jù)相近，數(shù)值區(qū)間應(yīng)處于10 m 之內(nèi)。之后企業(yè)可以對不同段位的礦產(chǎn)資源進(jìn)行開采，以相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)為參照進(jìn)行采礦工作流程推進(jìn)，在這期間要保證充填工作和回采工作能夠同時進(jìn)行，實現(xiàn)交叉作業(yè)，就要在礦道中進(jìn)行鑿巖施工，為出礦打下基礎(chǔ)。還應(yīng)制定科學(xué)的開采計劃，將開采效率和開采質(zhì)量充分考慮，在保證出礦工作同時進(jìn)行充填工作，確保開采區(qū)安全性。在充填材料選擇上要深入分析，結(jié)合金屬非金屬礦山實際情況進(jìn)行材料選擇。還要注重施工機器選擇，保證分段充填采礦技術(shù)能夠同步開展，在不同分段中維持施工效果。這樣既降低充填成本，還能加強施工效率。

3.3 上向分層充填采礦技術(shù)

上向分層充填采礦技術(shù)是充填采礦技術(shù)中的重要內(nèi)容，在開采作業(yè)時需要開采人員由下而上進(jìn)行開采作業(yè)，并且在開采的同時進(jìn)行充填工作，確保施工安全。上向分層沖采礦技術(shù)也叫干式充填采礦技術(shù)，在實際技術(shù)應(yīng)用時需要安排專屬人員進(jìn)行行人井、排水井和方礦井的建造，以此實現(xiàn)礦井內(nèi)給水問題。由于金屬非金屬礦山不同區(qū)域具有不同狀況，因此要制定詳細(xì)上向分層充填采礦技術(shù)，要深入考量開采后的運輸問題，保證工作流程順利開展。在技術(shù)實施時，可以利用不同礦塊布置方法來推動工作，通過開采方向作為指向進(jìn)行布置工作，以此來滿足礦石和巖土的穩(wěn)定需求。此種方法通常被運用在開采區(qū)較淺的礦井，深入距離不超過15 m。此外還可以沿著礦塊切割方向進(jìn)行布置，通常被應(yīng)用于礦石和巖土穩(wěn)定性較弱的礦井中，嫩夠保證礦體厚度大于50 m 的地下作業(yè)環(huán)境。在實際布置過程中，要充分利用礦井內(nèi)的礦房，保證礦房與礦體的垂直角度，在礦房中沿著礦體走向打造縱向礦柱，穩(wěn)定上向分層充填采礦技術(shù)。該技術(shù)具備良好穩(wěn)定性和適應(yīng)性，如果開采過程中出現(xiàn)圍巖和礦石不穩(wěn)的狀況，可以沿著斜向路線開采，角度維持在6°～100°之間，能最大化發(fā)展效果。

3.4 下向分層充填采礦技術(shù)

在應(yīng)用下向分層充填采礦技術(shù)時要對礦山本身進(jìn)行深入調(diào)查，以金屬非金屬礦山屬性入手保證礦體穩(wěn)定和圍巖穩(wěn)定，下向分層充填采礦技術(shù)需要非常穩(wěn)定的作業(yè)環(huán)境才能進(jìn)行。顧名思義，下向分層充填采礦技術(shù)與上向分層充填采礦技術(shù)是反向施工，需要企業(yè)由上至下進(jìn)行礦山開采工作。因此在具體開采過程中需要詳細(xì)進(jìn)行礦井建設(shè)，即運輸井、人天井和礦石溜井，運輸井具體作用就是實現(xiàn)充填物質(zhì)穩(wěn)定運輸；礦石溜井主要用來進(jìn)行礦石運輸。在技術(shù)應(yīng)用時可以充分滿足礦山開采需求，保證開采環(huán)境的穩(wěn)定性，為礦山內(nèi)部施工提供有力支撐。應(yīng)用下向分層充填采礦技術(shù)能夠有效降低開采事故發(fā)展幾率，同時要深入掌握開采過程可能出現(xiàn)的問題，做好預(yù)防方案，將風(fēng)險降至最低。此種技術(shù)手段最主要的內(nèi)容就是運輸工作，要注重運輸井建立的穩(wěn)定性，保證充填物能夠通過運輸井達(dá)到指定位置。通過制定詳細(xì)運輸計劃來維持運輸工作，保證分層作業(yè)效果，以礦體傾斜角度進(jìn)行開采作業(yè)，將角度維持在9°～15°之間，利用技術(shù)將礦石溜井。人天井和運輸井聯(lián)通，保證回采工作順利。

4 結(jié)語

在國內(nèi)礦產(chǎn)行業(yè)發(fā)展過程中要充分開發(fā)合適的采礦技術(shù)，保證充填采礦技術(shù)在金屬非金屬礦山開采工作中的應(yīng)用情況。要全面優(yōu)化開采模式，讓充填采礦技術(shù)加大普適性，以此來滿足礦產(chǎn)開采工作需求。這樣能夠最大化降低礦石貧化率，維持周邊環(huán)境安全。同時要充分考量礦產(chǎn)開采工作周期性，確保充填采礦技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)性和規(guī)范性，推動工作流程順利開展，為低碳環(huán)保理念發(fā)展提供助力。