充填采礦法在鐵礦山的應用及展望

劉 濤，秦振超（.山東盛大礦業(yè)有限公司，山東 萊州 6400； .棲霞市金興礦業(yè)有限公司莊子金礦，山東 棲霞 65300）

充填采礦法在鐵礦山的應用及展望

劉 濤1，秦振超2
（1.山東盛大礦業(yè)有限公司，山東 萊州 261400； 2.棲霞市金興礦業(yè)有限公司莊子金礦，山東 棲霞 265300）

隨著人們環(huán)保意識的提升以及充填技術的發(fā)展，尤其是對礦山安全生產(chǎn)工作的重視、充填采礦法在鐵礦山的應用得到了普及。充填采礦法具有作業(yè)安全，貧化率和損失率低，適應性廣且能夠有效地保護采區(qū)環(huán)境等諸多優(yōu)勢，發(fā)展前景良好，值得在鐵礦開采中推廣應用。

充填采礦法；開采；應用

近年來，在鐵礦資源的開采中，為了確保井下開采的安全性，提高礦山開采技術指標，緩解礦山地壓活動，降低尾礦庫建設費用，充填采礦法在礦山開采中得到普及。

1　充填采礦法的優(yōu)勢

1.1安全防護方面

充填采礦法相對來說具有兩大安全優(yōu)勢。一是充填采礦法能夠提高圍巖的抗壓能力。在鐵礦山開采中，對空區(qū)進行回填，能夠改善采場的應力狀態(tài)，使得采場的應力發(fā)生改變，從而提高了圍巖的強度；二是充填體能夠起到支護作用。由于充填體的塑性指數(shù)比原巖體大，在一定程度上能夠控制圍巖的變形和位移，將圍巖周圍的壓力進行釋放，防止巖體變形過大，結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化，發(fā)揮圍巖自身的承載能力，發(fā)揮支撐保護作用。此外，老空區(qū)及崩落法回采的空區(qū)由于無法探明空區(qū)內(nèi)的實際情況，對上盤圍巖的塌落情況不明，如果出現(xiàn)塌落，將會產(chǎn)生強烈的沖擊能量，對現(xiàn)場施工人員造成傷害，并影響其它區(qū)域的安全，采用充填法或嗣后充填及時回填老空區(qū)，避免因地下開采活動引起地表錯動和塌陷，造成大的安全事故和環(huán)境破壞事故。

1.2兩率控制方面

充填采礦法與傳統(tǒng)的空場法、崩落法相比，在兩率控制方面有明顯的優(yōu)勢。一是采用充填采礦法能夠回采部分或者全部殘礦及礦柱，提高了開采的回采率。并且，由于充填采礦法在回采方式上具有很強的針對性和靈活性，基本適用所有的礦山生產(chǎn)，尤其對于礦體賦存條件差，產(chǎn)狀復雜且不連續(xù)的小規(guī)模分散礦體，采用進路充填法可靈活布置采場，大幅降低回采的損失率和貧化率。

1.3經(jīng)濟效益與環(huán)保效益方面

充填采礦法直接成本高，以往的許多鐵礦山都是因為其高成本費用而選擇放棄使用充填采礦法。然而，從整體效益來分析，運用充填采礦法能夠大幅度提高鐵礦山的回采率，大量的使用尾砂，又能夠省去或者降低尾礦庫建設費用，節(jié)省土地資源和尾礦庫建設的維護資金，同時，也在很大程度上降低了尾礦對環(huán)境的污染，避免了空區(qū)塌陷帶來的經(jīng)濟損失，保護了礦山區(qū)域的生態(tài)環(huán)境。

2　不同充填采礦法的具體應用

2.1階段充填法

階段充填法主要是利用礦山本身的穩(wěn)固性，在充填體進行有機組合。階段充填法可以對采場的地壓進行有效控制，并且回采工藝簡單，成本較低，在充填時的可操作性比較強，生產(chǎn)能力較分層進路充填大，充填的效率也比較高。目前，國內(nèi)采用階段充填法有寶山鐵礦等，山東黃金集團昌邑礦業(yè)有限公司也進行了階段回采嗣后充填法實驗，在回采率與經(jīng)濟效益方面都取得了良好效果。

2.2窄分段分采嗣后充填法

窄分段分采嗣后充填法主要是根據(jù)礦脈走向，開鑿天井，并在比較薄的礦脈中鑿巖，然后進行薄礦脈分采，出礦結(jié)束進行充填。這種充填采礦法與傳統(tǒng)的留礦法相比，在礦石的貧化率方面控制效果明顯，能有效地減少采礦和選礦的費用，同時提高金屬的回收率，在很大程度上加大采礦的生產(chǎn)能力。窄分段分采空場法通過確定礦脈的最低采點位，能夠準確的界定開采的厚度和深度，實現(xiàn)低品位鐵礦資源的有效利用。例如新橋硫鐵礦的充填開采中，為了防止地表塌陷和自燃發(fā)火，其采用了窄分段分采嗣后充填法，在兩率控制方面非常明顯，損失率控制達到5%， 貧化率控制達到8%。

2.3進路充填采礦法

在鐵礦的開采過程中，有些礦山或者采場需要運用巷道式的回采方法，在進路內(nèi)鑿巖出礦，采用“隔一采一”、“單向順序”或“相對順序”的回采方式靈活運用，也就是所謂的進路充填采礦法，確保每個工作面回采的安全性，由于采場數(shù)量較多，盤區(qū)的生產(chǎn)能力大，單位面積的回采強度也比較大，進路充填采礦法適合所有的鐵礦山，配制一定灰砂比和高濃度的尾砂膠結(jié)料進行充填，同時運用前進式、后退式或組合式的回采方式。此外，在開采過程中，遇到礦體復雜且不連續(xù)時，可以采用分層進路回采的方式，從而有效解決分層礦體產(chǎn)狀不同的問題。山東黃金集團昌邑礦業(yè)有限公司礦體復雜多變，分支復合現(xiàn)象嚴重，走向與傾向皆不連續(xù)，主要采用進路充填法，靈活進行采場進路的布置，損失率與貧化率控制在15%以下。

3　充填采礦法的整體應用展望

礦山充填在整個鐵礦山的開采中占據(jù)著重要地位，采用先進的充填方法，運用新型的充填材料，發(fā)展膏體充填，不斷推進充填采礦發(fā)的創(chuàng)新發(fā)展非常重要。在今后的充填采礦法應用上，還需要加大研發(fā)和推廣的力度，結(jié)合現(xiàn)代開采工藝，提供充填的機械化、智能化和自動化水平。目前，從我國多數(shù)鐵礦山充填技術來看，人為控制因素較多，在提高充填輸送濃度，大充填倍線輸送方面還有待加強和應用。近年來，我國地表鐵礦資源已經(jīng)出現(xiàn)了枯竭現(xiàn)象，鐵礦的開采深度逐漸增加，這對于充填技術提出了更高的要求。例如在管道設計、工藝設計等方面都需要加大研究力度，從而滿足深井開采的需求。因此，在未來鐵礦山充填技術發(fā)展中，將充填技術與采礦技術進行有效的結(jié)合，提高資源的回采率，降低損失率與貧化率，充分發(fā)揮出充填采礦的優(yōu)勢，實現(xiàn)鐵礦山開采的最大化效益。

4　結(jié)語

目前為止，充填采礦法是安全性與回采率較為理想的采礦方法，并且充填采礦符合國家環(huán)境保護與節(jié)約資源的政策要求，能夠?qū)^(qū)域地表的生態(tài)環(huán)境進行有效的保護。充填采礦法適用性廣，能夠滿足不同層次的采礦需求。隨著我國礦產(chǎn)資源開采的深度不斷加大，在充填技術上還有待進一步提升，自動化、智能化發(fā)展方面的科研力度也需要加強，只有這樣才能真正保證井下作業(yè)的安全和高效?？偟脕碚f，充填采礦法具有非常廣闊的發(fā)展前景，既能提高經(jīng)濟效益， 也能創(chuàng)造良好的社會效益，符合資源開采的可持續(xù)發(fā)展理念要求。

［1］張大照.充填采礦法的應用及優(yōu)化提高［J］.科技風，2014（02） .

［2］王銳.探析充填采礦法的應用現(xiàn)狀及發(fā)展方向［J］.科技展望，2015（28）.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.087