充填采礦技術(shù)應(yīng)用發(fā)展及存在問題研究

張生

摘要：本文在對礦山充填采礦的技術(shù)發(fā)展及其趨勢以及在發(fā)展過程中存在的問題和解決措施進(jìn)行了評價(jià)，與此同時(shí)，本文還總結(jié)了充填采礦的現(xiàn)狀與成功運(yùn)用的事例，最終論證出充填采礦技術(shù)在地下礦山的開采中需要優(yōu)先推廣和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：充填采礦；資源利用；環(huán)境保護(hù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類不斷對礦產(chǎn)資源進(jìn)行開采，采取開采的方式也在不斷進(jìn)步。但是隨著人類對礦產(chǎn)的需求增加，現(xiàn)在探明的礦產(chǎn)資源漸漸不能很好滿足人類的需要。與此同時(shí)，環(huán)境問題也日趨嚴(yán)重，這就需要采用一種高效率的采礦技術(shù)來滿足人類的需要，同時(shí)對環(huán)境的負(fù)面影響也需要降低到最少。與其他采礦方式相比，充填采礦具有很多優(yōu)勢，比如優(yōu)化礦區(qū)周圍環(huán)境、減少礦石貧化率、提高礦石回采率、充分利用礦區(qū)周圍資源以免造成資源浪費(fèi)等。在現(xiàn)有采礦技術(shù)的基礎(chǔ)上，充填采礦技術(shù)對其進(jìn)行了改進(jìn)，在充填材料開發(fā)和充填材料制備、輸送等方面有了很大的進(jìn)步。

1.充填采礦技術(shù)的應(yīng)用狀況

我國的充填采礦技術(shù)經(jīng)過了很長的發(fā)展階段，因?yàn)橹袊牡V山數(shù)量非常多，所以充填的技術(shù)類型和開發(fā)應(yīng)用也很多，尤其是近幾年，采礦技術(shù)在充填技術(shù)的開發(fā)和推廣方面有了很大的進(jìn)步。我國的充填采礦技術(shù)在發(fā)展中大致經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段。

第一階段，在二十世紀(jì)五六十年代，以廢石干式充填工藝為主導(dǎo)，其目的主要是以處理廢棄物為主。20世紀(jì)中期，廢石干式充填在黑色金屬礦中的開采率達(dá)到54%，在有色金屬礦產(chǎn)開采中的利用率達(dá)到38%。然而，在廢石干式充填技術(shù)中，也存在一些缺陷，比如說勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)能力不夠，最終導(dǎo)致采礦效率低，嚴(yán)重影響了采礦工業(yè)的發(fā)展。在我國，干式充填采礦所占的比重每年都在下降，最終面臨被淘汰的風(fēng)險(xiǎn)。二十世紀(jì)六十年代，水力充填工藝開始興起，逐漸取代了原有的充填工藝。

第二階段發(fā)生在2 0世紀(jì)70年代到80年代期間，這段時(shí)間開始使用的是尾砂膠結(jié)充填技術(shù)。在第一階段是用的采礦工藝不能很好滿足采礦工藝對回采率的要求，所以本階段采用了膠結(jié)充填技術(shù)，本技術(shù)在廣東凡口鉛鋅礦等礦產(chǎn)地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用。細(xì)砂膠結(jié)充填料主要是將尾砂和棒磨砂作為集料，把水泥作為膠結(jié)劑來應(yīng)用。現(xiàn)階段，以這些材料作為集料的細(xì)砂膠結(jié)充填工藝的技術(shù)日益完善，應(yīng)用的范圍也比以前廣了很多，得到了很多礦區(qū)的肯定并采用。

第三階段發(fā)生在20世紀(jì)90年代。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，采礦工業(yè)也進(jìn)行了升級和改造，原來的充填工藝已經(jīng)完全不能滿足采礦的需要。與此同時(shí)，環(huán)境保護(hù)的問題也被國家提上日程。所以現(xiàn)在就需要尋找一種能夠綠色采礦并且能夠降低采礦成本的技術(shù)來推動采礦工業(yè)的發(fā)展。所以在本階段出現(xiàn)了高濃度充填、廢石膠結(jié)充填和全尾砂膠結(jié)充填等等技術(shù)來填充采礦工業(yè)技術(shù)的不足。在國外，加拿大、德國、美國等礦產(chǎn)地區(qū)都在使用這些充填工藝和技術(shù)，說明了這些技術(shù)得到了國際的肯定，能夠滿足采礦工業(yè)發(fā)展的需要。

2.充填采礦技術(shù)的優(yōu)勢

（1）充填采礦能夠通過科學(xué)的技術(shù)提高采礦率，保障采礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。而且對處于自然環(huán)境中的礦區(qū)來說，采用充填采礦的技術(shù)可以降低火災(zāi)發(fā)生的概率，對采礦人員的財(cái)產(chǎn)和生命安全進(jìn)行有效保障。

（2）采用機(jī)械化，開采的成本降低。機(jī)械化設(shè)備在充填采礦過程中廣泛應(yīng)用，比如在開鑿礦巖時(shí)，要用鑿巖臺車，此外還需要礦石鏟運(yùn)機(jī)將礦石運(yùn)出礦外等等。在采礦成本上，高利用率的機(jī)械化設(shè)備可以在一定程度上降低用人的費(fèi)用，從而節(jié)約采礦成本，保證企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)提高采礦的效率和水平。

（3）充填采礦技術(shù)可以對采空區(qū)的圍巖進(jìn)行加固，提高采礦的安全性。充填采礦技術(shù)會在采礦的過程中，同步將填充物填充到采空區(qū)中，為采礦區(qū)支撐起更大的空間，同時(shí)保證采礦區(qū)域更穩(wěn)固，不容易發(fā)生塌陷等危險(xiǎn)。填充材料也可以保證礦區(qū)在開采以后能夠保持相對完整的狀態(tài)，不至于出現(xiàn)地表塌陷的情況，在避免圍巖發(fā)生位移的同時(shí)提高環(huán)境的質(zhì)量，一舉兩得。

3.充填采礦技術(shù)的改進(jìn)方法

（1）對采礦工藝進(jìn)行新的創(chuàng)造，保證充填材料和效果的質(zhì)量。因地制宜是充填采礦技術(shù)在實(shí)施過程中要考慮到的問題，要根據(jù)開采礦山的特點(diǎn)，創(chuàng)造一種將其他采礦技術(shù)的優(yōu)勢與充填采礦技術(shù)優(yōu)勢相結(jié)合的綜合性采礦技術(shù)與方法。對于擁有厚大礦巖的礦體，需要采用中深孔或者淺孔空場采礦法進(jìn)行作業(yè)，開采過后，對于采空區(qū)要運(yùn)用尾砂膠結(jié)或者用高水材料進(jìn)行填充，即采用連續(xù)來回開采快遣充填工藝，降低成本又增加效率，保證施工的安全與環(huán)境的保護(hù)。而對于那些比較薄而且有緩坡的開采區(qū)，需要采用礦巖分掘，利用廢石拋擲充填采空區(qū)，將爆力運(yùn)礦和削壁充填的方式結(jié)合起來，更有效率而且更為安全。

此外，也要對開采場地進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了使交通更加通達(dá)，適應(yīng)礦山生產(chǎn)的各種需要，需要對采場進(jìn)行幾何形狀的設(shè)計(jì)，而這些設(shè)計(jì)的目的不是保持充填質(zhì)量，一旦充填材料離開漿體供給道路，充填材料的質(zhì)量控制不會受到工作人員的管制，因此充放點(diǎn)設(shè)置在哪里將會影響充填材料的分凝點(diǎn)與分凝量。

（2）研發(fā)新型充填固化材料。在設(shè)計(jì)中，要考慮到固體材料的溫度、拉度、空隙率、固體含量以及材料的滲水度、抗壓能力、抗拉能力等。充填體的物理性質(zhì)與骨料的成分、結(jié)構(gòu)以及組合方式等因素有關(guān)，直接對充填體的強(qiáng)度和采場的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。因此，我們需要對此進(jìn)行深入研究。

（3）研制高效的礦山充填設(shè)備，提高充填自動控制的自動化水平。我國生產(chǎn)的相關(guān)設(shè)備的技術(shù)性不具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，阻礙了充填技術(shù)的進(jìn)步，所以必須加強(qiáng)高效礦山充填設(shè)備的研制，比如陶瓷過濾機(jī)、真空過濾機(jī)等型號的過濾機(jī)，以此來為高濃度全尾礦漿的生產(chǎn)提供保證，與此同時(shí)要研究減少磨損與生銹的方法。

伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，綠色礦山的建設(shè)提到了日程上來，在對資源進(jìn)行利用的同時(shí)注重節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境，礦山的開采進(jìn)行科學(xué)發(fā)展的觀念得到全社會的肯定，充填采礦將要成為發(fā)展地下開采的必要技術(shù)與方式。