上向水平分層膠結(jié)充填采礦法的應(yīng)用

王家為

【摘 要】隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，采礦的技術(shù)也在不斷創(chuàng)新和改善。但是采礦行業(yè)存在一定的危險(xiǎn)性，為了提高采礦的安全，降低人類對(duì)礦體的破壞程度，人們?cè)诓粩鄬ふ腋玫牟傻V方法。在國(guó)內(nèi)應(yīng)用比較普遍的采礦方式就是上向水平分層膠結(jié)充填采礦法。

【Abstract】 With the continuous development of science and technology in China， the mining technology is also constantly innovating and improving. But there are some dangers in the mining industry. In order to improve the safety of mining and reduce the degree of the damage to the ore body caused by human， people are constantly looking for better mining methods. The commonly used mining method in China is the upward horizontal cementation filling mining method.

【關(guān)鍵詞】上向水平分層膠結(jié)充填采礦法；應(yīng)用；優(yōu)點(diǎn)

【Keywords】horizontal cementation filling mining method； application； advantages

【中圖分類號(hào)】TD853 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）09-0175-02

1 上向水平分層膠結(jié)充填采礦法

充填采礦法目前是國(guó)內(nèi)最常用的采礦法的一種。這種采礦法屬于人工支護(hù)采礦法。充填采礦法是指在進(jìn)行回采工作時(shí)，工人同時(shí)往采空區(qū)中填入材料，這樣通過(guò)填充可以防止采空區(qū)周圍的巖石下落或者是地表移動(dòng)，回采工作就可以在采空區(qū)填充材料的保護(hù)下安全進(jìn)行[1]。

充填采礦法可以根據(jù)填充材料和運(yùn)輸途徑的不同分為三種，分別是干式填充法、水力填充法以及膠結(jié)充填法。其中干式充填法是國(guó)內(nèi)采礦中應(yīng)用最早的，其主要是利用采石場(chǎng)中的廢石經(jīng)過(guò)破碎后進(jìn)行填充；水力充填法的材料也是砂或者是碎石，但是運(yùn)輸途徑卻是由水力運(yùn)輸?shù)?。膠結(jié)充填法的填充材料是一些凝膠材料，比如水泥或者是一些碎石等物品配置的膠結(jié)物，這些膠結(jié)物凝固后是具有一定強(qiáng)度的，運(yùn)輸?shù)姆绞娇梢允怯蓹C(jī)械運(yùn)輸，也可以是水力運(yùn)輸，運(yùn)輸途徑根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

充填采礦法根據(jù)采場(chǎng)的結(jié)構(gòu)、回采方向和回采工藝，可以將采礦法分為上向分層充填法、下向分層充填法、壁式充填法、削壁充填法以及方框架充填法。上向分層填充法是指將礦塊在垂直高度上在水平或者是傾斜的劃分分層，然后進(jìn)行從下向上的逐層回采。在進(jìn)行回采時(shí)，每回采一個(gè)分層，要及時(shí)用充填料進(jìn)行充填。如果礦石或者是圍巖都存在穩(wěn)定問(wèn)題，進(jìn)路是需要一定的傾斜角度的，這樣的設(shè)計(jì)可以方便膠結(jié)充填材料自己流到充填的位置進(jìn)行接頂。

2 上向水平分層膠結(jié)充填采礦法優(yōu)點(diǎn)

2.1 提高采礦的安全性

上向水平分層膠結(jié)采礦法的運(yùn)輸方式有兩種，可以是機(jī)械的，也可以是水力的，這樣可以及時(shí)將充填材料運(yùn)輸?shù)降V區(qū)，將采空區(qū)充填，如此可以有效控制采礦圍巖的穩(wěn)定性，提前為地表的塌陷做出預(yù)防措施，這樣的采礦法還可以防止采礦區(qū)的地下水被污染，保證了采礦進(jìn)行的安全，同時(shí)提高作業(yè)人員的自身安全[2]。

2.2 提高礦體內(nèi)礦石的回采率

上向水平分層膠結(jié)采礦法可以提高礦石的回采率。因?yàn)椴傻V法使用的膠結(jié)充填物，可以有效降低周圍環(huán)境對(duì)采空區(qū)的壓力，提高礦體的安全性。使用的采礦方式是上向水平分層法，通過(guò)分層的方式對(duì)礦體進(jìn)行回采，在保證安全的基礎(chǔ)上，如此可以有效提高礦體內(nèi)的礦石回收率，所以說(shuō)上向水平分層膠結(jié)采礦法是一種優(yōu)良的采礦方式，在國(guó)內(nèi)使用較頻繁。

2.3 降低回采成本

使用上向水平分層膠結(jié)采礦法，可以通過(guò)提高礦內(nèi)的分層高度和合理布置礦內(nèi)的結(jié)構(gòu)，就可以降低回采的工作量，同時(shí)減少了回采的成本，直接提高了工作效率。因?yàn)槭欠謱硬傻V，采礦的方式比較規(guī)范，將每一層都進(jìn)行了詳細(xì)的回采后又及時(shí)填充膠結(jié)物，不會(huì)對(duì)回采的工作造成困難，所以說(shuō)上向水平分層膠結(jié)采礦法可以減少工作量，直接影響就是回收成本的降低。

2.4 填充原料價(jià)格低廉

上向水平分層膠結(jié)采礦法所用的充填材料是水泥或者是砂石配置的凝結(jié)物，這些原料來(lái)源比較廣，對(duì)原料的要求不嚴(yán)格，所以不會(huì)輕易出現(xiàn)充填材料缺失的情況。因?yàn)樵媳容^普遍，對(duì)于稀有物質(zhì)需求較少。有些礦區(qū)的填充物還會(huì)使用自己礦區(qū)產(chǎn)生的廢石進(jìn)行配置，成為膠結(jié)物，所以也是一種經(jīng)濟(jì)的充填法。

3 在采礦中充填的目的

3.1 可以保護(hù)礦區(qū)的地表

因?yàn)殚_(kāi)采，會(huì)造成回采空區(qū)，因?yàn)閴毫?huì)對(duì)礦區(qū)的圍巖和地表造成改變，如果不能及時(shí)阻止，對(duì)作業(yè)人員和礦區(qū)都會(huì)造成危害。所以充填膠結(jié)物可以防止壓力對(duì)礦區(qū)地表和圍巖造成危害，回采就可以在充填采礦的基礎(chǔ)上進(jìn)行安全作業(yè)，保護(hù)礦區(qū)的安全，也提高了作業(yè)人員的安全，保證生產(chǎn)順利進(jìn)行。

3.2 降低火災(zāi)危害

有些礦體是具有一些特殊性質(zhì)的，比如自燃性。如果礦體發(fā)生自燃，那對(duì)礦體造成的危害是無(wú)法預(yù)估的。但是使用充填礦體可以在一定程度上降低自燃的可能性，保證礦體的安全。

3.3 提高開(kāi)采的能力

有些礦石生成的位置比較深，但是比較深的土層下是存在地下水的，這對(duì)礦石的開(kāi)采就會(huì)造成一定的困難。充填開(kāi)采法可以通過(guò)合理操作，經(jīng)過(guò)充填壓制地下水的壓力，降低對(duì)礦體造成的危害，從而提高開(kāi)采能力。

4 上向水平分層膠結(jié)充填采礦法的應(yīng)用

4.1 劃分盤區(qū)

上向水平分層膠結(jié)充填采礦法的應(yīng)用是建立在將礦體劃分為盤區(qū)的基礎(chǔ)之上的。每一個(gè)盤區(qū)的劃分都是有嚴(yán)格要求的，比如每一盤區(qū)內(nèi)必須具備一條合理的采準(zhǔn)斜坡路和一條脈外礦石溜井，這是一個(gè)盤區(qū)基本的條件。但是一個(gè)盤區(qū)的面積太大，還是會(huì)對(duì)開(kāi)采和填充措施的開(kāi)展造成困難，所以每一個(gè)盤區(qū)還要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行礦段劃分，經(jīng)過(guò)劃分后得到的礦段，不管是面積還是遇到的困難都是降低的，因此上向水平分層膠結(jié)充填采礦法是在每一個(gè)礦段中進(jìn)行的。

4.2 礦內(nèi)通風(fēng)設(shè)置

礦內(nèi)通風(fēng)狀況是判斷一個(gè)礦是否符合開(kāi)采的條件，所以在開(kāi)采前一定要設(shè)置好礦內(nèi)的通風(fēng)。一般通風(fēng)結(jié)構(gòu)的設(shè)置是在采場(chǎng)的端部進(jìn)行的，在端部挖掘通風(fēng)的天井，天井內(nèi)要設(shè)立梯子，方便通風(fēng)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。礦內(nèi)通風(fēng)不僅為作業(yè)人員提供必需的呼吸條件，也可以通過(guò)通風(fēng)井將礦內(nèi)因?yàn)殚_(kāi)采而產(chǎn)生的不良?xì)怏w排出，這些不良?xì)怏w對(duì)于作業(yè)人員的自身也是存在危害的，所以通風(fēng)結(jié)構(gòu)的設(shè)置在一定程度上也可以保護(hù)作業(yè)人員的健康，改善作業(yè)人員的工作環(huán)境。而且礦體內(nèi)通風(fēng)良好，在進(jìn)行回采填充時(shí)，填充物加速硬化，可以及時(shí)制止地表帶來(lái)的壓力。

4.3 滲水結(jié)構(gòu)設(shè)置

有些礦的產(chǎn)物生成的土層較深，但是較深的土層中也會(huì)出現(xiàn)地下水的情況，面對(duì)這種情況，礦體內(nèi)就必須設(shè)置滲水結(jié)構(gòu)。對(duì)于礦體較淺的也需要設(shè)置滲水結(jié)構(gòu)，以保證雨水不會(huì)對(duì)礦體造成危害。設(shè)立滲水結(jié)構(gòu)要根據(jù)礦體的實(shí)際情況，確定滲水結(jié)構(gòu)的位置。但是一般的滲水結(jié)構(gòu)會(huì)設(shè)置在礦段的下盤中部，也有的會(huì)隨著回采架來(lái)設(shè)置，這樣可以更好地保證滲水裝置的功能，可以及時(shí)將礦體內(nèi)的水排出，保證礦體的安全。

4.4 設(shè)置放礦口和充填小井

在采礦時(shí)如果放礦口的面積較大，會(huì)影響對(duì)大量的礦石的補(bǔ)償空間和自由面。礦石是通過(guò)這個(gè)放礦口進(jìn)行運(yùn)輸?shù)?，可以使用機(jī)械進(jìn)行強(qiáng)化的運(yùn)輸，但是出礦后為了保證礦體的穩(wěn)定性，需要及時(shí)的進(jìn)行充填措施，這個(gè)充填措施的實(shí)施地點(diǎn)就是充填小井。這個(gè)充填小井是通過(guò)人工計(jì)算后設(shè)置的，充填物經(jīng)過(guò)這個(gè)充填小井放入礦體分層中進(jìn)行填充，所以礦口和充填小井是進(jìn)行上向水平分層膠結(jié)采礦的必要設(shè)置。

4.5 充填工藝

以山東省內(nèi)的一個(gè)黃金礦山為例，其開(kāi)始是采用的露天開(kāi)采，露天開(kāi)采結(jié)束后轉(zhuǎn)為地下開(kāi)采，在進(jìn)行露天開(kāi)采后對(duì)采礦情況進(jìn)行了核算，得出結(jié)果采礦損失率是7.3%，貧化率是6.2%，生產(chǎn)能力達(dá)到了120t/d。

當(dāng)采礦達(dá)到了-140m時(shí)，礦體開(kāi)始出現(xiàn)一些特殊情況，比如礦體的傾斜角增大，安全性降低，所以再進(jìn)行上向水平分層填充膠結(jié)采礦法時(shí)一定要注意每一個(gè)程序。這個(gè)金礦使用的采礦方式是在每一個(gè)礦段中采用后退式的采礦方式，這樣可以保證作業(yè)人員的安全，在進(jìn)行采礦后一定要及時(shí)充填，防止地表壓力對(duì)礦體的破壞。

這個(gè)金礦使用的填充物是尾砂，由金礦自己制作。在制作尾砂時(shí)，只使用經(jīng)過(guò)分級(jí)后的溢流部分。尾砂充填時(shí)會(huì)對(duì)礦體產(chǎn)生沖擊力，為了降低沖擊力，可以在每層中分三到四次進(jìn)行充填。對(duì)于礦體底部的充填需要的材料比較嚴(yán)格，強(qiáng)度需要達(dá)到4-5MPa，所以使用的充填物是石灰。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，雖然上向水平分層膠結(jié)充填采礦法目前在使用時(shí)還是會(huì)存在一些問(wèn)題，但是它的優(yōu)點(diǎn)卻是不可忽視的，所以我們?cè)诮窈蟮墓ぷ髦校枰e極改善其缺點(diǎn)，從而在采礦時(shí)發(fā)揮其最好的作用。

【參考文獻(xiàn)】

【1】曾昭勇.芻議在某礦山開(kāi)采中向水平分層膠結(jié)充填采礦法的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2012，14（8）：26.

【2】田昌進(jìn)，何茂才，孫德民，等.上向水平分層膠結(jié)充填采礦法在某礦山的應(yīng)用[J].有色冶金設(shè)計(jì)與研究，2011，32（1）：1-3.