黃金礦山充填采礦技術(shù)存在的一些問(wèn)題分析

劉玉勇

（煙臺(tái)黃金職業(yè)學(xué)院資源與土木工程系，山東 煙臺(tái) 264010）

礦產(chǎn)資源作為我國(guó)重要的能源之一，同時(shí)其能源的開(kāi)采和使用在很大程度上推動(dòng)了我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。隨著社會(huì)主義現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，對(duì)能源的使用量也在不斷增加，越來(lái)越多的礦產(chǎn)企業(yè)加入到了優(yōu)化和創(chuàng)新采礦技術(shù)的行列中。與之前相比，我國(guó)的金礦開(kāi)采技術(shù)有了很大的進(jìn)步，其逐漸朝著安全化、環(huán)?；姆较虬l(fā)展，但在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，依舊存在著一些弊端，不利于礦產(chǎn)企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。要想提高我國(guó)黃金礦山的開(kāi)采率，礦產(chǎn)企業(yè)就必須加大采礦技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)新力度，因此，本文以山東礦區(qū)為例，對(duì)黃金礦山充填采礦技術(shù)存在的問(wèn)題進(jìn)行了探討，并提出了相應(yīng)的解決措施，以此希望能夠促進(jìn)采礦行業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。

1 充填采礦技術(shù)的概述

充填采礦法是一種回采率高、施工穩(wěn)定性好、廢石混入率低、對(duì)地表環(huán)境影響較小的采礦方法，主要應(yīng)用于開(kāi)采困難、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的礦區(qū)開(kāi)采。由于其技術(shù)的先進(jìn)性，在我國(guó)礦床開(kāi)采中得到了大規(guī)模的應(yīng)用，尤其是隨著礦山開(kāi)采工作的不斷深入，深部礦床開(kāi)發(fā)的應(yīng)力、地壓、地溫不斷升高，讓其充填采礦技術(shù)成了礦產(chǎn)勘探和開(kāi)采工作的主要方法之一[1]。與其他采礦方法相比，充填采礦法所具備的優(yōu)勢(shì)包括：周?chē)鷩鷰r的穩(wěn)定性較好，能夠降低冒頂和片幫出現(xiàn)的概率，具有較強(qiáng)的安全性；采準(zhǔn)切割工作量小，廢石混入率低，能夠確保采礦的功效；具有良好的通風(fēng)效果，減少礦區(qū)內(nèi)內(nèi)燃火災(zāi)發(fā)生的情況；靈敏度較好，回采率高；方便尾礦的處理，符合綠色礦產(chǎn)的開(kāi)采理念等。但在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，充填采礦法也存在著一些問(wèn)題，它的技術(shù)工藝較為繁雜，需要平衡好充填和采礦之間的連接關(guān)系；回采工作機(jī)械化程度不高，對(duì)其生產(chǎn)效率和效果造成了不良影響；充填采礦技術(shù)的應(yīng)用成本較高，降低了礦山企業(yè)經(jīng)濟(jì)利益的收入。

2 充填采礦法技術(shù)的應(yīng)用

我國(guó)膠東半島黃金礦山普遍具備的特點(diǎn)如下：礦體傾角小、巖石結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差、礦區(qū)周?chē)陀写迩f、農(nóng)田等，礦山一般運(yùn)用下盤(pán)中央主混合豎井、兩翼風(fēng)井、輔助斜坡道聯(lián)合進(jìn)行的模式；在對(duì)其進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，一般使用上向水平分層尾砂充填采礦法、機(jī)械化上向進(jìn)路水平分層充填采礦法和中深孔采礦嗣后充填法。

2019年，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)黃金380.23t，其中礦產(chǎn)金為314.369t，山東黃金礦業(yè)股份有限公司礦產(chǎn)金產(chǎn)量40.12t，同比增長(zhǎng)2.03%。

2.1 焦家金礦

2.1.1 控制充填成本

焦家金礦建有較為完備的充填工藝系統(tǒng)，是我國(guó)最早使用尾砂充填采礦法的金礦之一。其中有三座立式砂倉(cāng)，兩座水泥倉(cāng)，選礦廠使用濃度為25%至35%之間的全尾砂漿，由砂漿泵傳輸?shù)搅⑹缴皞}(cāng)的上部，之后在經(jīng)過(guò)水力旋流器對(duì)其分層脫泥，生成的粗尾砂會(huì)進(jìn)入砂倉(cāng)中，用于礦山的填充；充填站的自動(dòng)控制系統(tǒng)，能夠?qū)λ枞采皾{的條件進(jìn)行集中管控，其主要包括濃度、流量和灰砂比等；充填管線從殘采小豎井一直延伸到各個(gè)開(kāi)采場(chǎng)。其填充水平能夠到達(dá)每小時(shí)25m3～50m3，傳輸?shù)臐舛仍?8%～71%之間，其工作制度為一天兩班輪換制。尾砂經(jīng)過(guò)分層之后相應(yīng)的物質(zhì)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入濃縮機(jī)，經(jīng)過(guò)相應(yīng)處理之后，由瑪爾斯泵將其運(yùn)輸?shù)奖焙Ｎ驳V庫(kù)。充填骨料的來(lái)源大部分是選礦廠的分層尾砂，此金礦最開(kāi)始使用的是42.5級(jí)的普通水泥，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的改進(jìn)之后，開(kāi)始使用新型的膠凝材料，其具有高含水、速凝、高強(qiáng)度的特點(diǎn)，能夠根據(jù)具體的填充需要，選擇合適的充填比例。

2.1.2 優(yōu)化充填工藝

結(jié)合焦家金礦具體的開(kāi)采情況，發(fā)現(xiàn)其充填成本較高，占總成本的三分之二左右，因此，為了讓充填采礦法技術(shù)的作用得到充分發(fā)揮，就必須對(duì)焦家金礦的充填工藝進(jìn)行優(yōu)化。其中水泥和骨料是消耗其成本的主要因素，并且兩者在填充工作中存在一定的聯(lián)系，因此，在不影響開(kāi)采質(zhì)量和安全的情況下，對(duì)水泥和骨料進(jìn)行優(yōu)化能在一定程度上提高其充填工藝。首先，需要對(duì)骨料的配比進(jìn)行優(yōu)化，當(dāng)其比例達(dá)到最佳時(shí)，再鋪設(shè)底筋網(wǎng)，（如下圖所示）就能減少水泥的使用量，以此達(dá)到節(jié)約成本的目的。之后還可以通過(guò)利用一些自然資源拓展充填骨料的來(lái)源，減少對(duì)開(kāi)拓過(guò)程中填充骨料的提取，降低成本的支出。

圖1 底筋網(wǎng)布置示意圖

2.2 三山島金礦

2.2.1 充填采礦方法

其充填采礦方法的步驟如下：第一，采充填膠結(jié)層40cm處，使用1:8的灰砂比例進(jìn)行充填，另外的區(qū)域使用1:10的灰砂比例進(jìn)行充填[2]；第二，使用尾砂作為骨料，采充填膠結(jié)層40cm處，使用1:8的灰砂比例進(jìn)行充填，另外的區(qū)域使用全尾砂進(jìn)行充填。隨著三山島金礦充填濃度的不斷改進(jìn)，其填充工作有了較大的進(jìn)步，不僅讓剩余尾砂得到了處理，還讓填充的質(zhì)量得到了提升，為采礦工作提供了相應(yīng)的服務(wù)，同時(shí)還減少了廢石混入率和損失率。三山島金礦的填充設(shè)備主要有三個(gè)部分組成，分別是充填制備站、充填鉆孔和輸送管路。充填料漿通過(guò)充填制備站的處理之后，由充填鉆孔和充填管路自流傳輸?shù)骄?，作為充填的材料?/p>

2.2.2 管道輸送分析

現(xiàn)在我國(guó)礦山開(kāi)采工作逐漸向現(xiàn)代化、自動(dòng)化的方向靠攏，由于礦產(chǎn)生產(chǎn)水平的不斷提高，為了能夠達(dá)到礦產(chǎn)生產(chǎn)水平的標(biāo)準(zhǔn)要求，就必須對(duì)管道輸送進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化，讓其連續(xù)性得到保證，以此滿足礦山現(xiàn)代化的生產(chǎn)能力。管道輸送所起到的作用，主要就是將充填材料及時(shí)的傳輸?shù)降V區(qū)中，維持開(kāi)采工作的正常運(yùn)行，目前，我國(guó)的充填漿體管道輸送有以下幾個(gè)特征：傳輸?shù)牟牧媳容^復(fù)雜。由于礦山地理位置和地質(zhì)條件的不同，對(duì)充填材料的選取標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)不同，現(xiàn)在對(duì)于充填材料的制備，通常情況下會(huì)使用礦山開(kāi)采過(guò)程中出現(xiàn)的廢石、在礦山附近出現(xiàn)的砂石，以及水泥、粉煤灰和外加劑等，在具體的制備和運(yùn)輸過(guò)程中，不同材料的外加劑有不同的反應(yīng)比例，所以，在建設(shè)輸送管道的過(guò)程中，不僅要建設(shè)單一成分的輸送管道，也要建設(shè)混合輸送的管道[3]。礦山輸送管路具有一定的復(fù)雜性。在現(xiàn)在的礦山開(kāi)采工作中，運(yùn)用的充填采礦法必須具備相應(yīng)的配套設(shè)施，在制備好充填漿體之后，經(jīng)由管道輸送到每個(gè)采空區(qū)。但在實(shí)際的開(kāi)采工作中，礦山所處的地理位置有一定的差異，就需要對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行解決，在對(duì)管道建設(shè)時(shí)，就出現(xiàn)了垂直段水平段、傾斜段的管道模式，一旦出現(xiàn)運(yùn)輸壓力過(guò)大的情況，管道就有可能出現(xiàn)損害，因此，這就需要建設(shè)減壓段，這就形成了管道建設(shè)和輸送的復(fù)雜性。

3 黃金礦山充填采礦技術(shù)的優(yōu)化

3.1 創(chuàng)新膠結(jié)充填材料

在現(xiàn)在的黃金礦山充填采礦技術(shù)使用的過(guò)程中，影響其開(kāi)采進(jìn)度的主要因素就是灰砂的配比，由于充填所花費(fèi)的成本較高，不適合現(xiàn)在黃金礦山的開(kāi)采工作。因此，要想解決這一問(wèn)題，礦山行業(yè)就必須加強(qiáng)對(duì)充填材料的研發(fā)，不斷尋找新型的膠結(jié)充填材料，通過(guò)使用一定作用的外加劑，盡可能的減少充填材料的凝固時(shí)間，例如，通過(guò)加入速凝劑等化學(xué)試劑，來(lái)改變充填材料的物理性能，以此確保充填效果的提升。

3.2 運(yùn)用全尾砂充填

傳統(tǒng)的膠結(jié)充填材料制備和運(yùn)用過(guò)程中，分級(jí)尾砂是使用最多的骨料，在此當(dāng)中會(huì)存在一些細(xì)粒級(jí)尾砂和泥沙，這就讓庫(kù)壩的集體養(yǎng)護(hù)成本得到提升。為了讓充填采礦技術(shù)能夠達(dá)到綠色環(huán)保的要求，就需要對(duì)全尾砂充填的配比進(jìn)行分析。通過(guò)對(duì)我國(guó)黃金礦山開(kāi)采工作的情況分析，其投入成本的增加是因?yàn)槠湮采拔锢硇阅艿挠绊懀暨\(yùn)用細(xì)顆粒尾砂進(jìn)行充填，可以在一定程度上提高其安全性，要想改變細(xì)顆粒尾砂自身的物力性能，可以添加一定的化學(xué)試劑[4]。

3.3 充填模式的發(fā)展方向

目前，黃金礦山開(kāi)采的深度不斷提高，其充填技術(shù)需要注重深部礦床的特點(diǎn)，主要是應(yīng)力、地壓、溫度方面入手，讓其技術(shù)得到進(jìn)一步的提升。同時(shí)，將礦山當(dāng)成一個(gè)獨(dú)立的研發(fā)體系，讓其研究工作與現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的需要聯(lián)系起來(lái)。

4 結(jié)論

綜上所述，為了目前礦山開(kāi)采的更接近綠色礦山開(kāi)采的要求，就必須提升礦產(chǎn)資源的使用效率，同時(shí)，礦山企業(yè)必須注重充填采礦技術(shù)的研究，對(duì)其技術(shù)工藝進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化，減少其成本支出，保障其企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升。