全尾砂充填采礦法的特點安全評價要點

張洪澤，劉福江，于華軍

沈陽萬益安全科技有限公司，遼寧沈陽 110015

0 引言

2012 年，國家安全生產監督管理總局根據安全生產的實際需要，對我國新建的非煤礦山，提出原則上需采用充填法開采的要求，根據這一要求，在非煤礦山新建及改擴建項目中，很多企業采用了充填法開采。其中，全尾砂充填采礦法是應用非常廣泛的一種。與之相關，在進行非煤礦山“三同時”安全評價過程中，全尾砂充填采礦法及其系統，成為需要重點關注的評價對象。

1 全尾砂充填采礦法的基本特點

1.1 充填系統的基本構成

全尾砂采礦法開采的礦山，其充填系統基本上由地表充填站、充填物輸送管路、以及采場充填系統3 個主要部分構成。

1.2 全尾砂充填采礦法的基本分類

目前，我國非煤礦山普遍采用的全尾砂充填采礦法分及時充填和嗣后充填兩種（學術上也有把全尾砂嗣后充填的采礦方法歸為空場采礦法一類，本文不引用這種提法），主要是針對采空區處理的時限來界定的。

1.3 全尾砂充填采礦法應用的基本目的

從近幾年我國應用全尾砂采礦法的礦山的實際情況來看，使用這種采礦方法最主要的目的主要有兩個：

1）控制地表沉降，一則對地表現存的建構筑物是一種有效保護，二則可大幅減少征地費用，此外，也為一些保護對象下的礦床開發提供了可能。

2）減少尾礦庫的庫存

大部分尾砂經加工后充填到了井下，地表尾礦庫的庫存大大減少，即減少了征地，又對環境保護做出了貢獻。

2 全尾砂充填采礦法的評價要點

對全尾砂充填的礦山進行安全評價，需要從系統工藝的特點及危險有害因素的分析入手。

2.1 全尾砂充填系統工藝的特點

1）采場地壓管理的重點仍為頂板，采場側壁受充填體保護，冒頂片幫發生的風險降低；

2）地表充填站年處理量大，存在眾多大型設備；

3）充填倍線較容易控制，但近些年新興的鐵礦等大型礦山存在輸送管路長、倍線較大、充填系統復雜的問題，給設計和管理帶來很大難度；

4）控制地表沉降的效果需要針對保護對象的保護要求慎重論證。

2.2 系統主要危險有害因素的評價要點

使用充填采礦法回采礦石的礦山，存在的主要危險有害因素與其他礦山相類似，主要有冒頂片幫、火藥爆炸、中毒窒息、高處墜落與物體打擊、機械傷害、車輛傷害、透水、空壓機及壓力容器爆炸、觸電與雷擊、火災、淹溺、粉塵、噪聲等，本文對此不展開分析，而是結合本文2.1 節提出的幾個主要特點，分析充填采礦法礦山關于充填系統（含采場）的評價要點。

（1）關于采場地壓管理的評價

建議采用專家評議法進行評價。

以水平分層充填法為代表的及時充填采場，采場地壓控制得到明顯加強，不僅采場上、下盤的地壓顯現明顯減小，而且采場作業空間小，壓力二次分配控制效果明顯好于其它類采場。

但采場頂板的地壓與其它類型采場區別不大，評價過程中，仍需重點關注頂板暴露面積，要重點論述設計頂板暴露面積與巖石穩固性的匹配關系。

以VCR 法為代表的嗣后充填法的采場，除上述特征基本相同外，還需關注以下兩個評價要點：一是此類采場在回采結束后充填采空區，要充分保證充填前及充填時采場的穩固；二是采場回采時，雖然采場上下盤巖石的穩固性得到了控制，但近幾年新興的大型鐵礦往往存在采場高度大、開采深度大等問題，對“一房一柱”布置的采場的側壁充填體（凝固后）的強度提出了更高的要求，需要充分論證可靠性。

（2）關于地表充填站的評價

地表充填站需要重點關注漏漿跑漿、高處墜落、機械傷害、淹溺等風險。

其中，設備故障、閘閥磨損；充填材料質量或濃度不合格；充填工藝、充填路線設計不合理；充填管接頭密封不嚴等因素易引起漿體跑冒。

平臺、梯子不穩固或未按要求進行設置；接充填管過程中未進行安全防護，砂倉、水泥倉、沉淀池、濃縮池頂部及周邊未設防護欄或防護欄破損等因素易引起高處墜落。

攪拌機、空壓機、清水泵、渣漿泵、加壓泵等采取防護措施不當、未及時檢修、違章操作等因素易引起機械傷害。

充填砂倉、水泥倉、沉淀池、濃縮池、水池未采取防護措施、未設置警示標志等因素易引淹溺。

（3）關于充填體泄露的評價

單獨提出此類風險是因為充填管路及采場一旦發生充填體泄露，后果極其嚴重，尤其是在井下部分。充填系統本身具有導致淹沒礦井或中段的風險。因此，井下充填管路及采場的防泄露措施是評價重點。

①充填管道泄漏

從地表充填站到采場，充填體通過管道輸送，充填線路一般很長，如充填管道因磨損或外力，導致破損，則充填體會在瞬間泄露，堵塞巷道并凝固，造成井下出口堵塞，嚴重危及作業人員的安全。

②充填出口控制

新興大型鐵礦一般深度較大，井下充填作業點（采場）多，如充填倍線過大，或采場充填出口控制不當，也易造成充填體泄漏事故。

③采場嗣后充填后發生泄露

采場嗣后充填發生事故的主要原因有：充填濃度過低，采場內有大量積水；未采取妥善的脫水措施；采場封閉措施均不可靠；采用連續充填過程，未等充填體充分凝固。

（4）關于充填效果的評價和結論

使用全尾砂膠結充填的礦山，絕大多數的主要目的是為了控制地表沉降，按照地表保護對象要求的保護級別不同，該法采礦又分為幾種不同的工藝，在進行安全評價時，建議根據不同的工藝及保護對象來分類進行。

①地表只有農田、果園等低級別保護設施。保護要求為地表不能塌陷，但可以有巖移產生。

②地表有建筑物、風景區、鐵路、公路設施、河流等等許多一類保護對象，要求充填效果極好。

此類充填礦山要求地表巖移在控制微量的基礎上，還要與充填對象的保護要求進行比對，才能得出最終評價結論。

3 結論

從水砂充填過渡到全尾砂膠接充填，本身經過了幾十年的發展。這個過程本身就是一種技術革新；安全評價的指導思想是幫助礦山企業實現本質安全，結合這兩點考慮，本文認為在進行充填類礦山安全評價時，應緊扣技術發展的脈搏，分析行業特征和基本的危險有害因素，進而推動非煤礦山評價技術的發展。

[1]劉同友，等.充填采礦技術與應用[J].冶金工業出版社（北京），2001.

[2]李翕然.我國地下金屬礦山全尾砂膠結充填技術述評[J].礦業研究與開發，1996(16).

[3]王運敏.現代采礦手冊.冶金工業出版社，2001，6.