采礦充填技術的發展前景分析

許紅艷

摘 要：文章從分析采礦充填技術的特征及優勢入手，介紹該技術的發展歷程，以此為基礎，對采礦充填技術在未來的發展趨勢進行預測，并對該技術在未來的發展過程中需要重點關注的問題予以明確，以供業內相關人士參考。

關鍵詞：采礦充填技術；現狀；發展前景

中圖分類號：TD803 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）23-0005-02

礦業領域的快速發展引來研究者們對于采礦技術多樣化及有效性的研究，而充填法作為實用性強的采礦方法的代表，隨著近年來礦業行業的不斷發展，其在材料準備、材料輸送、材料開發等工藝環節的技術水平有很大提升。當前，在部分發達國家，現代化的采礦技術已經被廣泛應用，例如無人礦井、遙控采礦等，現代化采礦技術的應用不僅極大的提高了礦產資源的回采率、回收率及綜合開發利用率，還為采礦企業創造了更好的經濟效益，采礦技術實現現代化是必然的趨勢。我國礦產資源種類豐富，儲量巨大，隨著社會經濟的發展，對于礦產資源的需求量也在不斷增加，這就對采礦技術提出了更高的要求。現如今，充填法已成為我國具有代表性的高效開采方法。

1 采礦充填技術的特征及優勢

充填法在貴金屬、稀有金屬及有色金屬的開采過程中，具有廣泛的使用度，主要應用于圍巖不穩固的情況。查閱大量相關資料、總結成功案例經驗后，筆者發現，充填法作為當前我國采礦領域的主流礦石開采方法，其特征及優勢明顯，所取得的效果顯著。

充填法的特征可以分為三點：①充填材料來源廣泛，成本較低；采、切工程量小，靈活性大；礦石損失、貧化小；能夠比較有效的維護圍巖，減少圍巖的移動和防止大面積冒落；對于薄礦脈或多品種礦石可以進行選別回采；可以防止礦床開采的內因火災。②充填工序在回填工序中同樣存在。③充填體可以控制采場地壓、支撐圍巖、減少采后空區圍巖的破壞、延緩采空區圍巖的移動、阻止采空區圍巖的形變。④充填體可替代礦柱，降低礦石損失及貧化。在充分考慮礦石開采的損失、貧化及安全的條件下，采礦充填技術具備降低損失及貧化、提高安全性、節約成本的特點，因此采礦充填技術將會在今后相當一段時間內在我國礦山開采行業方法中占據主要地位。

2 采礦充填技術的應用現狀

充填采礦技術經歷了幾十年的發展，工藝水平從簡單至復雜、應用效果從滿足基本需要到迎合多元化需求，其發展歷程印證了全球可持續發展的變化。對于采礦充填技術的應用現狀，本文從國內及國外兩方面分別進行如下簡單介紹。

2.1 國內應用現狀

在國外已經相對成熟的充填采礦法的發展后，我國將該技術引進國內礦業行業領域。充填采礦法在我國的發展經歷四個階段：

第一階段，干式充填。為了將采下礦石及其下面的充填材料分開，通過隔離材料的分隔效果，減少采礦過程中的損失率及貧化率。干式充填的關鍵在于充填材料的有效性上。干式充填所采用的主要工具為礦車。這種方法以成本低的典型特征在我國采礦業初步發展階段占據重要開采方法的位置。除了小型礦山或空間區域相對較小的開采區域外，這種方法較難滿足當前礦業規模開采需要。它是用礦車、風力或其它機械輸送干充填料充填采空區。隨著充填技術的不斷發展，干式充填法暴露出很多缺點，勞動力需求大、作業成本高、采場充填時間長、礦石貧化率高、生產率低、采場充填時不能進行回采等，這些已經不能滿足“三強”采礦生產的需要。因而，國內干式充填法所占用的比重也逐年下降。但它還是能適應礦體產狀復雜變化的礦區，所以至今仍有礦山使用這種方法。

第二階段，水砂充填和膠結充填工藝。這種方法以碎石、尾砂等材料組成的集合物為充填材料，并采用碎石水力充填工藝。這種方法較干式充填方法適用范圍有所拓寬。在我國20世紀60～70年代應用頻率較高。

第三階段，全尾砂高濃度膠結充填、高水速凝全尾砂固化膠結充填和塊石膠結充填采礦法。這一方法源于20世紀80年代末期，凡口鉛鋅礦和金川有色金屬公司試驗的全尾砂充填，結合已取得的較好效果，大廠銅坑礦采用了塊石膠結充填工藝。隨著材料科學的不斷進步發展，目前膠結材料類型、品種多樣，加上摻合料的多樣化，使膠體、漿體或膏體的成份愈加復雜和多樣，再加上漿體泵送工藝的發展，膠結充填法蓬勃發展。

第四階段，體泵送充填采礦法。該方法自1997年金川有色金屬公司簡稱了膏體泵送充填系統后逐漸取得成功采礦效果而被業內廣泛認可，這也是我國充填采礦技術不斷革新的階段性成果。

采礦充填技術在技術水平及工藝水平兩方面凸顯循序漸進的提升過程。從充填采礦法的發展方向看，可以明顯看出，這一礦業開采方法的發展順應時代發展及行業發展的變化及行業訴求的不斷升級，在當前國內礦業開采領域內，充填采礦方法的技術革新已經成為其今后發展的主要趨勢，針對不同環境、不同作業條件、不同作業需求的礦山開采任務項目，需要憑借技術轉換的靈活性以提升礦山開采的作業效率。

2.2 國外應用現狀

國外對于充填采礦法的應用較早，20世紀30年代初期，由霍恩礦山公司首次對充填方法試驗得到較好效果后，帶動了后續對于充填方法的持續研究及深入應用。以加拿大的充填采礦方法的發展歷程為例，可以基本反映國外在這一方面的發展歷程。

加拿大礦業開采領域的充填采礦方法的雛形為以沖擊砂為充填材料的充填方法，通過提升開采空區的圍巖的穩定度來降低礦石開采過程中的損失率及破壞度。這一方法到20世紀50年代終末期時，在充填采礦法的靈活性方面有了改善，憑借充填材料的更換，降低了原有方框支架運作需要的勞動強度大且不夠靈活的弊端影響。此后，在不斷研究及實踐經驗積累的影響下，加拿大礦山開采人員相繼運用膠結充填、輸送充填、膏體充填等充填采礦法，大大提高了礦山開采的工作效率，同時，有效降低了充填采礦的作業成本，礦山開采的作業環境也因此得到很大改善。

特別是在20世紀50～60年代后期，包括加拿大在內的各國都加大了充填采礦法在本國礦業開采應用技術手段中的應用頻率，充填采礦法已經逐漸演變成國外采礦技術研究的重點議題。而今，國外在礦業開采方面大力推進智能化、信息化礦山建設，以進一步提升礦業開采作業效率為目標，提升了通訊及自動化技術在此領域的應用頻率。技術及管理模式的不斷更新，使國外此領域的發展速度加快。endprint

3 采礦充填技術的發展前景推測

我國對于礦業開采的重視與投入力度，令以充填采礦法為主要技術手段的礦山開采工作呈現良性發展的趨勢，包括推進礦山開采的模塊化、管理化、自動化、信息化建設。未來我們可以合理推測，因采礦充填技術在技術層面的明顯應用優勢，其應用范圍將更為廣泛，所產生的社會效益將越來越大，對于采礦充填技術未來的發展前景，筆者作如下分析。

3.1 新型填充材料的運用

目前采礦中所使用的填充料主要是骨料和水泥，少數地區根據需要會摻入一些粉煤灰或者石灰，來提高其粘結性能。由于水泥生產需要消耗大量的原料，對于礦山集中開挖的擴大化發展，水泥制品很難滿足實際需求，因此必須研發出一些新型的填充料，來加速市場的發展。

基于對現有充填材料與市場發展需求的匹配度，結合牢固的領域內專業知識，嘗試尋找合適的、可用的新型充填材料，以進一步降低礦石在開采過程中的損失率。需要注意的是，新型充填材料的研制原則在于降低充填采礦方法的成本，成本低、高強度的充填材料才是我們需要的。

3.2 提升充填采礦設備的水平

技術革新一方面在于理論的升級，另一方面在于配套設備儀器的質量更新，這一道理同樣適用于充填采礦法的發展內容。在充填采礦法的工藝流程中，充填料貯倉的處理技術需要引起領域內研究人員的注意。現階段，我國充填采礦法中對于充填料貯倉的注意力過低。通常儲倉中的漿料濃度應保持在60%～75%左右，并且可以穩定、可靠、順暢的排出，及時對現場進行供應。在尋求技術手段單純革新的同時，容易忽視充填料貯倉對于充填采礦法的重要意義。提升充填料貯倉的應用性不僅能對充填材料的質量起到保障作用，更能降低工藝整體的成本。

3.3 加強充填采礦法與生態集合

隨著礦業市場需求的持續增加，相關從業人員在進行作業的同時，必須對環境因素、生態因素、污染因素都有充分考慮，應極力避免只求經濟利益而損害社會利益的行為。礦山企業本身在開挖過程中，就是對土地資源和自然環境的一種破壞，在填充過程中，更應該注意與生態環境的集合，提升技術力量和設備工藝，將對環境的影響程度降到最低，才能保值企業的長期可持續發展。隨著社會經濟的快速發展，充填采礦技術的有效應用，已經將低效率充填工藝逐漸改造成一種高效率、大規模的先進采礦工藝。同時，井下工人勞動條件也有了很大程度的改善，礦場采場勞動效率、生產能力明顯有所提升。然而，采礦工業發展過程中，在提供原材料的基礎上，不可避免地破壞到生態環境。近年來，隨著我國礦業的快速發展，礦產需求量不斷增加，由資源開發利用引發生態環境破壞、排放大量的廢料，這在很大程度上造成了全球性的生態環境污染和破壞。根據現代工業生態學理論之要求，有效解決礦山環境生態問題，最為有效的一個途經就是將礦山廢料有效地轉化成為資源，然后對其進行重復利用，同時，還要采取可持續發展戰略，將可回收資源變廢為寶，這也是加強充填采礦法與生態集合的重要表現形式。

4 結 語

基于本文分析不難看出，我國充填采礦技術未來的發展要緊靠創新思想展開，這里提到的創新不僅局限于充填采礦方法的技術手段、儀器設備的更新，更在于方法使用者及行業從業人員對于可持續發展意識的更新。換言之，充填采礦技術的發展需要銘記生態化、無害化的環保理念，并合理改善資源利用的行為模式，以實現我們與自然和諧共處的生存發展目標。

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