充填采礦方法在大冶市鯉泥湖礦業有限公司的應用

項維傳 張金雷

摘 要：礦產資源的開采是支持經濟穩步發展的基礎，隨著我國工業化與城鎮化進程的不斷推進，社會對于礦產資源的需求與日俱增；同時，隨著采礦技術的不斷進步，礦層開采率也在穩步提升。大冶市鯉泥湖礦區采用分級尾砂膠結技術對其進行充填，取得了較好的經濟與生態效應。文章以實際的應用特征為研究依據，對充填采礦方法在大冶市鯉泥湖礦區中的應用進行總結與分析，希望通過文章的研究能夠為今后的相關采礦工藝優化及類似施工變革提供必要的理論基礎與實踐指導。

關鍵詞：尾砂膠結；充填采礦；實證研究；應用

引言

從現有的研究資料來看，充填采礦工藝模式是一種有效方式，然而根據不同的地質環境以及采礦工藝，充填模式也可以分為多種方式，包括塊石膠結充填、分級尾砂膠結充填等，其中尾砂膠結是一種常見模式。該工藝應用簡單、原料成本低廉，一方面能夠利用尾砂對礦區開挖區域進行有效回填；另一方面還能夠部分消耗開采區域的尾礦廢料，節約了后續的處置成本。而從其應用效果來看，通過分級尾砂膠結材料對礦區進行回填在同類施工工藝中，其回容積率與緊實程度均相對較高，是現階段一種較為理想的方式。文章的研究對象大冶市鯉泥湖礦區正是應用該種模式進行施工工藝體系構建，文章也以此為基礎對其應用價值與實際的應用現狀進行總結與分析，希望能夠為后續的工藝優化提供部分支持與指導。

1 大冶市鯉泥湖礦區充填采礦技術應用現狀

大冶市鯉泥湖礦區周邊地質環境復雜，并由主向河流過境，對于礦區地壓危害的抗風險程度相對較低。因此，在礦區開采技術規劃時，經過充分的考量，采用了上向分層膠結充填法進行開采。此種開采模式一方面得力于本礦礦體的傾角變化較大，厚度變化也較大，不適合采用高中段大礦房的采礦方法，而分成充填的模式可以對上述特征進行有效的規避，并最大限度地保障了采礦區以及相關地上部分的地質環境安全；另一方面則由于帷幕注漿堵水工程及中心河等地表工程設施距離地下開采范圍較近，礦區開采應該最大限度地避免地表發生崩落塌陷等地質災害事故，確保相關工程設施與生產的安全。為此，上向分層膠結填充法通過降低井下開采采空區的暴露時間和暴露面積，來保障相關的地質安全。

在具體的填充方式實現與應用的過程中主要分為基礎建設、填充方法以及工藝應用三個層次：首先，基礎建設，在回風豎井（原主井）地表工業場地內構建尾砂膠結充填系統，該系統包括了1座2000m3臥式砂倉、一座50t膠固料倉、一臺Φ2000×2000mm制漿攪拌桶和充填鉆孔等基礎設施。膠凝劑由高鋁水泥熟料、石膏、石灰和添加劑經破碎磨粉而成，水泥罐車風力輸送至料倉。尾砂來自選廠，選廠尾砂由自卸汽車運送至臥式砂倉。需要充填時，由給料機將尾砂和膠固料按比例均勻輸送至充填攪拌桶內攪拌，拌制好的充填料漿通過充填鉆孔下放至采空區充填。其次，在具體填充的過程中，其主要方法分為三個基本原則：第一，對尾砂進行基礎研磨，并根據不同的添加劑確定事宜的配合比，為后續的混漿施工提供必要的原料基礎；第二，在具體的充填過程中采用逐層開采、上向填充的方式來進行。此種填充模式不僅能夠有效的降低相關礦區的空洞停留時間，還能夠降低為后續的周邊以及上層開采提供更為有效的應力支撐；第三，為了獲得更好地填充效果，除自流膠結之外，本礦區采用加壓充填的方式來進行，與自流填充相比，充填體效率更高，溢流程度更低。

2 尾砂膠結充填技術特征分析

在上文中探討了上向尾砂膠結充填采礦技術在大冶市鯉泥湖礦區中的具體應用，并按照具體基礎建設相關應用步驟等相關步驟進行了現狀探究，其具體的技術特征可以總結為如下幾個方面：第一，為了保障充填的有效性與連續性，在具體的施工過程中需要在礦體下盤掘運輸平巷，并構建采場內物料進出的礦石溜井，二個人行濾水井。第二，連接不同掘進區域的方式采用天井的方式來進行構建，在礦區內的具體應用為礦塊中央掘一順路天井至上中段。在開采后期，該天井可以作為充填井功能進行使用；第三，以切割的拉底層為自由面自下而上分層回采，分層高度2.0m～2.5m，隨著各分層的回采，順路澆灌礦溜井和濾水井。回采工藝循環包括鑿巖爆破、通風、撬礦、出礦、澆灌濾水井和溜礦井、尾砂膠結充填、混凝土鋪面（厚度為0.3m）、養護等各道工序。

此外，在此工藝應用的過程中除了必要的施工特征之外，其經濟與生產特性也相對明顯。其中，礦塊生產能力100t/d相比于其他開采方式有所降低，這主要是處于空余空間的面積與時間安全考量；采切比為8m/1000t，該指標表征了該工況模式下的礦物出產比例，相較而言相對較高，對于其總體的利潤控制具有一定的優勢；與其他開采方式相比，礦石損失率有了明顯的下降，僅為12%，與分段空場嗣后充填采礦法以及淺孔留礦嗣后充填采礦法的橫向比較數據（15%）降低了3個百分點。創造的直接經濟價值在5%左右浮動，而其處理成本則相對較高，同樣與上述兩種方式進行橫向比較發現，其每噸處置成本提高3元左右。但與其提供的安全控件以及較低的礦石損失率而言，成本是可以接受的。

3 尾砂膠結充填技術可行優化方案探究

通過上文的分析，我們發現上向尾砂膠結充填技術在大冶市鯉泥湖礦區的應用取得了較好的效果，在提供了礦區安全生產基礎的同時還具有一定的經濟效益。然而，我們在看到成績的同時也應該發現在具體工藝應用的過程中還存在一定的問題以及可以優化之處，其主要可以分為如下幾個方面：首先，部分充填添加劑沒有完全實現廠區內生產，一方面造成充填成本高居不下；另一方面也使得部分尾礦利用不充分，造成二次處置成本并具有環境安全隱患。其次，具體的充填工藝中對于尾砂缺少必要的分級環節，而是采用統一破碎的方式來進行，這造成了充填物顆粒粒徑類似，沒有有效的區分，使得充填效果具有一定的弱化。而后續的施工過程中可以根據相關的施工工藝標準對具體的尾砂進行粒徑分級，并采用破碎后的粒徑標準進行逐步充填操作，進而使得充填后的地質緊實程度更高，對于其他采礦區域的支持效果更為顯著。最后，充填采礦方法作為一種基礎采礦模式在應用的過程中還需要注意很多問題，而不同的采礦方式之間也存在很大的差異。可以根據實際的礦區區位特征與地質條件特征來進行合理選取與規劃，進而在解決成本的同時，保障礦區開采的合規性，進而從綜合的層面提高企業的核心競爭力。

參考文獻

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[2]董金奎，周士霖，張忠輝，等.盤區寬進路機械化充填采礦法在焦家金礦寺莊礦區的應用[J].黃金，2012，4：24-26.

作者簡介：項維傳（1977-），男，籍貫：湖北麻城，職稱：采礦助理，研究方向：金屬礦采礦技術，單位：大冶有色金屬公司控股大冶市鯉泥湖礦業有限公司。

張金雷（1981-），男，籍貫：湖北黃岡，本科，職稱：采礦助理工程師，研究方向：金屬礦采礦技術，單位：大冶有色金屬公司銅山口銅礦。