充填采礦法的采礦和地質

■薛文海

（華北有色工程勘察院有限公司河北石家莊050000）

充填采礦法的采礦和地質

■薛文海

（華北有色工程勘察院有限公司河北石家莊050000）

介紹了充填采礦法的分類特點，進行干式充填和水砂充填對比，提出了充填采礦法應該向高濃度管道自流膠結充填發展，并介紹充填采礦法在實際采礦中的應用，總結了充填采礦法的地質適用條件。

充填采礦分類應用地質

1　背景

近年來我國地質采礦業的發展趨勢日漸火爆，與地質采礦開發配套的專業技術與體制也隨之發展與進步，其中充填采礦法便是地質采礦工程中最重要的一部分。與其他采礦方法相比，充填采礦法有提高礦石回采率、減少礦石貧化率、充分利用現有資源、有效地控制地壓和地表塌陷、優化礦區周圍環境、防止內因火災和“三下開采”等顯著特點。而且充填采礦在改進和完善現有技術的基礎上，又有新的進步，在充填料制備、輸送技術、充填材料開發和充填回采工藝技術等方面均有了長足的發展，加之井下無軌自行設備的廣泛應用，充填采礦目前已成為一種高效的開采方法。

2　充填采礦法的分類

充填采礦法依據充填材料的不同可分為:干式充填法；水砂充填法；膠結充填法。下面簡單的介紹幾種充填采礦法

2.1干式充填法

干式充填采礦法用礦車、風力或其它機械輸送干充填料充填采空區，也是充填采礦技術最早采用的方法。20世紀50年代，我國有色金屬礦山50%以上使用干式充填采礦法，用此法采出的礦石占總礦石量的1/3之多。隨著充填技術的發展，干式充填法因工藝繁雜，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缺點，已不能滿足“三強”（強采、強出、強充）采礦生產的需要。因而，國內干式充填法所占比重逐年下降。但能適應礦體產狀復雜變化礦區，因此至今仍有礦山使用此法。

2.2水砂充填法

利用砂漿泵或自流方式，將選廠尾砂、冶煉場爐渣、碎石砂石等固液兩相漿體輸送到井下，作為充填料來充填采空區。我國的水砂充填工藝從20世紀60年代開始采用，1965年首次采用了尾砂水力充填采空區工藝，有效地減緩了地表下沉，取得了較好的效果；70年代一些礦山都先后成功應用了尾砂水力充填工藝；進入80年代后，分級尾砂充填工藝與技術應用更加廣泛。

水砂充填一般要求構筑專門的護壁和隔墻，但是我國水砂充填多數采用敞開式混料溝方式混料，造成水砂比過大，混料不勻，質量難以控制。加上水砂充填工藝較為復雜，從采場滲出的泥水污染巷道、水溝和水倉，清理工作量大、排水費用高、充填量小，對回采的安全問題和充填體壓縮沉降均未很好解決。因此，充填體強度一般不高，不能從根本上阻止巖石移動，使其應用范圍受到很大限制，發展膠結充填已成為當今的必然趨勢。

2.3膠結充填法

膠結充填法一般采用以碎石、河砂或尾砂或戈壁集料為骨料（間或摻入塊石），與水泥或石灰類膠結材料經拌合形成漿體或膏體，以管道泵送或重力自流方式輸送到充填區的充填。與水砂充填相比，膠結充填的充填料強度大，充填速度快，充填量大，工藝簡單。隨著材料科學的發展，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，使膠結充填出現了空前的繁榮局面。

3　充填采礦法在工作中的具體應用

3.1根據充填采礦法能夠進行采礦工程的布置

在地質開礦的工程開啟前夕，要對開采礦區所在地點的地形及地貌進行勘探，對當地的巖層及水文情況也要做到了解與把握，對地質的特殊問題要進行避免與修正，還要對開礦的圖紙規劃及進程進行規劃與管理，保證充填采礦法在地質開礦中應用的有條不紊，為地質開礦的順利進行打下堅實的基礎。對于地質采礦業來說，一份好的開礦規劃是完美采礦的基礎，在進行開采前的規劃有利于地質開礦的順利進行，對充填采礦法的投入生產也有著一定的幫助。

3.2充填采礦法的應用有利于規劃礦區的不同礦產

對于我國的開采礦區，同樣的一個礦區可能會出現好幾種礦床及礦產，這樣的礦產規律使得采礦人員在找礦的過程中對礦區的開發更加深入，而充填采礦法的應用能夠對不同礦產進行最大程度的規劃，對不同礦產的礦床開發讓地質采礦充滿了未知性，通過充填采礦法中的分層采礦法能夠對不同礦產的不同層次進行了解。

3.3充填采礦法對于礦區的運輸道路有著相當的作用

在礦區開采中，需要開辟運輸道路，為礦區的開采提供方便，而通過充填采礦法，能夠對礦區的上下布置進行切割，提高整個礦區的運輸水平，根據礦區的地形能夠開辟出最優化的礦區運輸道路，對我國的礦區開采有著至關重要的作用。

4　適用的地質礦體

4.1地表不允許塌陷

例如在建筑物或者構筑物下采礦或者水體下采礦。充填采礦法在采礦作業完成后，將采空區用廢石或者混合料膠結填充，有效地控制了地壓，防止了地表塌陷。成功的案例有1864年在美國賓夕法尼亞的一個煤礦對采空區進行了第一次水砂充填試驗，以保護一座教堂的基礎安全。

4.2礦產價值較高的礦體

充填采礦法回收率較高，因此適合開采如金礦、銅礦、鎳礦等價值較高的礦體。例如我國金川集團的鎳礦，招遠金礦等就采用了膠結充填采礦。

4.3巖石比較破碎的礦體

近些年發展起來的膠結充填采礦是用廢石或者河沙、尾砂等與膠結劑混合，制成類似于膏體的充填漿體，充填到采空區，人可以在充填體下作業，提高了作業的安全性。如陜西煎茶嶺鎳業有限公司就采用了高濃度膠結充填，人在充填體下部作業，有效地提高了作業的安全性。

4.4埋藏較深，變化大的礦體

埋藏較深的礦體，在開挖后會出現局部巖爆現象，用充填漿體及時充填到采空區，能有效地控制原巖應力，防止巖爆現象。一些貴金屬礦床，其走向和傾向變化大，礦脈時寬時窄，充填采礦法的采場可大可小，同時能提供作業平臺或者安全頂底板，很適合這樣的礦體。當礦體埋藏較深，地應力較大時，充填采礦法就能發揮其優勢。

5　總結

隨著科學技術的進步，充填法采礦已成為高效采礦方法之一，加上充填采礦法的許多復雜的工藝實現了機械化和自動化，運用起來變得日益簡單。隨著今后開采深度的日益加大，充填法在一些尚未開發的難采礦體將得以采用。因此，充填采礦法必將成為地下礦床開采中一種最主要的采礦方法。

［1］周愛民.有色礦山采礦技術新進展［J］.采礦技術，20036（3）：1-7.

［2］萬海濤，方勇，肖廣哲，等.充填采礦法的應用現狀及發展方向［J］.世界有色金屬，2009（8）：26-28.〔4〕丁德強，王新民.

F416.1［文獻碼］ B

1000-405X（2016）-8-45-1