充填采礦法的應用前景

張少軍

（云南金誠信礦業管理有限公司，江西 九江 332204）

充填采礦法的應用前景

張少軍

（云南金誠信礦業管理有限公司，江西 九江 332204）

研究采礦活動與環境保護的關系，得出充填采礦方法的優勢。充填采礦法在礦山環境保護及礦業可持續發展方面優于其它采礦方法。目前，社會對自然環境的保護日益加大，充填采礦法應成為礦井開采的首選方法。

充填采礦；無廢開采；地表塌陷

1 引言

目前我國各類工業固體廢料近100億噸，其中金屬礦山超過40億噸。每年新增用地200～300m2，威脅植被及生態環境安全。礦山開采污染范圍大，影響時間長，無廢采礦是發展的必然趨勢。隨著露天礦的減少，井工開采礦井數量增加，采用充填采礦法，空區可用廢石充填，減少地面尾礦，對生態環境保護有益。

2 對自然環境的破壞

我國礦山眾多，年礦石采掘量超60億噸，礦產資源開發利用對地應力變化和產生廢氣、廢水、廢渣等，極易出現地面沉降、塌陷、滑坡、地裂縫及泥石流等災害。

（1）廢石。廢石多采用露天存放，對環境中的水、植被、大氣都有影響。

廢石經過自然降雨沖刷，造成重金屬離子及有毒有害物質進入地表水，危害水體安全；廢石存放需要位置，堆放廢石區域的植被會遭受嚴重破壞，并難再恢復；廢石會因暴露在空氣中風化，變成灰塵，遇風揚塵污染環境。

（2）尾礦。尾礦是礦山礦石存放的主要地點，因尾礦多在礦山附近，對礦區環境和生態破壞嚴重。尾礦中存在有毒有害物質，會跟雨水進入江河湖海中，污染江河湖水。同時尾礦自身也存在潰壩等問題。

（3）地表塌陷。地下開采勢必會造成巖層的缺失，出現大面積的采空區，長時間采空區垮落，會影響地面建筑、土地、地貌的完整性，破壞環境，影響采礦區周邊的生態環境和人員的安全。影響工農業生產和人們的生存環境。

（4）對地下水的影響。采礦對礦井水主要是采用水泵外排的方式，礦坑會成為整個水分布的的弱區，造成大量地下水排除地表，造成地下水位的降低，對于局部地區造成水資源枯竭，威脅環境生態安全。隨著地下水的流動，會帶入大量的有毒有害因子，威脅地下水的食用安全。

3 國內外充填法采礦的發展

充填開采的方式研究，國外較早于國內。國外主要的成果有：1864年美國賓西法尼亞煤礦為控制采區地表移動首次采用水砂充填法；20世紀30年代，烏拉爾銅礦用嗣后充填的礦房采礦法或預防性灌漿的崩落采礦法；20世紀50年代，澳洲金屬礦山以水力充填取代干式充填；1964年芒特艾薩鉛礦采用機械落礦的充填采礦法，與新南威爾士大學礦業學院合作研究出低成本膠結充填技術；1993年加拿大采用膏體充填技術，應用高濃度充填有兩個途徑：用干式大體積充填的廢石充填料和采用脫水的選廠尾礦；20世紀50～60年代后，各國都加大了充填采礦法的研究，有關國家還圍繞災害控制制定相應規范。

國內的充填開采始于上個世紀五十年代，在非煤礦山大量使用。但是因為人工和運輸方式的限制，致使充填采礦的生產低、勞動強度大，生產成本高等問題。于是采用崩落的方法管理采空區，其適用的范圍較窄，比較適合巖層不穩定的礦石回采，普遍性較差。80年代后，隨著采礦機械和技術的發展，大型的采礦設備出現，為充填采礦提供了主要的技術和設備支持。所以充填采礦勢必得到長足發展。

4 充填法采礦優勢

（1）廢石用作充填料。充填采礦可利用現有的廢石，結合使用塊石膠結物質，將廢石和水泥砂漿混合沖入采空區，緩解采空區的下陷，保障井下的采礦作業的安全，同時保護地表的地貌和建筑，做到廢石不出井，全部充填。實現零排放廢石礦井，極大的提高礦井的環境和開采的社會效益。

（2）尾礦用作充填料。充填采礦的充填物可以來自尾礦，為尾礦處理提供新的方法和技術。可以減少礦區尾礦的大小，減少尾礦的占地面積，降低尾礦對環境的威脅，改善采礦區域內的環境，徹底解決尾礦的存放和處理問題。

（3）控制地表塌陷。充填法采礦主要的目的就是降低采空區下陷的范圍，通過充填采空區，可以有效的降低下陷，將采空區內的支護或巖層原應承擔的壓力得以釋放，保證了采礦區域的安全。為保證充填的效果，必須采用相應的充填技術，將充填區域控制在大面積的區域內，如采礦工作面、冒落的空硐和出現離層的區域。通過合理的充填采礦可以有效的控制地表地貌的完整性，不影響生態環境。

（4）改善地下采礦環境。充填法采礦降低了原支護的壓力，通過充填物的支護，將壓力釋放超過50%，有效的保護了采礦區域內的安全。因充填的原因，采空區內的空氣得以排除，避免了高硫礦石的自燃和自爆，最大程度的提高了礦井的安全。通過充填采空區降低礦井漏風，提升有效風量，改善工作面區域內的環境。

（5）無（低）廢采礦實例。南京鉛鋅銀礦位于江蘇南京市棲霞鎮。礦體埋深-28m～-700m。該礦山所采用的采礦方法為點分層充填法占（80%）和分段空場嗣后充填法（20%）。日產廢石約100噸，全部用于井下充填，平均日產尾礦約500噸，其中大于20μ的全部用于井下充填。小于20μ的摻入硫精礦中銷售，已成為無尾礦庫的礦山。浮選尾礦中的錳品位越過8%，則通過磁選工藝流程回收碳酸錳，達到綜合回收的目的。井下涌水量為725m3/d，全部泵到回水池。其中，充填攪拌站用水720m3/d，空壓機冷卻補充水量14m3/d，尾礦輸送用水96m3/d，坑內涌水已全部用于生產。選礦廢水排放量為4409m3/d，建有專門的污水處理站，使其水質達到國家二級排放標準。由于礦山充分利用了充填采礦的優勢，已很好地解決了礦山環境問題。

5 總結

研究采礦活動與環境保護的關系，得出充填采礦方法的優勢。充填采礦法在礦山環境保護及礦業可持續發展方面優于其它采礦方法。目前，社會對自然環境的保護日益加大，充填采礦法應成為礦井開采的首選方法。隨著采礦機械和技術的發展和社會對生態安全的要求，充填采礦法有很好的發展前景和應用廣度。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.073

張少軍（1976-），男，湖北漢川人，金誠信礦業管理股份有限公司武山項目經理部技術副經理（助理），主要從事金屬礦山采礦及井建施工技術管理。