現代礦山充填采礦法淺析

白騰飛，宋瑞卓

（山東黃金礦業（玲瓏）有限公司，山東 煙臺 265400）

充填采礦技術是用當前各種適當的填充材料對礦石采出后的地下進行充填的一種采礦辦法，隨著社會和時代的發展，人們在對礦山生產具有越來越高需求量的同時，也注重礦產開采與環境的和諧發展，在傳統的礦產開采過程中，容易造成地表塌落等一系列地質災害，采用充填法進行礦產開采主要是利用充填體進行抵押管理，以控制圍巖崩塌和地表回采工作創造較為安全便利的條件，進一步保證礦產所在地的生態環境和生態平衡，充填采礦法在當前礦產生產過程中起到了重要作用，本文就關于當前的充填采礦法進行一定的分析以及發展展望。

1 充填采礦法的適用條件

人類要想長久穩定地發展下去，必須要保持生活和工作與環境的和諧發展，隨著當前社會主義現代化事業的不斷發展，各行各業的建設都加快了自己的進程，人們開始對礦產資源有著越來越大的需求量，因此在礦產開采行業高速發展的背后產生了一系列的環境問題，隨著當前人們可持續發展意識和環保意識的不斷增強，傳統老舊的采礦方法已不適用于當前人們生存和發展的需要。當前的礦產資源不斷消耗，采礦作業不斷向深部發展，如果繼續使用傳統的采礦方法，會在采礦工作完成了之后形成越來越大的采空區，如果不及時進行處理和充填，經過長時間之后，很容易形成地表塌落、山體開裂或者地表坍塌等一系列地質災害。同時使用傳統的采礦方法，大量的礦柱無法收回，在一定程度上造成了礦產開采資源的浪費。而充填采礦法的出現以及發展恰好能夠解決這一系列的問題，充填采礦法采用廉價的填充材料對礦產采空區進行了一定的填充和處理，可以防止地面的塌陷，也不會在采礦工作進行之后留下礦柱，因此也提高了實際的礦石回收率，保護了礦產資源。與其他采礦方法相比，充填采礦法可以減少礦石貧化率，能夠充分利用現有的礦產開采資源，能夠有效地控制和防止地表塌陷現象的出現，當前的充填采礦法適用于以下條件的礦體：

（1）地表不允許塌陷。比如在建筑物或者構建物下邊進行采礦或者在水下進行采礦的時候，充填采礦法可以利用一定的填充材料結合一定的混合料膠對采礦作業工具進行相應的填充，可以有效控制地防止地表塌陷現象產生[1]。

（2）礦產價值較高的礦體。充填采礦法具有回收率高的優點，因此適用于比較有開采價值的大型礦產資源開采過程，比如金礦、銅礦等高價值礦體，可以保證礦產資源開發能夠創造一定的經濟效益，同時減少投入成本，能夠充分運用已有的礦產資源。

（3）巖石比較破碎的礦體。通過近些年的不斷發展，當前的膠結充填采礦一般采用廢石、尾砂和膠結劑進行混合制成類似于膏體的充填漿體，通過將充填膠體充填采空區，可以保證人們在地表下進行礦產開采作業，進一步保證礦產開采的安全性。

2 充填采礦法的關鍵性技術

（1）控制充填成本。當前充填采礦法在礦山資源開采過程中存在的問題就是充填成本較大，在當前使用充填采礦法的礦山中，充填成本占到整個采礦成本的70%左右，而在充填材料的制作和使用中，水泥成本又占據充填成本的70%左右，因此當前控制風險成本的首要任務是控制水泥的使用量或者尋找能夠替代水泥的充填材料[2]。

當前可以從兩個方面降低充填成本，一是從水泥出發，二是從骨料出發，水泥骨料在充填成本中是相互關聯的兩個方面，用作填充材料的充填精料，形成之后充填體的強度要達到相關的作業要求，而充填體強度設計是由骨料配比和灰砂配比來進行控制的，因此當骨料的配比較好時，可以在一定程度上減量水泥的消耗量。充填骨料的來源主要是在開拓過程中提出的廢石，通過將人工砂、河砂、戈壁沙進行一定的處理用作充填骨料。骨料的來源和質量根據不同的礦山實際需求有所變化，比如最大密度曲線理論就提出了固體顆粒按粒度大小進行有規律的排列，通過粗細搭配可以達到密度最大的空隙最小的混合料用作填充材料[3]。

（2）充填料漿管道輸送的研究。當前的礦山開采工作都進行系統化連續化的現代化作業，礦產開采逐漸朝著機械化自動化方向發展，隨著當前礦產生產能力的不斷增大，為了滿足相應的礦產生產能力，管道輸送必須進行現代化建設，保證其連續性，能夠滿足當前不斷發展的礦山生產能力。通過管道輸送將充填材料及時運用到充填采礦工作過程中，可以保證工作的順利進行，當前的充填漿體管道輸送具有以下的特點。①疏松的漿體較為復雜。由于不同礦山有著不同的地質條件和環境，因此采取的充填材料也有很大差異，當前制作充填漿體一般采用礦山開采過程中采出的廢石、河砂、風砂以及水泥、粉煤灰以及添加劑等等，并且在實際的制作以及輸送過程中各種材料的添加劑有不同的變化比率，因此在輸送管道建設時既要分單一成分的輸送，又要分多種成分的混合輸送。②礦山輸送管路復雜。在當前礦山開采工作使用充填采礦法需要建設相應的地表充填站，在制作和充填材料之后，通過管道運輸到各個采空區。由于礦山所在位置的地勢不同，需要克服的障礙眾多，因此管道有垂直段水平段還有傾斜段，如果在運輸過程中壓力過大，很容易導致爆管的問題，同時還要設置減壓段，因此造成了當前管道建設以及輸送中的復雜多變性。③充填管道中常常進入空氣，由于管道運輸密閉性不強，容易造成漿體流動不穩定的現象，在采用泵壓或者自流輸送的充填系統中，由于操作人員操作不當或者設備年久失修，因此容易使空氣進入管道中，會使晶體的流動成為復雜的多相流[4]。

3 結語

當前不斷發展的充填采礦法為我國的礦山開采做出了一定的貢獻，為了不斷適應社會主義現代化事業建設的需求，當前的礦產企業也不斷投入科研成本，不斷進行采礦方法的研究和創新，進一步提高企業的經濟效益，促進社會發展。

[1]侯志超,甘明日.黃金礦山充填采礦法存在問題及改進方向初探[J].山東工業技術,2017(21):72.

[2]陳偶,喬登攀,張國龍,程海勇,侯國權.現代礦山充填采礦法淺析[J].礦冶,2013,22(03):30-32+35.

[3]張璐,呂廣忠.金屬礦山充填采礦法中充填材料的應用及展望[J].現代礦業,2010,26(01):20-22.

[4]王湘桂,唐開元.礦山充填采礦法綜述[J].礦業快報,2008(12):1-5.