干式充填采礦法在金礦的應用試驗

周瑛峰

（張家口弘基礦業有限責任公司，河北張家口075500）

1 引言

經濟快速增長，推動了工業行業的發展，而作為工業發展的重要支撐，礦產資源的需求量也越來越大，而礦產資源是一種不可再生資源，過度開采必然會影響自然平衡。因此，在這種情況下，為了滿足工業發展需求，保證礦產資源的供應充足，必須全面提高礦產開采的效率以及礦產資源的利用效率，進而提高礦產資源數量，為我國工業行業的繁榮發展保駕護航。

2 干式充填采礦法概述

2.1 干式充填采礦法的概念

干式充填采礦法是人工支護采礦法的一種，隨著礦房中回采工作面的不斷推進，將填充材料運送至采空區，進而對其進行地壓管理，對圍巖崩落以及地表移動等進行合理控制，同時，填充體還可以對回采工作提供一定保護[1]。干式充填采礦法適用于稀缺、高品位以及含有貴金屬礦石的開采、圍巖穩定性較差的礦體的開采，或者開采環境復雜，且不允許出現地表塌陷的礦體的開采。干式充填采礦法的優勢在于具有較強的適應性，作業安全且礦石的回采率高，能夠對工業廢料進行利用，同時還可以對地表起到一定保護作用，而缺點在于工藝流程較為復雜、成本高，且勞動生產率以及礦塊生產能力均比較差。

2.2 干式充填采礦法的優勢

干式充填采礦法的優勢主要體現在以下幾個方面：

第一，顯著提升資源利用率。在傳統的金礦開采作業過程中，因礦體變化程度大等原因，導致作業的環境條件比較差，加之采礦技術不夠先進，使得采礦效率較低。盡管可以獲得一定礦產資源，但回采率僅在50%左右。這種情況便導致采空區內遺留大量的礦產資源，最終造成資源浪費。而應用干式充填采礦法，秉承著邊采邊填充這一基本原則，能夠提高對礦產資源的有效利用，回收率在90%以上，有效避免了礦產資源的浪費，實現了對資源的有效利用。

第二，符合礦體環境。由于本次研究的金礦位置較為特殊，處在山西晉城的高平礦區之內，地層傾角較緩，斷層比較多，主要包括莊頭斷層、高廟山斷層等，并且落差比較大，處在數十米至數百米之間[2]。面對這種礦體環境，傳統的開采方法顯然不適用。所以，在該金礦的開采過程中，應通過偏斜的設計，來清除采空區內的積水，同時實現對礦體環境與礦區地形的良好適應。而在具體的采礦作業過程中，也應該利用分層干式充填法進行作業。

第三，提高礦開采的安全性。從該金礦緩傾斜薄礦體采礦作業的實際情況來看，由于礦體的結構比較復雜，且存在大量的碎裂填充結構，導致礦體頂部與底板的巖性比較差，遇到水之后易發生膨脹，進而對相關作業人員的生命安全帶來重要影響[3]。而干式充填采礦法的應用，能夠實現對采空區的及時填充，同時在礦體與空氣之間形成隔離，避免二者接觸，減少風化，以此來提高采礦作業的安全性。而少了空氣與積水，也會進一步加快填充工作，并提高填充效果，避免出現填充材料松動、掉落的情況，進而為采礦作業人員創造更加安全、便利的作業環境與作業條件。

3 干式充填采礦法的應用

本研究以位于山西晉城某高平礦區的金礦為例，通過對其采礦過程中，干式充填采礦法的應用進行分析，評價干式充填采礦法的應用效果。其應用過程具體如下：

3.1 基本設計

在傳統的采礦作業中，針對高平礦區的金礦通常采用簡易空場采礦這一方式，其不僅回采率非常低，僅在50%左右，礦產資源浪費現象嚴重，并且采礦作業的安全性也比較差，極易出現自然冒落現象，威脅作業人員的生命安全[4]。因此，本次研究中，設計出了一套更加合理的采礦方案，將之稱為“上向水平分層干式充填采礦法”。需要注意的是，應用干式充填采礦法的過程中，在正式開始填充之前，需要確保采空區不存在積水，以免影響填充效果。

3.2 實現方法

在傳統作業過程中，因大量廢石的存在，給施工作業增加了極大的難度，并且，將廢石集中在一處進行堆放，不僅會占用一定的土地資源，同時也會對環境產生較大的污染[5]。而應用了本文提出的設計方案之后，對該礦區的廢石進行袋裝處理，裝好之后再運送至回采工作區完成填充工作。而在實際的回采作業過程中，在秉承著邊采邊填充這一基本原則的同時，還要遵守由下至上的工作順序，進而在減少材料資源浪費的同時，提高工作效率。下一階段的回采工作通常需要設計隔水層，來防止積水進入采空區。除此之外，在開采時必須在合理位置設一個材料堆放點，實現材料的直接袋裝與運送，這樣不僅能夠提高工作效率，而且還可以減少工作量，降低勞動成本。

3.3 收尾工作

在應用干式充填法完成該金礦的采礦作業之后，一方面需要將目標礦物資源進行分類，并運送到相應的目的地。另一方面，針對采礦作業之后，礦區的地形與地勢進行分析與合理的評估，避免二次回采時出現各種問題。

4 干式充填采礦法的應用效果

對該金礦應用干式充填采礦法的實際效果進行分析：第一，有效避免了金礦資源的浪費。在該金礦應用干式充填法的過程中，通過對采礦資源進行及時的袋裝、運送，極大地提高了工作效率。同時，經過調查發現，該金礦的回收率顯著提升，從之前的50%上升到了93%。因此，干式充填采礦法的應用，實現了對礦物資源的有效回收與利用，有效地避免了資源浪費。第二，能夠延緩礦體及圍巖的氧化時間。上文中提到的關于該金礦采礦方案的基本設計，尤其是回采過程中的雙重設計，均在一定程度為礦體提供了保護作用。同時，該方案的應用中，將積水完全從采空區隔離，極大地提高了后續填充工作的效果，以及采空區的密閉性，使得空氣和圍巖之間實現了完全隔離，極大地降低了礦體圍巖的氧化速度，進而延緩了礦體氧化時間。第三，有效減少了冒頂事故的發生。應用上述方案對該金礦進行開采之后，能夠縮短采空區的空頂距離，進而減少暴露的面積，避免發生冒頂事故，為采礦作業的安全性提供重要保障。

5 結論

隨著金礦開采利用的不斷深入，礦產資源的利用率以及采礦作業的安全性，均成為社會關注的焦點問題。所以，相關工作人員必須根據礦區的具體環境以及作業條件，合理選擇施工方法。本文通過對干式充填采礦法的概念與優勢進行概述，以山西晉城某金礦的開采為例，對干式充填采礦法的應用進行了分析，并總結了其應用效果，即有效避免了金礦資源浪費、能夠延緩礦體的氧化時間、有效減少了冒頂事故的發生。總而言之，干式填充采礦法的應用，是采礦行業發展的重要保障，其不僅可以提高礦產資源的利用效率，同時還可以保證采礦作業的安全性，進而為金礦的開采，甚至整個采礦行業的未來，創造有利的發展環境。