全尾砂膠結充填技術在金屬礦山的應用

阿其圖，樊懂斌

（新巴爾虎右旗榮達礦業有限責任公司，內蒙古 新巴爾虎右旗 021300）

在我國礦山中，普遍存在著采空區，從而使得部分礦山開采中出現條件惡化的現象，最終使得該區域的礦柱頻繁出現變形等情況，對周邊環境也帶來了一定的破壞。同時對相鄰區域的礦石開采作業與巷道維護帶來了地壓的影響[1]。

尤其是在進行空場法作業開采時，多使用剩下的礦柱來對其進行有效的支撐，并沒有多方面的考慮，一旦隨著時間的推移，隨著環境與地質的變化礦柱則會出現不同程度的崩塌或者透水、地震等災害，嚴重的甚至會導致部分區域地表凹陷、房屋陷落等情況，后果不可預估。本文主要對全尾砂膠結充填技術的現狀進行有效的分析，探討其在金屬礦山的應用，為后期研究給予有效的參考依據。

1 全尾砂膠結充填技術的現狀

1.1 應用現狀

由于我國對金屬礦山的開采技術多使用空場法與崩落法以及充填采礦法等方式，其中只有百分之十的礦產采用充填采礦技術，該技術通過使用尾礦對其進行充填采空區。近年來，伴隨著社會的不斷發展與綠色礦山建設的提議，有效提升資源的綜合使用率與環境保護、節能減排等，現已成為我國人民群眾推動科學發展的重要模式，而全尾砂膠結充填技術在這方面具有較高的優勢。全尾砂膠結充填技術主要是近年來新研發的一種比較新穎且高效的充填方式，伴隨著該技術的推廣與使用，在礦山開采過程中能最大化的將尾礦資源進行合理的使用，以此來更好的降低了對環境的污染與土地、資源等浪費[2]。

由此可見，全尾砂膠結充填技術可以從最基礎的方面來解決礦產資源在開采過程中帶來的一系列問題，再者該技術還可以將礦產資源進行回收，充分促進了我國采礦工業和礦產資源、社會環境、生產安全等的協調發展，降低了開采過程中對水體與大氣、土壤等帶來的污染，更好的保護了該區域的地表生態環境，即節能又減排，提升了人們的生活環境與財產的安全，還可以提升企業礦產開采的經濟收益。

1.2 與傳統技術相對比

全尾砂膠結充填技術與傳統的分級尾砂充填技術相比較，前者有效的將尾砂進行了科學合理的使用，最大化的降低了尾礦庫與尾砂的運輸，縮短了企業投資的經濟成本，又為工程專業的填材料進行有效的補給。同時，膠結充填體在充填中具有較大的強度，后期在回采中可以起到間柱作用。

在經過時間的沉淀可對其進行回采，這樣不僅可以降低礦產資源的貧化率與損失率。而傳統的分級尾砂充填技術的尾砂充填損失率大約在百分之十五左右，其中年損失的礦柱礦量大約在2.5萬噸左右，與之相比全尾砂膠結充填技術的年損失的礦柱礦量在6.8%左右，同時每年還可以回收金屬量其價值在千萬元之間，再者對其進行整體結構的充填不僅堅固，還可以為后期開采作業提供一個非常安全的作業環境[3]。

2 全尾砂膠結充填技術

全尾砂膠結充填技術在物理與膠體等化學原理作為基礎條件，直接將尾砂漿通過濃密機或者是砂倉等進行有效的脫水、沉降，再由全尾砂對其比例進行調配，如水、水泥等使用高速活化與雙軸葉片式等的攪拌機進行有效的攪拌，逐漸合成有效的膠結充填料，最后利用管道等方式將其作為充填料進行充填。膠凝材料主要由水泥、半水石膏、礦渣、脫硫石膏、生石灰等構成，同時還加入了一些減水劑，經聯合攪拌可制作全尾砂膠結充填材料。近年來，伴隨著不斷深入的開采礦脈，目前管道的輸送長度明顯增加，其中高差難度與輸送系統等更復雜化，所以在開采中系統的可靠性就顯得尤為重要。

同時，由于管道輸送系統具有較大的復雜性，所以在充填料漿管道輸送系統設計時只依靠理論進行計算則會帶來較大的誤差。想要提高充填料的強度就要將充填料的漿濃度進行提高，一旦提升濃度則意味著輸送難度就會加大，而濃度過低則會導致充填料出現離析等情況，由此可見，有效的控制填充料的濃度顯得尤為重要。

相關實驗表明，采用L 管試驗表明，將濃度調配至60%～80%左右，灰砂的配置比在1：4，1:6，1:8，1:12；而濃度控制在70%左右，灰砂比在 1:8左右，且塌落度為二十厘米，以上數據基本上符合充填體強度的需求。針對不同的礦區采礦的需求濃度、灰砂比兩者之間調節的比例不一樣，經實驗對比可知，優先選擇膠結充填材料及灰砂進行有效的配比，可有效的滿足填充的強度，確保穩定性。

3 全尾砂膠結充填礦山采空區

由于部分區域的礦產在經過開采后時常會留下采空區域，針對環境方面來說，為大自然留下了一大重要隱患，尤其是礦產開采后的尾礦砂，如不妥善安置，則對地表與周邊環境帶來非常嚴重的污染。同時，不規范的排放尾礦，很容易使得庫容出現使用率低下的現象，這就為尾礦工程后期的排放帶來一定的影響。對采空區充填尾礦使用尾礦進行填充是我國直接利用尾礦最好的方式之一。

對開采的礦區使用尾砂充填采空區，不僅可以有效的對采空區進行支撐，防止后期出現相關的地質災害，還可以降低環境污染，有效的緩解庫容不足的需求。再者，使用尾礦來進行充填料，其費用比較低。由于部分礦山地形差異比較大，無法對尾礦庫進行合理的數值，因此將尾礦填入采空區具有非常重要的意義。

針對金屬礦山的采空區，企業單位多采用管路手段進行填充，該填充方式多在于高濃度尾礦的制備、膠結材料的選擇這兩個方面，一般情況下對采空區填充，需要在進行封堵墻24h后方可進行，這樣具有較強的抗壓性。不同區域的采空區填充情況，需要根據各個區域的實際情況進行有效的填充，常規情況下礦房可進行三次充填，一是一次試充；二是預接頂充填；三是接頂充填。

4 結束語

由此可見，全尾砂膠結充填技術是近年來比較新穎的一項充填技術，在采空區的填充中本金可以降低尾礦對環境的污染，還可以縮短企業的投資成本，改善采空區的填充質量，降低生態環境的破壞。與傳統的分級尾砂充填技術相比較，該技術在金屬礦山開采中具有較大的優勢，不僅促進了礦產資源的再次回采，還減少了當地的地質危害，提高了企業的經濟效益，最終實現了固體廢料的減量排放或零排放，避免固體廢料對環境的污染。