黃金礦山充填采礦技術存在的一些問題分析

劉玉勇

（煙臺黃金職業學院資源與土木工程系，山東 煙臺 264010）

礦產資源作為我國重要的能源之一，同時其能源的開采和使用在很大程度上推動了我國社會經濟的發展。隨著社會主義現代化進程的加快，對能源的使用量也在不斷增加，越來越多的礦產企業加入到了優化和創新采礦技術的行列中。與之前相比，我國的金礦開采技術有了很大的進步，其逐漸朝著安全化、環保化的方向發展，但在實際的應用過程中，依舊存在著一些弊端，不利于礦產企業的長遠發展。要想提高我國黃金礦山的開采率，礦產企業就必須加大采礦技術的研發和創新力度，因此，本文以山東礦區為例，對黃金礦山充填采礦技術存在的問題進行了探討，并提出了相應的解決措施，以此希望能夠促進采礦行業的進步與發展。

1 充填采礦技術的概述

充填采礦法是一種回采率高、施工穩定性好、廢石混入率低、對地表環境影響較小的采礦方法，主要應用于開采困難、結構不穩定、經濟價值高的礦區開采。由于其技術的先進性，在我國礦床開采中得到了大規模的應用，尤其是隨著礦山開采工作的不斷深入，深部礦床開發的應力、地壓、地溫不斷升高，讓其充填采礦技術成了礦產勘探和開采工作的主要方法之一[1]。與其他采礦方法相比，充填采礦法所具備的優勢包括：周圍圍巖的穩定性較好，能夠降低冒頂和片幫出現的概率，具有較強的安全性；采準切割工作量小，廢石混入率低，能夠確保采礦的功效；具有良好的通風效果，減少礦區內內燃火災發生的情況；靈敏度較好，回采率高；方便尾礦的處理，符合綠色礦產的開采理念等。但在實際的應用過程中，充填采礦法也存在著一些問題，它的技術工藝較為繁雜，需要平衡好充填和采礦之間的連接關系；回采工作機械化程度不高，對其生產效率和效果造成了不良影響；充填采礦技術的應用成本較高，降低了礦山企業經濟利益的收入。

2 充填采礦法技術的應用

我國膠東半島黃金礦山普遍具備的特點如下：礦體傾角小、巖石結構穩定性較差、礦區周圍就有村莊、農田等，礦山一般運用下盤中央主混合豎井、兩翼風井、輔助斜坡道聯合進行的模式；在對其進行開采時，一般使用上向水平分層尾砂充填采礦法、機械化上向進路水平分層充填采礦法和中深孔采礦嗣后充填法。

2019年，國內生產黃金380.23t，其中礦產金為314.369t，山東黃金礦業股份有限公司礦產金產量40.12t，同比增長2.03%。

2.1 焦家金礦

2.1.1 控制充填成本

焦家金礦建有較為完備的充填工藝系統，是我國最早使用尾砂充填采礦法的金礦之一。其中有三座立式砂倉，兩座水泥倉，選礦廠使用濃度為25%至35%之間的全尾砂漿，由砂漿泵傳輸到立式砂倉的上部，之后在經過水力旋流器對其分層脫泥，生成的粗尾砂會進入砂倉中，用于礦山的填充；充填站的自動控制系統，能夠對所需全尾砂漿的條件進行集中管控，其主要包括濃度、流量和灰砂比等；充填管線從殘采小豎井一直延伸到各個開采場。其填充水平能夠到達每小時25m3～50m3，傳輸的濃度在68%～71%之間，其工作制度為一天兩班輪換制。尾砂經過分層之后相應的物質會自動進入濃縮機，經過相應處理之后，由瑪爾斯泵將其運輸到北海尾礦庫。充填骨料的來源大部分是選礦廠的分層尾砂，此金礦最開始使用的是42.5級的普通水泥，經過相應的改進之后，開始使用新型的膠凝材料，其具有高含水、速凝、高強度的特點，能夠根據具體的填充需要，選擇合適的充填比例。

2.1.2 優化充填工藝

結合焦家金礦具體的開采情況，發現其充填成本較高，占總成本的三分之二左右，因此，為了讓充填采礦法技術的作用得到充分發揮，就必須對焦家金礦的充填工藝進行優化。其中水泥和骨料是消耗其成本的主要因素，并且兩者在填充工作中存在一定的聯系，因此，在不影響開采質量和安全的情況下，對水泥和骨料進行優化能在一定程度上提高其充填工藝。首先，需要對骨料的配比進行優化，當其比例達到最佳時，再鋪設底筋網，（如下圖所示）就能減少水泥的使用量，以此達到節約成本的目的。之后還可以通過利用一些自然資源拓展充填骨料的來源，減少對開拓過程中填充骨料的提取，降低成本的支出。

圖1 底筋網布置示意圖

2.2 三山島金礦

2.2.1 充填采礦方法

其充填采礦方法的步驟如下：第一，采充填膠結層40cm處，使用1:8的灰砂比例進行充填，另外的區域使用1:10的灰砂比例進行充填[2]；第二，使用尾砂作為骨料，采充填膠結層40cm處，使用1:8的灰砂比例進行充填，另外的區域使用全尾砂進行充填。隨著三山島金礦充填濃度的不斷改進，其填充工作有了較大的進步，不僅讓剩余尾砂得到了處理，還讓填充的質量得到了提升，為采礦工作提供了相應的服務，同時還減少了廢石混入率和損失率。三山島金礦的填充設備主要有三個部分組成，分別是充填制備站、充填鉆孔和輸送管路。充填料漿通過充填制備站的處理之后，由充填鉆孔和充填管路自流傳輸到井下，作為充填的材料。

2.2.2 管道輸送分析

現在我國礦山開采工作逐漸向現代化、自動化的方向靠攏，由于礦產生產水平的不斷提高，為了能夠達到礦產生產水平的標準要求，就必須對管道輸送進行創新和優化，讓其連續性得到保證，以此滿足礦山現代化的生產能力。管道輸送所起到的作用，主要就是將充填材料及時的傳輸到礦區中，維持開采工作的正常運行，目前，我國的充填漿體管道輸送有以下幾個特征：傳輸的材料比較復雜。由于礦山地理位置和地質條件的不同，對充填材料的選取標準也會不同，現在對于充填材料的制備，通常情況下會使用礦山開采過程中出現的廢石、在礦山附近出現的砂石，以及水泥、粉煤灰和外加劑等，在具體的制備和運輸過程中，不同材料的外加劑有不同的反應比例，所以，在建設輸送管道的過程中，不僅要建設單一成分的輸送管道，也要建設混合輸送的管道[3]。礦山輸送管路具有一定的復雜性。在現在的礦山開采工作中，運用的充填采礦法必須具備相應的配套設施，在制備好充填漿體之后，經由管道輸送到每個采空區。但在實際的開采工作中，礦山所處的地理位置有一定的差異，就需要對這些問題進行解決，在對管道建設時，就出現了垂直段水平段、傾斜段的管道模式，一旦出現運輸壓力過大的情況，管道就有可能出現損害，因此，這就需要建設減壓段，這就形成了管道建設和輸送的復雜性。

3 黃金礦山充填采礦技術的優化

3.1 創新膠結充填材料

在現在的黃金礦山充填采礦技術使用的過程中，影響其開采進度的主要因素就是灰砂的配比，由于充填所花費的成本較高，不適合現在黃金礦山的開采工作。因此，要想解決這一問題，礦山行業就必須加強對充填材料的研發，不斷尋找新型的膠結充填材料，通過使用一定作用的外加劑，盡可能的減少充填材料的凝固時間，例如，通過加入速凝劑等化學試劑，來改變充填材料的物理性能，以此確保充填效果的提升。

3.2 運用全尾砂充填

傳統的膠結充填材料制備和運用過程中，分級尾砂是使用最多的骨料，在此當中會存在一些細粒級尾砂和泥沙，這就讓庫壩的集體養護成本得到提升。為了讓充填采礦技術能夠達到綠色環保的要求，就需要對全尾砂充填的配比進行分析。通過對我國黃金礦山開采工作的情況分析，其投入成本的增加是因為其尾砂物理性能的影響，若運用細顆粒尾砂進行充填，可以在一定程度上提高其安全性，要想改變細顆粒尾砂自身的物力性能，可以添加一定的化學試劑[4]。

3.3 充填模式的發展方向

目前，黃金礦山開采的深度不斷提高，其充填技術需要注重深部礦床的特點，主要是應力、地壓、溫度方面入手，讓其技術得到進一步的提升。同時，將礦山當成一個獨立的研發體系，讓其研究工作與現代社會發展的需要聯系起來。

4 結論

綜上所述，為了目前礦山開采的更接近綠色礦山開采的要求，就必須提升礦產資源的使用效率，同時，礦山企業必須注重充填采礦技術的研究，對其技術工藝進行創新和優化，減少其成本支出，保障其企業經濟效益的提升。