地下金屬礦山的充填采礦技術研究

王冠男，袁 野，姚景亮，李佳峰，趙東升

（赤峰山金紅嶺有色礦業有限責任公司，內蒙古 赤峰 025450）

地下金屬礦山具有帶動工業經濟發展的作用，并且對于礦產資源的需求量越來越多，開采金屬礦山成為了必然。目前在可持續發展理念的引導下，采礦行業也逐漸呈現了綠色發展，積極采取環保的采礦技術，充分開發和利用充填采礦技術，可以彌補傳統采礦技術的不足，提高采礦的安全性，同時還能緩解采礦過程中出現的環境污染問題，維護生態平衡，從而促進采礦業的全面發展。

1 充填采礦技術

傳統金屬采礦技術在應用過程中，由于技術的原因對周邊的環保帶來了嚴重的污染，破壞了生態平衡，從而容易引發一系列的生態問題[1]。因此，需要采礦企業對周圍環境進行治理，這樣對采礦的效率帶來了一定的影響，并且還在無形中增加了采礦的投入成本，降低了企業的經濟效益。想要對礦產資源進行合理的開發，可以采取先進的采礦的技術，并結合金屬礦山的實際情況，順應礦山的規劃和治理，實現采礦效率和環境保護的共同進步。充填采礦技術的出現，能夠很好地滿足保護環境的需求，并且在采礦過程中還可以有效地避免地表下陷。隨著采礦行業的不斷發展，社會對于礦產資源的需求越來越高，保護環境和節約資源成為了采礦的主要內容。充填采礦技術作為高效的采礦方法，具有安全環保、靈活等優點，能最大的限度地減少礦石資源的損失量。

2 地下金屬礦山采取充填采礦技術的優勢

2.1 避免出現地表變形和下沉

在地下金屬礦山開采過程中，利用充填采礦技術，可以對礦區中的空區進行有效的填充，從而支撐采空區的巖石層，避免其出現變形和下沉的情況，并且能防止采空區出現大幅度的錯位[2]。合理地利用采空區的空間，能幫助采礦企業建立相應的工作空間，從而為后續的采礦工作奠定良好的基礎。這樣可以實現開采交替循環，縮短采礦的周期，減少采礦的成本投入，從而提升企業開采的綜合能力。另外，合理地利用充填技術，能保護地表結構的生態平衡，避免采礦區的環境受到破壞。

2.2 保護遠景資源并降低貧損

目前充填采礦技術在我國采礦過程中，得到了廣泛的應用，不僅體現在金屬礦體中，還能夠在傾斜或地下礦體中進行應用。對于厚度較大的礦體在進行開發時，使用充填技術，不僅能提高礦柱的利用效率，還能優化金屬礦的品質，降低礦山貧損。另外，還能對礦物質具有保護功能，能對尚未開啟的礦物資源進行合理的保護，維護采礦區的生態平衡。

2.3 高效減排污染物

在礦山開采過程中會采取相應的開采技術，完成開采工作后，必然會出現部分開采的廢料。因為是廢料所以施工人員認為沒有運送出去的必要，會將其隨意地丟棄在廢棄的礦山中，久而久之就形成了嚴重的廢物污染。但是采用充填采礦技術，能將廢棄物進行有效的回填，開采出來的許多廢棄物重新回填到地表下。這樣可以實現廢棄物的二次利用，將污染物進行有效的減排，從而很好地解決采礦過程中造成環境污染的問題。

2.4 降低采礦作業成本

采礦工作進行時，需要根據礦洞的深度進行開采。在開采過程中要對其進行綜合分析，考慮地應力、地形等不同問題，如果出現問題將會導致開采效率下降，增加開采成本。充填采礦技術可以有效的保證礦體的穩定性，減少廢石運輸等費用，從而降低作業的成本。

3 充填采礦技術在采礦過程中存在的問題

3.1 施工難度比較大

充填采礦技術的施工環節比較復雜，導致其在實際應用中的施工難度較大。例如，運用分層填充采礦技術時，操作環節涉及到鑿巖爆破、充填、出礦等工序，這些施工環節之間有著密切的聯系，環環相扣，只有完成一個施工環節后，才能進行下一層施工作業，無形中會增加施工的時間，并且施工成本也有一定程度的提升，從而降低了施工的效率[3]。另外，我國采礦企業普遍使用的是傳統的分層填充技術，在采礦過程中為了保證礦體的穩定性需要預留礦柱，但在后續的回采施工作業時，由于施工對低壓的破壞，礦柱的安全性能會降低，并且回收也存在一定的問題，具有一些安全隱患，嚴重的會發生安全事故。

3.2 采場頂板管理難度大

采礦區域內周圍巖石具有不穩定性能，這是采礦過程中經常出現的問題，會對礦區頂板管理工作帶來影響，增加管理的難度。圍巖的不穩定就導致礦區的工作面頂面長期暴露，隨著施工時間的加長，安全性能會逐漸降低，發生時事故的概率也隨之提升。因此，在采礦過程中迫切需要解決的問題就是，合理地安排安全施工作業時間，減少頂板暴露的時長，提高采礦作業的安全性。

3.3 需要大量的新型充填材料

在實際充填采礦過程中，由于礦山自身結構的因素，使得其采礦生產量具有較大的差異，需要填充大量的新型材料，才能保證施工正常進行，這就導致充填采礦及時無法形成固定的標準化施工方式。礦石開采過程中，只有結合實際需求，重視新型高強度充填材料的研究，才能更好地符合實際施工需求，優化施工技術的綜合性能，從而更好地促進采礦行業的創新發展。

4 地下金屬礦山采取充填采礦技術的應用措施

4.1 創新采礦工藝

充填采礦技術的全面應用，需要結合礦山的條件和特點，對其采礦工藝進行創新，才能增加采礦的效益。對于傾斜礦脈的開采，需要通過廢石投擲或者是礦巖分掘的方式將采空區進行充填；對于厚大的礦石，可以采取尾砂膠結進行充填，這樣不僅能提高采礦的效率，還能降低采礦的成本投入[4]。另外，現階段科學技術和信息技術的發展比較快速，并且在不同行業得到了廣泛的應用，因此采礦技術可以融合信息技術，逐漸朝著智能化和數字化方向發展，這樣能拓展采礦行業的發展前景。將新進的信息技術與采礦及時進行有效地結合，可以實現地下金屬礦山采礦技術的升級。例如，數字化礦山的出現，不僅實現了礦山的信息化，還可以建立礦山信息體系，這樣可以將礦山的信息進行數字化的整理，促進礦山資源的合理利用和開發。另外，合理地利用網絡技術，能及時地獲取充填技術所需要的數據要求，促進采礦智能化水平的提升。

4.2 開發新型填充材料

充填采礦技術的涉及范圍比較廣，并且施工環節復雜，采礦的結構類型不統一，使得其采礦方式沒有確定。因此，采礦企業需要重視新型填充材料的研究，確保與時俱進，滿足不同時期采礦作業的需求。填充材料主要是由膠結劑和骨料混合而成的，除了常規的砂石、水泥等，還出現了外加劑，如速凝劑、減水劑等。高水材料是填充過程中，普遍應用的材料之一，其優勢就是固結速度比較快，并且能減少污染，節約填充費用。但也存在一定的不足，材料的強度較低，還存在風化的現象，抗震動性比佳差。因此，采礦企業需要重視新型填充材料的研發，降低成本投入，提高填充性能，從而促進采礦作業效率的提升。

4.3 創新填充設備

充填采礦技術在應用過程中，主要是以人工形式為主，自動化和機械化程度低，導致礦效率不理想。采礦企業需要具有創新意識，積極主動的研發自動化的填充設備，例如盤式過濾機、高效濃密機等，通過機械設備的創新，可以提高井下作業的效率，更好地滿足金屬采礦施工的需求[5]。充填采礦技術的設備性能直接決定了其發展的方向，重視高效設備的研制，建立完善的自動控制系統。另外，加大智能化填充技術的研究工作，為礦山建立信息處理系統，方便進行管理和經營。地下金屬礦山在開采過程中，采礦設備自動化和高效化是為了的趨勢，從而降低采礦人工的勞動強度，促進采礦效率的提升。

4.4 加強安全程度

在充填技術實際應用過程中，需要加強監督管理力度，重視對管路的檢驗，增加檢驗的頻率和強度，避免出現下部薄層掉落的現象。并且要保證充填體和頂眼之間的距離，過遠或者過近都會降低填充的有效性。同時，根據充填體的強度和礦體的實際情況，選擇合適強度的鋼絲網將充填體和底部薄層進行有效的連接，這樣能減少底部薄層的掉落情況，確保其完整性。對于充填材料的選擇，要盡可能地減少成本投入，又要確保強度達標。在正式進行充填之前，對施工材料進行合理的規劃，能減少施工中出現問題，提高充填的效率。

4.5 完善充填技術管理體系

企業在發展過程中，需要建立合理的管理體系，對于礦山企業來說也不例外，如果缺乏完善的管理體系，將會在施工過程中出現管理效率的現象，從而導致采礦率下降。并且管理不到位，會增加采礦過程中的危險性。根據當前的采礦技術來說，需要建立充填站，并在此基礎上，全部采礦過程中充填材料運輸的有效性。但在實際運輸過程中，由于管理體系的欠缺使得其材料運輸量控制不到位，并且充填設備管理也有一定的問題，因此要重視運輸材料使用量的規定，保證運輸的有效性。另外，還要對制定質量管理體系，確保充填材料的質量。管理體系的建立，能夠保證運輸材料的合理性，減少充填材料浪費現象的出現，降低充填成本，提高企業的經濟效益。

4.6 建立健全充填站管理制度

當前我國許多礦山的開采活動需要在充填站的配合下完成，并且對機械設備和電子設備有著較大的需求，這樣能提高充填材料的便利性。大部分充填站購買了比較新型的機械設備，但是管理制度并不健全，經常出現機械設備故障、開采混亂等問題。為了更好地解決問題，所以有必要建立健全管理機制。制定填充料制備檢查制度，并更具機械設備的功能，規定維修和保養的間隔時間，使其能有效地降低機械故障發生的概率，為采礦工作提供良好的機械支持。對設備進行有效的管理，還能預防機械設備老化，延長設備使用時間。另外，管理制度的建立，還能對充填作業進行有效的規范，確保施工作業材料質量達標，嚴格落實制度內容，從而提高充填采礦技術的效率。

4.7 提高采礦質量

采礦技術的出現是為了提高采礦質量，采礦質量是礦石開采過程中廣泛存在的問題。有些采礦企業認為，采礦技術的關鍵是提高采礦的數量，忽視了采礦質量，為了減少成本投入，采取傳統的采礦技術，不僅對礦產資源造成了極大的浪費，還對礦長周圍的環境帶來了影響。對于這一問題，相關部門需要進行綜合分析，合理的干預采礦進度，并做好監督工作，在保證采礦安全的前提下，維護周圍生態環境，促進采礦質量的提升，從而滿足企業的可持續發展。

5 結語

綜上所述，我國地下金屬采礦行業的發展比較快速，采礦技術也不斷地進行更新，合理地使用充填采礦技術，可以減少對礦產資源的浪費，提高采礦的效率，并在一定程度上可以達到保護周圍生態環境的目的，符合綠色發展理念。同時，還要做好采礦工藝、設備、材料的創新工作，完善管理體系，促進采礦企業更好更快的發展。