充填采礦技術在金屬非金屬礦山采礦工程中的應用

林橙光

（廣西中科地質勘查有限責任公司，廣西 南寧 530002）

礦山的開采本身具備一定的危險性，但是對于國家的發展以及各科技研究的發展來說，各類礦物不可或缺。通過對填充采礦技術的有效應用，不僅能夠進一步提升金屬非金屬礦山開采的安全性，還能夠有效提高開采質量，為各行業的發展提供保障與支持。

1 充填采礦技術的概念

所謂的充填采礦技術，就是在礦山開采的過程中，伴隨著落礦、搬運以及其他作業實施的同時，使用相關材料，對采空區進行填充的采礦方法[1]。在礦山開采的過程中，通過充填相應的材料，為采空區兩幫的巖石提供支護效果，并且作為回采的底板。對于部分稀有金屬或者高品位的礦床，也可采用該種開采方式，保障開采質量，并且該種開采方式，還能夠有效提高自燃性硫化礦床開采作業的安全性。通過對充填采礦技術的有效應用，能夠進一步提升礦山的開采率，最大限度地回收礦產資源，并盡可能的保護礦山的地下土質以及地表環境。并且其環保性能也隨著近些年我國相關科研技術的發展，得到了一定的提升，在充填材料以及充填工藝方面都得到了創新與發展，呈現出了多方面的優勢。

2 充填采礦法在國內外的應用

相較于國外，我國在近代展開的礦山開采活動，大多使用的充填采礦方法為干式充填采礦法，在開采活動的實施過程中，填充使用的主要材料為礦山周邊原有的廢石或者在礦井挖掘過程中產出的廢料為主，在開采的過程中，需要耗費大量的人工成本，并且開采效率也不理想，難以滿足礦山開采企業的發展與經濟需求[2]。直至二十一世紀初期，在礦山開采活動中逐漸加入了大量機械設備以及無軌運輸設備，在開采活動中，有效提高了礦井開采的效率以及礦山企業的經濟利益，并進一步提高了整個填充采礦法的充填施工效率，但是相較于西方國家，該類技術的應用仍然尚未成熟，存在著較大的改進空間。目前，我國的礦山開采活動在對充填采礦技術的應用方面也逐漸成熟，并且在多元化的機械設備以及智能化、信息化設備的支持下，進一步提高了開采效率。

3 充填采礦法在金屬非金屬礦山采礦工程中的分類與優勢

3.1 充填采礦法的分類

目前，我國主要應用的充填采礦法主要可以分為以下幾類，分別為削壁充填采礦法、分段充填采礦法、上向分層充填采礦法以及下向分層充填采礦法[3]。在實際的礦山開采活動當中，需要根據礦山的地質情況以及礦山開采的內容物，合理選擇充填采礦方法。在實際的作業過程中，還需要根據填充材料的區別，將各類充填采礦法分為干式、水砂、尾砂等填充方法。如若按照回采工作面的形式來區分各種礦山填充開采方法還可分為進路、分層、階段以及分段充填回采法。

3.2 充填采礦法的優勢

充填采礦法在應用的過程中，相較于其他開采方法主要呈現出以下兩點優勢：

第一，在進行開采的過程中，開采現場以及井下作業具備較高的安全性[4]。在實施開采活動的過程中，相關的工作人員以及開采團隊能夠通過就地取材的方式，制備相應的充填材料，并且在開采活動中，針對采空區進行有計劃的填充活動，最大化的降低在開采過程中，礦井兩側以及頂面出現坍塌等事故。

第二，在進行開采的過程中，該種方法的有效應用，能夠有效控制礦山開采可能帶來的環境污染，降低開采工作對周邊環境造成的惡行影響。在實施相應的開采活動后，充填采礦作業能夠有效避免在煤礦開采過程中產生的采空區對原有的山體地質造成破壞，同時也能夠避免坍塌與沉陷問題的發生，對周遭的建筑以及土體造成影響，讓整個礦山開采活動更具獨立性。

4 充填采礦技術在金屬非金屬礦山采礦工程中的具體應用

4.1 削壁充填采礦技術

該種采礦技術被主要應用于礦體自身礦體較薄的礦區，在礦山開采的過程中，礦井空間較小，無法在礦井中設置專門的預留間柱，為巷道提供支護[5]。因此，在正式開工時，需要專門的工作人員對礦井內部設置混凝土構筑的底柱。在進行回采作業之前，需要礦山開采企業率先完成礦石的開采活動，而后方能展開后續的巖石開采作業。在落礦之前，還需要工作人員在礦下的填充物上鋪設一定厚度的墊層。在進行爆破采礦活動時，需要提前在相應的位置設置1m深的炮眼，并且利用電耙的輔助，完成出礦作業。隨后對礦井的圍巖展開爆破作業，而后便可以開始充填采空區，并在這一過程中，將基本的工作空間預留出來。在后續的采礦作業過程中，便可循環上述作業流程，直至整個礦區開采完畢。在應用該種技術進行礦山的開采活動時，需要開采單位以及現場的工作人員做好爆破處理工作，規避一切可能發生的安全事故以及災害風險。

首先，在進行爆破之前，需要對礦體進行勘測，確認該區域適合通過爆破的方式展開作業。在確認爆破點之后，便需要相關的工作人員在爆破點鉆孔，使用專門的小直徑鉆頭進行鉆進。一般來說，爆破孔的深度需要控制在1～1.5m之間，以保障爆破深度與爆破面積，并且爆破孔之間的間隔應當控制在0.4～0.6m左右，在對爆破孔裝藥的過程中，需要嚴格遵守隔孔裝藥原則。

其次，在對圍巖進行處理時，需要現場的工作人員提前對回采的空間進行勘查，確認回踩空間大小處于最小狀態。在這一過程中，如若礦體自身呈現出了較大的傾斜度，則需要將采場的空間控制在0.8m以上。

再次，在完成了爆破作業之后，需要組織工作人員對爆破情況進行檢查，確認無啞彈或延遲爆炸的火藥后，便可對崩落的礦石進行處理，通過人工運輸或者電耙運輸的方式，將崩落的礦石運輸至開采現場外進行集中處理。在這一過程中，如若采場的空間預留在1.2m以上，則可以使用電動鏟運設備將采礦現場崩落的巖石運輸至場外。

最后，為了進一步提升礦山開采生產的質量與效率，需要在充填材料的表面鋪設墊層，一般來說，鋪設墊層的主要材料為混凝土，保障填充物能夠形成良好的支護，支撐礦石崩落的重力。

4.2 分段充填采礦技術

在礦山開采活動的實施過程中，在利用分段充填采礦技術時候，應當將作業的重點放在分段的處理方面。該項技術的實際應用需要針對礦山開采過程中，暴露面積較大地區域進行分割分段，將整個采礦面進行合理規劃，劃分為多個面積相同的矩形斷面結構，以便于后續開采作業的順利實施。通過該種方式，進一步縮小整個礦山的暴露面。同時在開采的過程中，也可以有效提升部分不穩定區域的填充工作以及回采工作質量，減少在煤礦開采過程中可能出現的安全事故以及整個煤礦開采活動的安全隱患。

在實際的作業過程中，需要將采礦中的某一段大面積開采區域進行劃分，在劃分的過程中，需要保障每個小段或者每個中段之間的高度差較小。在完成劃分作業后，便可以針對各中段以及小段展開相應的開采作業，按照規定的開采流程以及深度標準，展開相應的礦山開采作業。在這一過程中，進而保障充填以及回采兩項作業的順利實施，并保障兩者能夠滿足較差運輸的需求，還需要在礦下的巷道內做好相應的出礦以及鑿巖施工，將采集到的各類礦石運輸出去，并將相應的填充物從礦下運輸至指定位置。另外，在該項技術的應用過程中，還需要合理選擇開采設備以及開采方案，進而有效提高整個開采效率以及開采質量。在礦下開采作業基本完成之后，還需要開采單位立刻展開相應的礦山充填工作。在選擇充填材料時，應當根據礦山自身的土質情況以及開采的實際情況合理選擇，并在填充材料中加入一定的輔助材料。在填充的過程中，也要積極選用各類鏟運機等設備，提高填充作業的效率，進一步提升整個礦山開采的效率，并通過就地取材等方式，來控制填充作業所耗費的成本等，最終提升整個礦山開采企業的經濟效益以及生產效益。

4.3 上向分層充填采礦技術

所謂的上向分層充填采礦技術，也被稱之為干式充填采礦技術，在進行充填作業的過程中，需要現場的工作人員自下而上展開礦山的開采，每完成一層礦產開采活動，便可直接進行該開采層的填充作業，而后進行更上一層的礦物開采活動。在該項技術的應用過程中，會在礦下配置專門的行人井，為現場的工作人員提供通行需求。除此以外，考慮到礦井內部的給水問題，還需要布置專門的排水井，并在相應的位置設置放礦井，保障礦產開采的過程中，礦物能夠集中堆放并進行運輸。一般來說，在該項技術的應用的過程中進行礦塊布置形式時，可以考慮兩種不同的礦快布置形式。其一可以在煤礦開采的過程中沿著開采的走向進行礦塊的布設，該種不舍方案，能夠有效適用于礦井內部本身礦石以及巖土穩定的礦井中。并且該種不舍方法能夠有效應用于礦體自身的厚度在15m以下的礦山中。其二是礦井內部圍巖以及礦石構成穩定性較差的礦井中，沿著礦塊且走向進行布設，該種布設方法更適用于礦體厚度在50m以上的礦下作業環境當中。在進行礦塊的布設活動時，需要提前在礦井航道的兩側設置兩排礦房，在開采的過程中，按照相關要求，讓礦房與礦體之間呈現垂直狀態，最后在礦房的內部，按照礦體的走向，提前預留出相應的縱向框柱，以此來保障整個上向分層填充施工技術的有效應用。

4.4 下向分層充填采礦技術

在該項技術的應用過程中，需要礦山開采單位委派專門的工作人員以及相應的地質勘測部門對礦山的土質情況進行勘測，了解礦山土體的穩定性，確認開采區域的圍巖強度，在得到相應的參數支持后，確認該項技術的適用性。一般來說，下向分層充填采礦技術更為適用于穩定性較差的采礦環境，該種填充采礦技術能夠基本保障整個礦山開采活動的安全性，提高支護強度，避免在開采過程中，發生坍塌等災害，引發安全事故、造成人員傷亡。在具體的礦體回采施工過程中，需要工作人員在礦體的工作面上分別布置運輸井、人天井以及礦石溜井。其中，礦石溜井將主要被應用在礦石從上至下的運輸活動當中，通過礦石溜井的幫助，讓上部區域的礦石運輸至礦山的下層巷道；運輸井主要應用于填充物的運輸，將填充物從上部區域運輸至下層采空區。利用下向分層充填采礦技術的過程中，需要按照由上而下的順序進行礦產的開采作業。在工作人員完成分層作業后，便可設定一定的傾斜角進行向下開采，在回采之前，需要做好礦石溜井、巷道以及人天井之間的流通，并且將回采的起始點設置于切割巷道的位置，通過該種方式，保障該種開采技術的順利實施，進一步提高開采質量以及開采效率，降低在不穩定圍巖開采環境中突發安全事故的概率，保障井下工作人員的人身安全。

5 結語

本文重點闡述了金屬非金屬礦山采礦工程中對充填采礦技術的有效應用，希望能夠為我國的礦產開采行業發展提供幫助與支持，進一步提高我國的礦產開采水平。