充填采礦技術應用發展及存在問題研究

胡洪濤 孫工

?摘 要 在礦產資源消耗日漸增加的整體形勢下，采礦行業發展過程面臨著諸多問題，表現在地質災害、技術經濟、生態環境等方面?，F如今公眾的環保意識顯著增強，采礦工程中充填采礦法的應用較為常見，該方法能夠促進綠色采礦的實現，為行業的可持續發展提供可靠的技術支持。新時期下，我們應把握時代形勢，明確采礦需求，深入研究并積極改進采礦技術，在保證采礦質量的同時提高采礦效率，并為礦產資源的可持續發展奠定基礎。

關鍵詞 充填采礦技術 充填材料 生態保護

中圖分類號：TD82 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）05-0067-03

1 充填采礦技術的概念與特點

1.1 充填采礦技術的概念

所謂充填采礦技術，是指在采礦過程中，不再使用傳統的采礦技術，而是在采礦過程中將充填材料不斷運回礦區進行充填，這樣可以大大提高采礦作業的安全性。充填采礦技術也是一種人工支護采礦方法。

1.2 充填采礦技術的特點

在采礦過程中，由于充填采礦技術在采礦作業過程中對充填體有保護作用，安全性高，充填材料在新的充填過程中同時運輸。因此，該方法被視為平衡多種采礦技術的安全性和效率的方法。首先，充填采礦最顯著的特點是安全性高，由于在采礦過程中對礦區進行了有效的保護，可以避免采礦引起的許多地質災害，從根本上避免各種地質災害引起的安全問題。其次，在充填采礦技術應用過程中，其工作效率高于普通采礦技術。這是因為在充填采礦技術的應用過程中，充填采礦技術可以有效地提高礦物的回收率和利用率。再次，在充填采礦技術應用過程中，由于充填采礦效率高，采礦效率的提高必然會實現經濟效益的提高。此外，在充填采礦技術的應用過程中，高效利用充填材料還可以有效節約成本，從而進一步提高采礦過程中的經濟效益[1]。最后，在充填采礦技術的應用過程中，大多數工作人員會使用高能材料來充填礦山。由于填土，也大大降低了發生地質災害的可能性，因此具有一定的環境保護作用。

2 我國充填采礦技術的應用現狀與國外情況對比

充填采礦法從20世紀70年代開始在中國使用，但當時，由于中國許多礦產資源開采機構有著更為傳統的想法，只有少數礦產開采機構使用這種方法開采礦產資源。隨著時代的發展，我國越來越多的礦業機構采用充填采礦法開采各種礦產資源。通過對中國現有礦業機構使用的采礦方法的統計，我們可以發現，目前中國約70%的礦業機構在開采礦產資源時仍然使用其他采礦方法，只有約30%的礦業機構采用充填采礦法開采礦產資源。與中國相比，美國、加拿大等國約50%的礦產開采機構采用充填采礦法開采礦產資源。

3 充填采礦技術存在的問題及解決措施

3.1 大力提升采礦技術水平

充填采礦技術在礦山企業的發展中應用較為普遍，但技術水平普遍較低，存在一定的制約因素。一些礦山企業沒有根據采礦工藝的相關原則選擇采礦工藝，沒有系統地分析礦區的實際情況，導致充填采礦工藝的選擇不夠恰當。采礦技術缺乏先進性，進一步影響了采礦效率。一些礦山企業專業技能有限，不符合工作要求，導致采礦作業出現一些問題。針對這種情況，礦山企業要科學選擇開采工藝，明確礦區的環境特點和具體條件，注重人員專業素質和技能的培養，切實提高礦山作業效率，確保礦山企業穩定運行[2]。

3.2 充填材料研發問題

為了應用充填采礦技術，相關人員有必要對充填材料進行研究。礦業企業在開采過程中，不可能只在一個地區或幾個地區進行開采作業。由于企業開采面積大，各區域結構、地形差異較大。因此，企業在開采過程中不可能只使用一種充填材料進行礦山回填。而在其技術不斷發展的前提下，在我國礦產勘查開發過程中，充填采礦技術應用中對充填材料的總體要求也在不斷提高。然而，許多礦山企業在開采過程中并沒有對充填材料進行相應的改革和創新，已經處于適應現狀的階段。在采礦過程中，他們往往認為只需要完成回填作業即可，而充填材料的質量不在他們的考慮范圍之內。因此，這些企業不愿意進行新材料的研發。

3.3 針對充填材料質量差的問題，積極研發新型高強度充填材料

充填材料的質量直接影響充填采礦技術的應用價值。一旦充填材料質量不達標，就會影響充填區域，難以控制支護強度，影響采空區圍巖狀態，導致其位移或破壞。這樣，采礦作業存在很大的安全隱患，極易發生安全事故。如果充填材料的質量能夠達到相關標準，在保證充填作業質量的同時，適當降低成本投資，促進采礦作業機械化。為了有效地提高充填材料的質量，應從透水性、擠壓程度、耐高溫性和抗壓強度等方面入手，滿足多種特性，保證充填材料滿足開采需要。就目前的填充技術而言，它一般基于高水性材料，具有顯著的應用優勢，可以促進填料的快速凝固和固化。高水性材料可實現無重力排水，實際輸送具有遠距離、低濃度的特點，不污染礦井下部，便于控制排水成本。因此，今后充填采礦技術的發展應大力開發新型高強度充填材料。

4 充填采礦法在我國推廣的迫切性

4.1 礦產資源危機

盡管充填采礦法在我國仍存在應用率低的問題，但由于諸多因素，充填采礦法在我國仍需推廣。首先，我國礦產資源危機是充填采礦法需要在我國大規模推廣的重要原因之一。

眾所周知，礦產資源是由長期地質作用產生的，因此礦產資源可以稱為不可再生資源。隨著我國的逐步發展，我國礦產資源的消耗量越來越大。同時，我國一些礦產資源開采機構在開采礦產資源時，由于采用了較為傳統的開采方法，必然會給礦產資源造成一定的損失。正是這兩個原因導致了我國礦產資源危機的現狀[3]。要解決這一問題，不僅需要提高礦產資源的開采效率，還需要避免礦產資源在開采過程中的浪費。為了實現這一目標，大力推廣充填采礦法是十分必要的。由于充填采礦法不僅具有較高的回收率，而且具有低貧化率、高廢棄物利用率和環保效果，可以有效緩解我國目前的礦產資源危機。2E5913FE-6496-4F9E-8063-22E4A17A7F99

4.2 加強新型充填采礦工藝研發

礦場與礦山環境存在差異，對于采礦工藝也提出了差異化要求，部分礦區中存在優渥的礦產資源。實際開采過程中可選擇中深孔和淺孔空場采礦法，采空區充填過程中可選用塊石膠結工藝、尾砂膠結充填工藝，也可選用高水材料，在保證充填質量的同時，促進礦區利用效率的顯著提升。充填采礦作業中不可局限于固有的充填工藝技術，應當緊隨時代形勢加以創新研發，結合實際環境探尋具有高度適應性的采礦工藝技術，在保證采礦生產效率的同時減少成本消耗。

4.3 進行采礦工藝的改革與創新

在開采過程中，如果要應用充填采礦技術，首先需要將采礦技術與礦床開采技術的條件和礦山的整體特征相結合，以確保充填采礦技術可以應用于不同狀態的礦山。例如，在采礦過程中，如果需要開采緩傾斜且非常薄的礦脈，工作人員可以在采礦過程中使用礦鹽單獨開采的方法。開采過程中的廢石可拋入充填區，完成緩傾斜極薄礦脈的開采。但是，當采礦隊對礦巖相對穩定的礦脈進行開采時，緩傾斜極薄礦脈開采中采用的削壁充填采礦法和劇烈運礦采礦法已不能再使用，需要根據礦山實際情況進行開采。例如，礦工可以使用尾礦、膠結塊石或高水材料填充挖空區域的方法。也就是說，我們經常提到階段連續開采和快速充填開采技術，將該技術應用于礦巖相對穩定的礦體開發，可以有效提高采礦效率，降低采礦企業在采礦過程中可能發生的成本。同時，在開采過程中，對采空區也進行了相應的處理。此外，當工作人員設計采礦現場時，他們必須綜合考慮各種情況，這是因為采場設計與充填采礦技術的質量密切相關。目前，許多采場在設計過程中采用幾何設計方案。該方案之所以被廣泛采用，通常是為了有效地適應礦山生產的總體要求，最大限度地保證礦山生產過程中的交通便捷。但是，采場設計未考慮充填材料的質量以及充填和卸料點的便利性。在采礦過程中，一旦充填材料離開供漿管道或車輛鏟斗，充填材料的質量就不再由礦山工作人員控制。

因此，在充填采礦技術的應用過程中，充填點和卸料點的位置對充填材料的離析影響很大。因此，在充填采礦技術的應用和發展過程中，有必要對采礦過程中的技術進行改革和創新，以確保采礦技術更好地服務于企業的采礦過程。

4.4 生態保護

在我國礦產資源不斷開發的過程中，也對周邊生態環境造成了嚴重破壞。生態環境的破壞不僅會嚴重影響人類的正常生活，而且會嚴重影響礦產資源的產生。此外，生態環境的破壞還將導致嚴重的氣候變化，甚至一些地區出現沙塵暴、酸雨等極端天氣，直接影響當地居民的正常生活。為避免此類事故的發生，必須加強充填采礦技術的推廣，這是因為利用充填采礦技術開采礦產資源可以有效緩解對生態環境的污染，從而更好地保護當地的生態環境。

4.5 重視充填采礦技術管理

充填采礦技術的應用需要規范建立充填站，為物料運輸提供支持。同時，要注意對填料和設備的管理，確保填料運輸的合理性。一方面，應準確記錄充填采礦技術應用過程中產生的充填材料消耗量，確保充填材料質量可靠，以保證利用的差異性和合理性，最大限度地防止材料浪費，科學控制材料成本。在充填采礦技術管理中，定期對機械設備和電子設備進行檢查，確保設備的良好使用性能和安全運行，規范充填材料的運輸，為充填工作的開展創造良好條件。

4.6 推進礦業技術進步

為了有效促進我國采礦技術的進步，還需要提高充填采礦技術的推廣效率。如上所述，我國許多礦業機構使用的采礦方法仍然是傳統采礦方法。然而，這些傳統的采礦方法不僅具有安全性低、回收率低的特點，而且不能充分利用礦產資源開采過程中產生的大量廢棄物資源。因此，采用傳統采礦方法開采礦產資源時，不可避免地會出現采礦效率低、采礦人員安全性低等問題。這些問題不僅直接影響到礦業機構的收入，而且對礦業人員的生命、健康和安全構成極大威脅。此外，采用傳統采礦方法開采礦產資源將嚴重阻礙我國采礦技術的進步。

因此，為了避免此類事故的發生，需要進一步推廣充填采礦技術，從而有效地提高礦產資源的開采效率，促進我國采礦技術的進步[4]。

4.7 針對礦山填充設備進行研發

在充填采礦技術的應用過程中，礦山充填設備的自動化程度和充填速度直接影響礦山的工作效率。目前，我國礦山充填設備在工作過程中普遍存在技術性能差、穩定性低等問題，極大地制約了充填采礦技術的發展。因此，有必要研究和開發礦山充填設備。這樣可以有效地提高礦山充填自動控制和自動化水平，進而發展充填采礦技術。在設備開發過程中，員工應進行高效濃縮設備的研發，以確保高濃度全尾漿的總制備量。在設備開發過程中，還應盡可能降低礦山充填設備在運行過程中的磨損程度，改善輸送管道易堵塞的現象，通過設備的研發，建立起真正的自動控制系統，從而促進充填采礦技術的發展。

4.8 安全生產

為了加強礦產開采過程中的安全生產，我們也需要加強對充填采礦技術的推廣。在當前礦產資源開采過程中，由于其所使用的開采技術較為老套，因此常常會出現各類安全事故。這不僅會對礦產資源開采人員的生命健康安全造成嚴重威脅，同時還會使得礦產開采機構因此而造成一定的經濟損失。為了有效避免此類問題的出現，我們必須對傳統的開采技術進行更換。而充填式采礦技術由于其在開采過程中需要對開采區域進行填充，因此可以有效避免由于礦井坍塌而造成安全事故，從而有效提升了開采人員的安全性。

5 結論

當前，我國已經意識到了實施科學采礦的重要性，為積極響應國家可持續發展戰略目標的號召，減緩礦產資源的枯竭，采礦行業必須做好相關的調整工作，實施科學、高效的采礦策略。充填采礦法作為一種現代化采礦方案，憑借自身獨特的采礦特點和優勢在采礦領域有了一定的發展。與此同時，數據調查顯示，現階段一些國外發達國家最先意識到充填采礦法的優勢，進而積極將充填采礦法引入國外礦業開采作業中，并獲得了較好的成效。該項采礦技術在國內礦業開采中的應用率遠遠低于國外發達國家的礦業開采，這一點是我國礦業開采領域所需要深思的。充填采礦法能夠給我國企業和社會帶來巨大的經濟、社會效益，其推廣和研究空間較為廣泛。我國采礦行業必須及時找準自身發展存在的不足，及時做好相關的政策調整，加快落實充填采礦法在采礦作業中的應用，做好該項全新采礦技術的推廣工作，讓我國采礦技術應用水平獲得穩步提升，提高世界認可度。

參考文獻：

[1] 宋志衛.探討充填采礦技術在采礦中的應用與相關問題[J].當代化工研究，2020（09）：95-96.

[2] 王相東.充填采礦技術在采礦中的應用與相關問題探討[J].科學與財富，2020（08）：137.

[3] 黃仁春.試析充填采礦技術在采礦中的應用與相關問題[J].百科論壇電子雜志，2019（08）：667-668.

[4] 吳啟云.充填采礦技術在采礦中的應用及存在的問題[J].工程技術研究，2019（10）：244-245.2E5913FE-6496-4F9E-8063-22E4A17A7F99