充填采礦技術在金屬非金屬礦山采礦工程中的應用策略研究

吳春燁

（福建海峽科化富興建設工程有限公司，福建 永安 366000）

0 引言

隨著社會經濟轉型發(fā)展，礦產行業(yè)在實際作業(yè)時既要保證采礦量能夠滿足社會發(fā)展需求，還要注重低碳環(huán)保理念來進行資源節(jié)約和提高利用率。這就需要對充填采礦技術進行深入研究，將其完美應用于金屬非金屬礦山中。金屬非金屬礦山是指除了煤礦、煤系硫鐵礦等所有礦山。基于礦產類型涵蓋廣泛，在采礦技術應用上要保證充填采礦技術力度，通過對開采技術的深入分析來保證整體行業(yè)發(fā)展穩(wěn)定，同時采礦企業(yè)要積極推廣充填采礦技術，確保采礦作業(yè)良性運行。

1 充填采礦技術相關概述

1.1 充填采礦技術應用優(yōu)勢

充填采礦技術是當下金屬非金屬礦山開采的重要技術手段，因此要充分考量礦上實際情況，保證開采技術效率，以此維持開采工作價值。其應用優(yōu)勢：

1）保證開采安全。礦山開采工作隨著礦山類型不同而存在不同危險性，所以要保證充填采礦技術的靈活運用，能夠充分應對不同開采要求。在開采之前對礦山類型和實際礦產分布進行深入調查，以此保證開采工作順利。最應注意的掘石圍巖開采過程中會出現的坍塌現象，以先進的技術降低坍塌幾率。

2）充分考慮環(huán)境問題，融合低碳環(huán)保理念，保證充填采礦技術對環(huán)境保護的作用，通過對技術手段的升級和深入挖掘來降低環(huán)境污染情況，降低開采工作難度同時提高開采效率。

1.2 國內外研究經驗

充填采礦技術在應用時要依照實際情況制定開采計劃，國外學者對礦山開采研究較多，具有充足經驗進行采礦技術優(yōu)化，而國內學者對實際開采工作研究更多，在結合實踐工作上存在優(yōu)勢。將場地廢石和挖掘材料進行詳細分析，可以保證開采工作對周圍環(huán)境的最低影響。國內主要采用干式填充采礦法，不僅人工成高，而且工作效率也比較低，與國外相比還有很大進步空間。而國外主要使用充填采礦技術，既能夠保證資源開采效率，還能節(jié)省成本，隨著時間推移和技術完善，充填采礦技術應用范圍逐漸擴大，成為主流開采技術之一，也為國內技術發(fā)展提供支持。因此在對其進行研究時，要注重機械設備智能化發(fā)展，詳細分析開采工作可能遇到的問題，通過技術手段予以解決。這樣既能夠豐富研究經驗，為技術手段更新升級提供借鑒，還能推動其自動化發(fā)展。

1.3 充填采礦技術的發(fā)展方向

充填采礦技術作為主流采礦方式之一，要注重其發(fā)展方向，深入研究技術手段。其發(fā)展方向可以從三方面考量：

1）技術管理方面、新型充填采礦技術研發(fā)和新型填充材料研發(fā)。

2）技術管理方面應注重充填站建立，為材料輸送提供技術支持，要以完善管理手段進行技術管理，確保充填材料穩(wěn)定、完好。

3）新型充填采礦技術研發(fā)要通過礦場和礦山環(huán)境不同入手，保證技術手段深孔和淺孔的應用，在充填材料選擇上要充分利用石膠結工藝來保證充填材料穩(wěn)定，以此提高礦區(qū)施工效率；新型充填材料研發(fā)上要以充填效果為目標導向，深入研究充填材料結構和成分，以穩(wěn)定性為主，材料強度為輔進行全新充填材料研發(fā)。

利用這三方面進行更新優(yōu)化，可以有效保證采礦技術的全面進步，對不同施工環(huán)境都能進行深入適應，保證技術水平不斷提高。

2 充填采礦技術在采礦工程中應用的意義

2.1 有利于緩解礦產資源危機

在充填采礦技術應用上，雖然還存在效率低的問題，但在采礦技術手段中，充填采礦技術仍然是最適合我國礦產行業(yè)發(fā)展的技術手段之一。將充填采礦技術應用于采礦工程中有利于緩解國內礦產資源危機狀況。由于礦產資源是長期地質作用所產生的生態(tài)資源，所以其具備不可再生性。隨著社會發(fā)展對礦產需求越來越大，對礦產資源開采數量也越來越多。在開采手法上很多企業(yè)采取傳統(tǒng)開采方法，會增加礦產開采損耗，增加資源危機出現概率。因此應積極使用充填采礦技術，以此來保證礦產資源開采質量和開采效率，以技術手段對資源損耗進行降低，避免產生資源浪費情況。充填采礦技術具備高回采率和低貧化率，能夠實現礦產資源的保護性開采，同時還能幫助礦產企業(yè)實現廢物利用和環(huán)保效果，可以最大限度上緩解礦產資源危機，所以要積極進行推廣。

2.2 有利于保護生態(tài)環(huán)境

隨著經濟結構轉型發(fā)展，大開發(fā)理念已經不適合當下發(fā)展環(huán)境需求，因此要推行低碳環(huán)保理念。基于礦產開采工作的特殊性，是推動社會發(fā)展進步的關鍵行業(yè)，需要將環(huán)保理念融入開采工作中，通過技術手段實現生態(tài)保護。將充填采礦技術應用于采礦工程中有利于保護生態(tài)環(huán)境。在傳統(tǒng)礦產資源開采工作中，對礦產數量和質量有著明確要求，還要滿足大開發(fā)理念，導致對工程場地周邊環(huán)境造成嚴重破壞。由于生態(tài)環(huán)境破壞會帶來酸雨、沙塵暴等惡劣天氣環(huán)境，這不僅為人們日常生活帶來負面影響，還對礦產資源產生威脅，使得相關資源存量急劇下降。因此要加強充填采礦技術推廣，將其作為關鍵開采技術進行應用，這樣才能有效降低生態(tài)破壞后果，全力化解礦產資源開采產生的生態(tài)環(huán)境破壞，實現對生態(tài)環(huán)境的全面保護。

2.3 有利于推進礦業(yè)技術成長

在采礦工程中應用充填采礦技術，有利于推動礦業(yè)技術成長，幫助整體行業(yè)技術手段進步，因此要積極推廣充填采礦技術。受到技術手段和發(fā)展理念影響，傳統(tǒng)礦產行業(yè)在進行開采技術應用上使用傳統(tǒng)開采方法，使得礦產資源開采效率不高，還存在損耗情況。同時傳統(tǒng)開采方法還存在安全性不高、回采率較低等缺點，不利于整體行業(yè)良性發(fā)展。因此要注重充填采礦技術應用，保證對礦產資源高利用率，確保回采率和安全性，推動礦產行業(yè)發(fā)展。將充填采礦技術理念和開采情況進行結合，為礦業(yè)技術成長提供良好環(huán)境，保證相關技術手段優(yōu)化創(chuàng)新，即能夠保證資源利用率，還能夠推動技術進步，可謂一舉兩得。

3 充填采礦技術在金屬非金屬礦山采礦工程的具體應用

3.1 削壁充填采礦技術

在金屬非金屬礦山進行開采作業(yè)時，要注重采礦技術選擇，削壁充填采礦技術通常應用于壁薄的礦山。在采用削壁充填采礦技術時，往往無法將間柱預留在指定地點，只能通過人工混凝土澆筑的方法來構建底柱。基于金屬非金屬礦上獨特屬性，在進行回采工作時要進行炮眼設置，數據深度要維持在1 m，通過電耙實現出礦作業(yè)。之后可以對圍巖進行爆破，完成采礦區(qū)的填充，預留基本操作空間，確保開采工作順利開展。在正式施工過程中，可以對預設施工地點重復上述作業(yè)過程，以此來保證礦產開采。為保證削壁充填采礦技術的爆破作業(yè)順利完成，要對爆破工作進行細致處理：首先，要深入掌握需要爆破的礦體情況，從而進行爆破點設置，利用小直徑釬頭進行爆破孔鉆探，將其直徑控制在1.0～1.6 m 之間，每個爆破孔距離間隔0.3～0.6 m，以此方便隔孔裝藥。其次，裝好炸藥之后要確定圍巖情況，對圍巖先行爆破，要充分確認回采空間狀態(tài)，如果出現礦體傾斜度較大的情況，就要對回采空間進行嚴格限定，其直徑應控制在0.7 m以上。最后，對爆破后的落石進行處理時可以采用人工或電耙運輸兩種方式，保證開采工作順利進行。

圖1 削壁充填采礦技術示意圖

3.2 分段充填采礦技術

在金屬非金屬狂山中使用分段充填采礦技術要嚴格依照技術要求，保證在開采過程中積極進行切割處理，以此來保證分段充填技術的應用性，保證開采工作有序進行。利用分段充填采礦技術可以有效掌握采區(qū)實際面積，讓開采企業(yè)進行詳細開采計劃制定，穩(wěn)定整套開采流程，最大限度降低開采工作中可能出現的事故。整套技術手段的關鍵就在于“分段”，在實際作業(yè)過程中，要將礦山開采區(qū)進行充分劃分，保證每一個“小中段”的高度差符合開采標準，維持其數據相近，數值區(qū)間應處于10 m 之內。之后企業(yè)可以對不同段位的礦產資源進行開采，以相關標準數據為參照進行采礦工作流程推進，在這期間要保證充填工作和回采工作能夠同時進行，實現交叉作業(yè)，就要在礦道中進行鑿巖施工，為出礦打下基礎。還應制定科學的開采計劃，將開采效率和開采質量充分考慮，在保證出礦工作同時進行充填工作，確保開采區(qū)安全性。在充填材料選擇上要深入分析，結合金屬非金屬礦山實際情況進行材料選擇。還要注重施工機器選擇，保證分段充填采礦技術能夠同步開展，在不同分段中維持施工效果。這樣既降低充填成本，還能加強施工效率。

3.3 上向分層充填采礦技術

上向分層充填采礦技術是充填采礦技術中的重要內容，在開采作業(yè)時需要開采人員由下而上進行開采作業(yè)，并且在開采的同時進行充填工作，確保施工安全。上向分層沖采礦技術也叫干式充填采礦技術，在實際技術應用時需要安排專屬人員進行行人井、排水井和方礦井的建造，以此實現礦井內給水問題。由于金屬非金屬礦山不同區(qū)域具有不同狀況，因此要制定詳細上向分層充填采礦技術，要深入考量開采后的運輸問題，保證工作流程順利開展。在技術實施時，可以利用不同礦塊布置方法來推動工作，通過開采方向作為指向進行布置工作，以此來滿足礦石和巖土的穩(wěn)定需求。此種方法通常被運用在開采區(qū)較淺的礦井，深入距離不超過15 m。此外還可以沿著礦塊切割方向進行布置，通常被應用于礦石和巖土穩(wěn)定性較弱的礦井中，嫩夠保證礦體厚度大于50 m 的地下作業(yè)環(huán)境。在實際布置過程中，要充分利用礦井內的礦房，保證礦房與礦體的垂直角度，在礦房中沿著礦體走向打造縱向礦柱，穩(wěn)定上向分層充填采礦技術。該技術具備良好穩(wěn)定性和適應性，如果開采過程中出現圍巖和礦石不穩(wěn)的狀況，可以沿著斜向路線開采，角度維持在6°～100°之間，能最大化發(fā)展效果。

3.4 下向分層充填采礦技術

在應用下向分層充填采礦技術時要對礦山本身進行深入調查，以金屬非金屬礦山屬性入手保證礦體穩(wěn)定和圍巖穩(wěn)定，下向分層充填采礦技術需要非常穩(wěn)定的作業(yè)環(huán)境才能進行。顧名思義，下向分層充填采礦技術與上向分層充填采礦技術是反向施工，需要企業(yè)由上至下進行礦山開采工作。因此在具體開采過程中需要詳細進行礦井建設，即運輸井、人天井和礦石溜井，運輸井具體作用就是實現充填物質穩(wěn)定運輸；礦石溜井主要用來進行礦石運輸。在技術應用時可以充分滿足礦山開采需求，保證開采環(huán)境的穩(wěn)定性，為礦山內部施工提供有力支撐。應用下向分層充填采礦技術能夠有效降低開采事故發(fā)展幾率，同時要深入掌握開采過程可能出現的問題，做好預防方案，將風險降至最低。此種技術手段最主要的內容就是運輸工作，要注重運輸井建立的穩(wěn)定性，保證充填物能夠通過運輸井達到指定位置。通過制定詳細運輸計劃來維持運輸工作，保證分層作業(yè)效果，以礦體傾斜角度進行開采作業(yè)，將角度維持在9°～15°之間，利用技術將礦石溜井。人天井和運輸井聯(lián)通，保證回采工作順利。

4 結語

在國內礦產行業(yè)發(fā)展過程中要充分開發(fā)合適的采礦技術，保證充填采礦技術在金屬非金屬礦山開采工作中的應用情況。要全面優(yōu)化開采模式，讓充填采礦技術加大普適性，以此來滿足礦產開采工作需求。這樣能夠最大化降低礦石貧化率，維持周邊環(huán)境安全。同時要充分考量礦產開采工作周期性，確保充填采礦技術標準性和規(guī)范性，推動工作流程順利開展，為低碳環(huán)保理念發(fā)展提供助力。