金属矿山充填采矿方法.pdf

学 术论坛 垫 Sci en ce a nd Tec h nol og y I n nov et i on Her a l d 金属矿 山充填采矿方法 张国柱杨春立 烟台金建冶金科技有限公司 山东烟台2 6 4 0 0 0 摘 要 随着科学技术的发展， 金属矿山采矿的方法也得到进步， 安全性能好、 对生态环境破坏性小及回采卒较其他方法高的充填采矿方法得 到了 广泛 的关注。 值得 一提 的是 ， 国家安 全监管总局安监总局2 0 1 4 年也 特别要求将金属矿山充填 采矿 的方法进行推广。 该文主要介 绍了 几种主要 的充填采矿法， 并将结合各个 方法的优缺 点， 调研矿山的实际情况，简要 分析 了 该方法今后的发展方向。 主要 包括趋于回采连 续化和 无轨 机械 化发展 、 向应用新型充填材料方向发展， 向现场连续监测与预报方向发展． 充填设施仪器更新换代进程加快， 充填模式向生态化和无公害化 发辰 。 关键 词 金属矿山 充填采矿法 发展方向 趋势 中图分类号 T D 8 5 3 ． 3 4 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 4 0 9 8 x 2 0 l 5 0 l b 一0 2 5 1 0 1 1 充填采矿法 国家安全监管总局安监总局2 0 1 4 年发 布通知 ， 要 求严防中毒窒息、 火 灾、 透 水等 十类非 煤矿 山生产安全事故 。 通知特 别要 求大 力推 广充填 采矿法 ， 对于新 建地下 矿 山， 要首选充填采矿法， 确实不能采用的还 要经 过设 计单位或专家论 证， 出具相 关论 证材 料。 一般来说， 充填采矿法指的是在矿 产资源的地下开采过程中， 通过一边推进回 采工作面， 一边逐渐用具 有一定物理学性能 的填 充材料 充填采空 区的采矿 方法 ， 个别 情况下为了维护 采空区还需 使用支架和 充 填料进行配合。 总的来说， 对采空区进行充 填其 E l 的在于通过 这种方法尽可能地 避免 采矿过程 中产生的安全隐患， 例如充填体进 行的地压管 理能地表下沉及 围岩崩落等情 况的发生， 可以为回采提供更加安全 、 更加 便 利 条 件 充 填 采 矿 法 的 优 点是 适 应 性 相 对较强 、 安全 性高、 回采率 高， 并能有 效保 护地表等。 它的缺点是 工艺较为复杂、 成本 投入较高、 劳动生产率较低。 2 充填 采矿法的分类 按 照矿 块 结 构 与 回采 工作 面推 进 方 向， 充填 采 矿法可分 为上 向分 层法 下 向分层 法、 单 层充填法和分采法； 充填采矿法按照 所采用的充填料和输出方式的不同 ， 可分为 干式、 水力 砂 、 胶结充填采矿法这三种。 2 ． 1干式充填采矿法 干 式充填采矿法 是相对传统 的方法， 一 般 来说 ， 它是借助 机械 、 风 力将废 石、 砂 石等填 充物送 至充填 采空区。由于该 法具 有 工 艺 较 为 复 杂 、 作业 成 本 较 高 等缺 点 ， 近 年来， 它 已经逐步被其他充填采矿法代替。 2． 2 水 力 砂 充 填 采 矿 法 水 力 砂 充 填 采 矿 法 是 将 充 填 料 和 水 均 匀 混 合 ， 在 形 成 砂 浆 后 ， 用 泵 压 或 自然 压 头 通过钻孔把 充填料送达 到回采工作面 ， 而 充 填 的 材 料 脱水 后 形 成了充 填体 。 2 ． 3 胶结充填采矿法 胶 结 充 填 采 矿 法 是 目前 矿 山企 业 目前 都 优先 选择 的一类方 法。 它一般 是以破碎 的石 体、 砂子及 尾砂 等为主骨料， 将主骨料 与石灰或水泥等类胶结材料 搅拌混 合形成 浆体及膏体， 再通过管道或重力自流等方式 送达 到充填 区， 从而进行充填工作。 该法拥 有强度较大、 速度较快、 工艺简单等优点。 3 充填采矿法的发展趋势 3 ． 1 向无轨机械化和回采连续化趋势发展 这将 区别于传 统的 、 效 率极低 的充填 工艺 。 现代 充填采矿技 术 已然发 展成为一 种高效率 的采矿 工艺 ， 特 别是斜坡道 和差 异 化 无轨 采掘 设 备 的应 用 ， 打 开 了井下作 业 的新篇章， 形成了彻底的变革， 这不仅从根 本上修复完善了矿业工人艰苦的劳动条件 ， 还 全面 提 高 了采 场 的生 产 能 力和 效率 。 3 ． 2 向应用创新型充填材料趋势发展 矿 山充 填 材 料 一 般 为 主 骨 料 和 胶 结 剂 两部分， 其中， 主骨料大多来源于廉价的物 料， 只进行了初步的破碎加 工； 而胶结剂大 多 来 源 于 普 通 硅 酸 盐 水 泥 或 者 矿 渣 水 泥 ， 有的还掺杂了少许石灰 、 粉煤 灰、 赤泥等。 而应 用胶 结 充填 采矿 法 采矿 将 全面提 高 开采 回采率 ， 例如 安徽金安矿业草楼铁矿 就是典型的应用胶结充填采矿法进行采矿 的， 这有效 的提高了开采回采率。 从2 0 0 8 年 到 2 0 1 1 年 ， 该 矿 共 节约 矿 石 量 达 1 0 2 万 吨 之 多 。 3 ． 3向现场连续监测与预报趋势发展 一 般 应用充填采矿法的均为普遍的矿 山， 我们 比较 注重研究 此类方 法对充填体 的 作 用 及 充 填 体 对 采 场 周 围岩 壁 稳 定 性 的 影 响 。一 般 来说 ， 具 备 条 件 的矿 山会 经常 性 地 联 合 科 研 院 校 进 行 各 类 试 验 研 究 ， 这 为 向现场 连续监测 与预 报方 向发展奠定了坚 实基础， 一般来说， 这类研究主要通过原岩 应 力测量和 矿岩 的物 理力学性 质等物理专 业检测 ， 检测在井下采场充填体中上下盘围 岩 中埋设 的各种应 力， 并且通过应变仪器真 实 测量相关 参数 ， 并将参 数输入 固有数学 模 型进行演算， 从而得到相应结论。 3 ． 4 充填设施仪器更 新换 代进程逐步加快 趋势 在充填设施中， 最为关键的是充填料贮 仓的作用。 一般来说 ， 立式贮仓贮存湿法主 要用于处理该技术所产出的分级尾砂、 全尾 砂， 这 对 制备形成 品质较 高的充填 料十分 关键。 为了提升 效率 ， 应加快充填设 施仪器 的更新换 代， 如针对现 在广泛得 到应用的 立 式 贮 仓 ， 进 行有 效 的 分析 及 评 价 ， 综 合 设 计开发利用无搅拌器重力排放充填料贮仓， 这 种设计对浆体充填系统和膏体充填系统 都 有极为重要的作用。 3 ． 5 充填模 式向全 生态 化． 无公 害化发 展 趋 势 采 矿工业在为人类生 产生 活提供原 材 料 的同时也 排放 了大量 的废料到 自然环 境 中。目前 有效 解决这类 环境 问题的方 法即 是 将矿 山废料 进行资源化再 利用。 充填 模 式 的生 态化即是要将矿 山的每个工序看 作 一 个完整的整体 ， 并且通过对矿山的充填， 实 现 固体 废弃 物的 资源化 、 无 公害化 ， 从 而 大规模地减少矿 山固体废弃 物的排 放， 从 源 头 上和 根 本上 解 决 矿 山生 态 的 问题 。 未 来 的 将 会 流行 的 充填 模 式 必 须 要 以 低 成 本 、 高效率 、 高可靠性 的充填技术为支撑 和 核心， 在 这样 的充填模式下， 才能有 效实现 经济平 衡并 获取新增效 益， 并 同时实现 最 小 固体废弃 物排 放量， 甚至达到零 排放 的 标 准 。 4 结语 近些年来 ， 充填采矿法的回采工作已经 采用了较高效率的装采设施及设备， 充填工 作 从 而 实 现 了管 路 化 、自动 化 ， 资 源 化 。充 填 采矿法充分考虑到采用选厂尾砂作为充 填料 ， 有矿石损失贫化 小、 作业安全 性高等 优 点。 尤其是对于围岩及地表需要保护、 地 压大、 有 自然火灾危险的高品味或贵重金属 等矿床 ， 充填采 矿法的优 越性将更 为明显 和突出， 在可以遇见的将来， 充填采矿法的 应用范围将有不断扩大的趋势。 参考文献 [ 1 】刘 兴 华 ， 刘晓 辉 ． 上 向进 路 充填 采 矿 法充 填配 比优化 研 究【 J 】 ． 中国矿 山工 程， 2 0 1 4 3 1 - 4 ． 【 2 】刘方． 金属矿 山地下采矿 方法选择系统 [ D】 ． 武 汉理 工大 学 ， 2 0 1 1 ． 【 3 】王湘桂 ， 唐开元 ． 矿 山充 填采矿 法综 述 [ J ] ． 矿业快报， 2 0 0 8 1 2 1 - 5 ． 【 4 ]曹学勇， 赵杰， 刘兴宇， 等 ． 草原生态绿 色 环保矸石充填采矿方法优化研究【 J 】 ． 科 技资讯， 2 0 1 4 1 2 7 3 7 5 ， 7 8 ． 【 5 】夏长念 ， 孙学森． 充填采矿法及充填技 术 的应用现状及发展趋势【 J 】 ． 中国矿山工 程， 2 0 1 4 1 6 1 - 6 4 ． 科技创新导报Sc i e n c e a n d Te c h n o l o g y I n n o v a t i o n He r a l d 2 5 1