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金属矿山充填采矿方法
作者：张国柱 杨春立
来源：《科技创新导报》2015年第02期
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率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，监管总局安监总局2014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展。
关键词：金属矿山 充填采矿法 发展方向 趋势
中图分类号：TD853.34 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）01（b）-0251-01 1 充填采矿法
监管总局安监总局2014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目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
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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2008年到2011年，该矿共节约矿石量达102万吨之多。 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
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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
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