充填采矿法的优势及应用研究

2019-07-14陈国忠

探索科学(学术版) 2019年3期

陈国忠

中国黄金集团夹皮沟矿业有限公司北沟矿吉林桦甸 132411

引言

随着科学的进步，充填采矿法和充填技术的应用都得到了很大的进步，本文对二者的改进进行研究讨论。首先分析了充填采矿法在国内外市场的运用发展以及历史，然后还对该方法的优势进行了详细分析，最后还提出了一些改进方法。希望本文能够对相关工作人员能够提供有力参考。

一、充填采矿法的概述

随着经济的发展我国的采矿行业也得到了迅速的发展。采矿是需要在地下进行工作的，所以采矿之后会在地下形成一个采空区，如果不对采空区进行填充好，就会使得采空区周围的岩石无法再得到有力的支撑，地压也无法得到有效的控制，所以对于采空区，我们就必须要做好有效的处理，使得围岩的能够得到有力的支护，能够很好的对地压进行有效控制，目前采用的方法就是使用一些合适的材料对采空区进行填充回去，充填满采空区。对于填充材料的使用我们可以选择比较多材料，比如有废石，尾沙和水沙，还有炉渣等材料。随着回采作业的进行，我们就可以使用充填采矿法，使用充填材料对采空区进行充填的采矿方法。跟其他采矿方法相比较，充填采矿方法具有比较多的优势，它可以使得充填的地面不会产生沉陷的情况，而且其他一些采矿方法可能会造成岩石的移动，但是该方法就可以很好避免发生岩石移动，矿场的回收利用也可以很好的得到提高，这些都是它具有的优势。根据充填采矿法的实际操作作为基础，对充填采矿法和充填采矿技术的应用进行了研究，并且还对它们的改进方法进行了讨论。

二、国内外对充填采矿法的应用

在1980年，这段时间内，国外的一些发达的国家，已经越来越关注环境问题了，并且对环境保护的要求也越来越高了，保护生态环境的法律已经在很多发达国家被建立起来。在金矿方面对环境保护的要求也越来越高，比如在进行地下金矿开采的过程中所形成的固体废物，不可以随意丢弃，必须要进行合理妥当的处理，如果不把废弃物处理好，政府将会强行让其罚款，更严重的甚至要求企业停产。在这样的环保要求下，充填采矿法在国外就得到了很广泛的应用。

目前，胶结充填技术已经得到了一定的发展，这就对金属矿山进行地下开采有着非常大的影响。原来对于回采极厚大的矿体的时候，我们采用的方法是崩落法，使用这种方法，贫化率和损失率都比较大。如果使用胶结充填技术之后，能够很大程度的降低贫化率和损失率，这样对高品位的矿石以及高价位的矿石的回收率也更大。如果充填胶结技术能够与大型无轨设备进行结合运用的话，能够使得劳动生产率得到提高，与此同时，对于井下工人的劳动条件也可以得到很大的改善。目前，对环境保护的要求越来越高了，随着经济和科学的不断发展的充填采矿法的运用已经得到了很大程度的发展，并且运用也越来越广泛了。在国内外的有色矿山中，使用充填采矿法进行金矿开采已经越来越频繁了。目前，充填采矿法在我国的使用比例也更大了，与此同时，该方法在我国的采矿行业也已经得到了一定的成果，在将来更加频繁的使用该方法也能够带来更大的效益。

三、国内外充填技术的发展历程以及技术应用

下面我们对充填技术的发展历史中，对充填采矿法的进步和发展中最大的困难就是充填技术的发展。充填采矿法进行使用后一直无法得到很大的发展进步，直到1957年，胶结充填的研究和应用得到了很大的发展，这次发展是由加拿大鹰桥公司哈迪矿在分级尾沙加硅酸盐水泥的胶结充填的研究和应用中得到的，使得生产使用阶段也可以运用胶结充填技术，这次的进步，使得充填采矿法得到了很大快速的进步发展。如果对胶结充填技术的发展进行分阶段，那么大概可以划分成三个阶段，分别是水力充填，高浓度充填和膏体充填这三个阶段。前两个阶段是比较前的使用技术，最后一个膏体充填技术的运用是近几年才有了很大的快速的发展，膏体充填具有比其他两个阶段的充填技术更大的优势，它的优势包括:强度很高，水泥的消耗量减少，与此同时，对于那些需要远距离运输的材料，根据膏体充填特有的性质，比高浓度充填具有更多的优势。目前，膏体充填采矿法运用最广泛的就是加拿大，并且也在该技术方面有了很大的进步，而且国外已经有很多国家也已经采用了充填采矿法进行开采工作，该采矿方法也得到了很广泛的运用。

对我国的充填技术进行分析，大致可以分为四个阶段。第一阶段就是二十世纪五十年代，对于废弃物的处理方法，废石干式充填工艺就已经被运用了。第二阶段就是接下来的十年发展也就是1960到1970这十年间，这时候采用的是浓度较低的砂浆和普通的混凝土进行充填，用这种充填方法取代了之前用的干式充填方法。下一个阶段就是二十世纪八十年代，这时已经不再使用低浓度的砂浆进行填充，取而代之的是高浓度的砂浆，块石胶结充填技术已经进行研究，并且得到了很大的技术突破，已经投入使用了。最后一个阶段就是二十世纪九十年代，这时候膏体泵送充填技术的研究已经有了很大的突破，并且投入实际应用中。目前，我国已经拥有三套膏体充填系统，对于充填技术的研究也在继续进行中。在这时候我国的充填采矿法技术跟世界其他国家相比，已经有了很大的进步和发展，位居世界前沿水平。

四、在经济，环境和技术方面充填采矿法具有的优势

1.在经济方面的优势。充填采矿法的优势有以下几点:采矿比较灵活，回采率比较高等。如果与崩落法进行比较，在成本消耗方面有很大优势，同时还可以取得更大的经济利益。并且在前期能够对高价位的矿物进行高效开采，所以就可以使得尽快的收回成本。在环保方面的经济效益也比其他采矿法更高。

2.在技术方面的优势。采矿的深度在不断的增加，这就使得采矿中出现的问题也越来越多越来越复杂，比如温度高，应力大等问题出现越来越多，这些问题的出现会对采矿工作有阻碍。如果是对深井进行开采，还可能会出现岩爆的问题。所以考虑到造成后果太严重，我们就需要尽可能的控制和减少岩爆的发生，目前采用的方法多数是减少采空区的体积来进行减少岩爆问题。对采空区体积的减少我们目前可能用三种方法，分别是降低回采宽度，留有间隔的条形矿柱，最后就是采用充填采空区的方法。最后这种方法与其他的方法相比较有最大的技术优势，所以被广泛的运用在开采过程中。

3.在环境方面的优势。众所周知，采矿行业对环境的破坏是非常大的，所以不能够追求经济利益而忽略了对环境的影响，这样会使得经济效益无法长久得到保证，这样不仅无法得到更多的经济效益，反而会带来更多的经济损失。目前我们如果使用充填采矿法，就可以很好的解决环境破坏的问题，用这种方法可以很大程度的对环境有着保护的作用。在环境保护中，充填采矿法具有的环境优势就是可以很好的防止充填地表发生沉陷的情况，这样可以对地表的建筑或者是名胜古迹有着保护的作用，还可以很好的保护周围人群的人身和财产安全，而且这种方法的开采是完全不会带来废弃物的，并且不会给环境带来破坏。并且使用这种方法，可以很好的把绝大部分的尾沙都充填到采空区，能够很大程度的减少尾矿库垮坝的情况发生。

五、对充填采矿法的改进方法

充填采矿法与其他的采矿方法相比较，具有非常多的优势，这就使得在我国运用已经很广泛，并且也已经取得了较大的成果，虽然如此，但是充填采矿法也还有一些需要改进的地方，比如该技术的成本相对来说也是很高的，这也能够很大程度对企业的经济效益产生影响，所以这点已经成为关注的重点。而在成本中最大的就是充填材料的成本，所以经过改进，我们需要选择低成本高强度的新型的填充材料，这种新型材料就是胶凝材料，这样可以很大程度上降低充填采矿法的成本。

为了能够更好的适应多变的井下作业，以及能够更好的提高填充材料的强度，膏体充填技术已经取得了较大的改善。使用胶体充填技术能够很好的降低成本，提高充填的效率以及生产效率，并且还可能提高井下作业的安全性。所以很多采矿企业已经放弃了原来传统的采矿工艺而选择目前改进后的胶体充填采矿法。在使用过程中还可以通过增加粗骨料来增加胶体充填材料的强度，还可以通过使用泵送剂来提高输送能力。通过使用试验，我们发现胶体充填采矿法的效果很好，能够对井下的安全作业有些很大的保障，还可以改善作业环境，提高工作效益。