肃北博伦矿业开发有限责任公司 甘肃酒泉 736000
摘要：近些年来，我国社会发展对各类能源的需求量持续增加，虽然我国一直致力于开发新型能源，金属矿山依旧会是未来一段时间我国最广为使用的能源类型。为了开采许多特殊条件的金属矿山资源，越来越多的新技术得到应用。现就膏体充填开采工艺进行研究。
关键词：金属矿山的充填研究应用开采；膏体充填开采工艺；工作面充填
引言：我国金属矿山资源储量丰富，但是其中的很大一部分受到地质条件的制约，整个金属矿物开采面临诸多困难。为了更好的满足新时期市场需求，我国开始探索这部分金属矿山资源的开采之路。充填法开采是开采技术的革命性创新，其独有的巷道开拓和采空区处理等方法使得积压金属矿山资源的开采成为可能。金属矿山膏体充填开采是充填开采技术的一部分，对其进行研究具有重要意义。
1膏体充填材料的现状
膏体充填材料的强稳定性使其抵抗分层、离析的能力较强，应用过程中即使在密闭的管道中静止数小时，也不会发生沉淀、分层、离析等现象，应用管道输送不易发生堵塞。膏体充填料浆的质量浓度高75%～82%，一些料浆在添加骨料后质量浓度可达到88%，而传统的低浓度充填料浆其质量浓度不超过65%。正是膏体浓度大，其屈服切应力及塑性黏度比较强，必须通过外力克服料浆自身的屈服应用才能流动。其在管道中的流动状态为结构柱塞流，在整个管道中进行整体平推运动，同一横截面上浆本流动速度为常数，浓度、流速基本不会发生改变，因此稳定性更高。膏体充填开采的料浆具有较强的可塑性，可保证料浆在管道输送过程中具有较强的抵抗变形能力，每个断面上的颗粒结构均可抵抗错位变形，虽然在通过管道的弯管、接头等部位是形状有所改变，但是其基本结构、成分等均未发生变化。膏体充填料浆不沉淀、不离析、不脱水，即使质量浓度较高也不会影响其可输送性。膏体料浆中包括细粒级物料，比如粉煤灰，使用这些物料作为骨料，可保证骨料粒径在35mm以下，大大降低了破碎充填骨料的材料加工成本。充填前无须进行复杂的隔离，也不用建设过滤排水设施，不仅不会影响采煤工作面的结构，而且充填水也不会对井下环境造成污染。而传统的水砂充填需要进行专门的过滤排水，并且排水过程中料浆中的固体颗粒可能会被带出，井下排水、清理沉淀等工作量也有所增加。
2金属矿山膏体充填开采技术应用的优势
2.1稳定性更强
充填开采技术的应用中充填材料的性质与充填开采作业的效果是具有直接关系的，膏体充填开采主要是使用矸石粉、粉煤灰、胶固料、矿井水等混合形成的膏体作为填充材料，通过膏体的凝结发挥出充填支撑的作用，膏体材料往往能够具有较强的稳定性，这对于防止分层、离析等问题的发生是具有着良好效果的。膏体充填材料的强稳定性与其充填料浆的高浓度是有很大关系的，传统充填技术中所使用的充填料浆浓度最高只能达到65%，普遍属于低浓度充填料浆，而膏体充填开采技术中所使用的充填料浆的质量浓度一般都可达到75%-82%的水平，如配合骨料的使用甚至可达到88%，高质量浓度也赋予了膏体充填材料较强的屈服切应力和塑性粘度，在同一横截面上浆体流动速度为常数，浓度、流速基本不会发生改变，因此稳定性更高。
2.2抗错位变形能力更强
充填材料的可塑性对于其错位变形的抵抗能力有着较大的影响，而膏体充填开采技术中应用的膏体充填材料质量浓度高，可塑性也较传统的充填材料更强，在实际的施工应用中既能够保证充填料的有效输送，同时也能够保证管输过程中在管道弯曲、连接部位发生变形后不影响料浆的结构、成分及性质，也不会因此导致料浆沉淀、离析、脱水等问题的发生，这也就大大减少了管输过程中对材料的不利影响因素的产生，保证了充填施工的整体效果。
3金属矿山膏体充填工艺研究
3.1材料准备
金属矿山膏体充填开采工艺所使用的材料种类主要有、粉煤灰、城市固体垃圾、工业废弃物等，这些材料所具有的价值偏低，只需经过简单少筛选或是破碎处理即可入料仓备用。需要特别注意的是，为了节省胶结料，可以对粉煤灰进行机械磨细和碱性激发等处理，充分激发其化学活性。
3.2配料制浆
在制作膏体充填开采工艺实施中所需的浆体时，只需掺入少量的胶结料即可，具体可以依据一般混凝土的制作标准，实现最好浓度设计，对各类原料的配比进行合理的设计，并进行均匀混合，使充填浆体具有良好的流动性和凝结固化性能。在实际制浆的过程中，首先，要将充填料浆的重量浓度控制在0.5%以内，物料称量的误差控制在2%以内，这样可以保障浆体的流动性。这要求工作人员在进行物料称量时，必须使其保持在静态条件下，同时配备高温定性和高精度的称重传感器。其次，很多情况下，由于成本有限，无法对充填材料进行脱泥、脱水等处理，因此充填材料的含泥量和含水量经常出现大幅度的波动，对此，工作人员必须要做好相关材料质量变化情况的快速测定，在此基础上对设计配合比进行适当的调整，保障浆体的性能可以达到具体使用要求。最后，在混合料搅拌时，最好采用周期式混凝土搅拌机，对加料、搅拌以及出料的周期进行合理控制，以此实现制浆质量的提升。
3.3管道泵送
对于制作完成的浆料，采用混凝土泵加压管道输送的方法送至采空区域，浆料输送的具体流程如下：将浆料倒入缓冲斗，在其自重的作用下向充填泵进料斗加料，之后利用充填泵加压将浆料通过充填管，经过充填钻孔下井直接输送到充填工作面。在充填作业中，可以通过液压转换阀对充填顺序进行控制。在这一环节，工作人员应该综合分析充填能力、充填管线长度、浆料特性等多个方面的内容合理选择充填泵和充填管，将浆料在充填管中流动的速度控制在合理的范围内，这样可以有效的降低充填管道所受到的磨损，同时也能够满足长距离输送条件下对泵送压力的要求。通常情况下，流速控制在0.7~1.0m/s范围内。
3.4工作面充填
在金属矿山膏体充填开采工艺中，工作面充填的具体步骤如下：首先，对膏体充填系统进行检查，保障设备完好、管道充满清水，为后续充填作业的开展做好铺垫。其次，浆推水。在浆料输送之前，要预先利用清管器在管道中装入清洗球，开启充填泵，将清洗球之前的清水排出，直到清洗球排出管外，即可利用液压转换阀使浆料经过工作面充填管路充入待充填空间。再次，轮流充填。在将浆料充入待充填空间时，应该根据浆料可泵时间以及浆体充满程度设定一定的时间间隔，进行轮流充填，直到完成充填作业。
结语：综上所述，加强对金属矿山膏体充填开采工艺的研究分析，对于其良好开采效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重金属矿山膏体充填开采具体实施措施与方法的科学性。
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