探讨充填采矿技术在采矿中的应用与相关问题张驰--中国期刊网

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探讨充填采矿技术在采矿中的应用与相关问题张驰

发表时间：2020/11/2 来源：《基层建设》2020年第21期作者：张驰

[导读] 摘要：经济发展与环境保护并轨而行是未来发展的必然趋势。

        陕西陕煤黄陵矿业公司一号煤矿陕西延安 727307
        摘要：经济发展与环境保护并轨而行是未来发展的必然趋势。传统采矿对矿区周围生态造成很大破坏，充填采矿技术以提高采矿质量、减免矿区地面下陷、压缩采矿成本等优势逐渐受到采矿业青睐，但是充填采矿技术有其应用的基本原则，在实际应用中如不能履行仍会面临各种问题，本文着重介绍充填采矿的技术及应用基本原则，分析当下煤炭采矿业普遍存在的问题，并针对问题的解决提出建议。
        关键词：充填采矿技术；应用；问题探讨
        1.充填采矿技术概述
        1.1充填采矿技术定义
        在采矿工作进行时，随着进度推进，选用恰当的充填原料对采空的矿区进行充填，从而控制地表预防移动或坍塌、在采空区人工充填成块保护矿房或矿块的一种采矿技术。该技术应用广泛，多适用于地下开采围岩层不稳定的矿区，或者是在开采品位较高的稀缺或贵重矿石，或者所开采的矿体在采空区容易发生自燃时适宜采用本技术。同时，该技术也是能够有效控制地表压力的技术措施之一，目前在我矿厂应用广泛。
        1.2应用充填采矿技术的必要性
        (1)矿产资源稀缺:我国幅员辽阔，物产矿产资源丰富，占据世界第三，然而我国是人口大国，人均占有量则排在世界85位以后。据统计，以目前开产量不变为前提，我国现有45种重要资源中在未来5年内将出现将近一半出现短缺现象。矿产资源为非再生资源，因此，最大限度保存资源和提高开采效率，降低开采过程中的无端浪费势在必行。传统的矿山企业技术地下，采矿方式老旧且对环境有较严重的污染，应用充填采矿技术可以有效提高采矿效率，一定角度来说也是节约了矿产资源。
        (2)环境污染日益严重:在过去一段时间，我国经济突飞猛进，人们对环保没有足够的重视，使得大量矿产资源开采后对当地生态环境造成非常严重的破坏，很多山脉、树木遭到毁坏，地表塌陷，许多动物失去自己的家园，甚至整个地区因为植被遭到破坏都会出现雾霾、沙尘暴等恶劣气候，给国家环境保护方面带来较大不便。目前，随着生活水平提升及环境恶化程度加重，人们对环境保护的意识逐渐增强，如何做到经济发展开采矿物和环境保护齐头并进是长远发展必须面对思考的问题，所以，充填采矿技术作为环保的技术手段被广泛应用也就很有必要。
        2.充填采矿技术在采矿中的应用
        2.1充填采矿技术类型
        2.1.1上向分层充填技术
        上向分层充填技术即为严格按照垂直高度对矿块进行划分，划分标准可以是水平的，也可以是倾斜的，但必须遵循从下往上的回采顺序。特别是在采完一个分层时，应及时地做好充填工作，并在充填体内顺路布设放矿溜井与行人天井，其也具有一定的泄水作用。上向分层充填技术适用于围岩稳定性差，但是矿石十分稳固的矿体，若是在实际应用中遭遇围岩与矿石稳定性均较差的现象，则可以采取微倾斜进路回采的方式，其倾角应控制在7～10°之间，从而保证水力充填或是交接充填的材料可以实现自流接顶；若是矿石处于中等稳固的状态，则也可以通过锚杆，对顶板矿石进行加固处理。
        2.1.2下向分层充填技术
        下向分层充填技术属于回采矿柱的方法，其主要适用围岩和矿石稳定性均十分差的矿体。下向分层充填的施工顺序是从上往下的，其在回采过程中，需水平或是倾斜分层布置，倾斜的角度应保持在10～15°之间，顶、底柱均不保留。在整个的回采过程中，需做好溜井、充填、行人天井的设置工作，利用溜井将矿石运至下部的运输巷道；利用充填天井将上部运输巷道中的充填材料运到采场。
        2.1.3削壁充填技术
        削壁充填技术适用于薄、极薄矿层，其有利于降低贫化率。削壁充填技术的实际应用过程中，需要崩落上、下盘围岩，从而保证回采工业面安全。

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通常情况下，围岩和矿石是分次崩下的，并将崩落的围岩作为充填材料充分利用。值得注意的是，为了避免矿粉混杂在充填材料内，必须在崩矿之前做好相应的防护措施，即在充填物上铺设隔离物。此外，围岩的崩落量需要适度，可以填满采空区即可。
        2.1.4方框支架充填技术
        方框支架充填技术主要适用于矿石、围岩稳定性均较差，不规则、高价的矿体，其抓哟是利用方框支架、充填料支撑采空区，确保回采作业的安全。在实际作业过程中，崩落的矿石的体积应与方框体积一样（大约是1.5m×1.5m×2m），注意需及时布置方框支护顶板，并在方框中填充充填材料。溜井、行人通风天井均布置在方框内，矿石可进行手选，废石直接作为填充料使用。
        2.2充填系统的实际应用流程
        ①把尾砂放入沉淀池做沉淀处理，并利用天车供给料斗，利用料斗下的振动给料机向皮带机输送，最终到达强力搅拌机，皮带机中具有动态称重传感器，其能够实现动态称重，并输送至中央控制室记录；②水泥、粉煤灰需要分别利用水泥仓下螺旋输送机、粉煤灰仓下螺旋输送机进行输送，同样到达强力搅拌机内。螺旋输送机也会将相应的重量数据传送给中央控制室进行记录，供水系统则是在通过电磁流量计进行计量之后，把水输送给强力搅拌机；③所有的材料到达强力搅拌机之后，经过混合得到高浓度浆液，并开展活化搅拌工作，输送到充填工业泵料斗之中，然后利用工业泵输送到工作面，开展充填工作。
        3.充填采矿技术在采矿中存在的问题及其解决方法
        3.1施工难度大
        充填采矿技术的应施工难度较大，例如，在采用分层充填采矿技术时，其整个施工工序十分复杂，主要有凿岩爆破、出矿、充填以及护顶等，在一个循环完成之后，方可进入下一层的施工，因此施工效率并不高，矿块生产能力较低，而成本较高。此外，在传统的分层充填采矿过程中，必须要预留大量矿柱，从而提高矿体上、下盘以及采场顶板的稳定性。但是，在回采作业过程中，因为地压破坏、爆破损伤等，导致矿柱安全性降低，不利于后期回收。同时，因为充填中接顶不好等问题，导致矿山开采不够安全。对于上述等问题，必须做好一些技术革新工作。
        3.2间矿柱回采困难
        因为目前我国使用充填采矿技术的矿山中，存在大量顶底柱未进行开采，对此，应建造相应的人工底柱，替代矿石底柱。在实际回采作业中，应遵循“强采强出、偶数采场先采”的方式进行开采，超前基数采场需超过两个分层，进行间隔回采，注意在充填前，需提高品位较高点、间柱的回收率。在回收完顶柱后，可适当采取人工接顶、砂泉加压接顶等措施，具体需根据实际而定。
        3.3采场顶板管理难度大
        在矿山的开采过程中，难免会遭遇围岩不稳等问题，对此必然会导致工作面顶板管理难度大大增加。当岩石构造相同时，工作面顶板暴露的时间越长，则顶板冒落等事故出现率越高。因此，尽可能地减少顶板暴露时间，必须合理控制采场一个作业循环时间，做好顶板石处理；此外，除了可以在进行充填施工之前增加2～3个点柱，还可以将低品位矿体作为点柱，或通过锚杆对不稳定区域进行加固处理。
        结语
        充填采矿技术不仅具有矿石发生贫化概率较低、采场围岩稳固性较高、回踩工作操作简单等优势，而且，对绿色开采、无废开采等目标的实现具有重要的促进作用。与此同时，由于矿山开采工作短期内实在无法完成，需要较长的时间，因此，当开采矿床的深度越来越深、面积逐渐增加时，对充填采矿技术具有的质量和要求都会同时提高。所以，只有将充填采矿技术存在的问题逐一解决，不断完善填充装备、工艺、材料、系统，才能将充填采矿技术具有的作用和价值充分挖掘出来，有效实现安全、高效开采的目标。
        参考文献
        [1]赵传卿,胡乃联.充填胶凝材料的发展与应用[J].黄金,2018,29(1):25-29.
        [2]谢道晖,张承荣,张金龙,等.武山铜矿充填采矿若干技术问题探讨[J].有色金属科学与工程,2017,24(1):32-34