七台河宝泰隆矿业有限责任公司 黑龙江七台河 154600
摘要：我国已达到矿产资源消耗的顶峰，经历了深部岩石破裂等地质灾害，地面沉降和塌陷等生态和环境问题，产能和生产成本等技术和经济问题。在当前人们越来越关注自然环境的形势下，先进的采矿方法应成为采矿工程师的首选采矿方法。在开发矿产资源的过程中，会产生大量的固体废物，如果固体废物堆积在地面上，很容易造成严重的污染，并导致诸如滑坡和大坝倒塌的事故。因此，应该开发绿色采矿，而充填采矿技术是绿色采矿的主要支持技术。基于此，本文就充填采矿技术在采矿中的应用进行详细探究。
关键词：充填采矿；采矿；技术应用
1 引言
充填采矿技术具有提高采出率、维护采场安全以及满足环境需要等优点而在世界范围内得到广泛应用，经过多年的发展已逐渐成为绿色开采中不可替代的一部分。随着浅部资源的枯竭，越来越多的矿山进入深部开采阶段，然而深部开采面临高应力、高地温、高渗透压等挑战，需要采用与深部环境相适应的充填材料以及充填工艺。为了降低充填成本，并提高对大宗固体废弃物的处置效率，人们不断探索研发充填新材料以及革新充填采矿工艺。
2 充填采矿技术
充填采矿法是指伴随落矿、运搬及其他作业的同时，用充填料充填采空区的采矿方法。充填的目的是支护采空区两帮岩石，并为继续进行上面分层回采造成立足的底板。它适用于矿石和围岩不稳固，不允许有较大暴露面的矿床；地表需要保护的矿床；稀有贵金属或高品位的矿床；有自燃性的硫化矿床；赋存条件复杂的矿床等。由于充填采矿法能够最大限度地回收矿产资源，保护地下、地表环境，特别是近些年来，随着充填材料、充填工艺、管道输送装备和技术的不断进步，充填采矿法在有色金属矿山和贵重金属矿山得到了广泛应用[1]。随着充填成本的不断降低和矿产品价格的持续走高，充填法因其无可替代的优势，在煤矿、铁矿等传统上不宜采用充填法的矿山，应用比重也越来越大。
3 充填采矿技术在采矿中的应用
3.1 膏体填充采矿技术
作为矿产开采过程中运用到的主要采矿技术，其在运用的过程中表现出了较大的优势。这项技术在运用的过程中主要实现采矿过程中产生的废弃物的整合，同时将整合到的废弃物以重力式增压或者填充的方式填充到采空区，以此来有效避免矿产开采的过程中对于底板造成的破坏。此外，对废弃物资源进行整合能有效提高资源利用的效率和质量，同时进行采空区的填充也能有效保证开采过程中的安全性，保证矿产开采工作顺利推进。现阶段，随着科学技术的不断完善，二次膏体填充采矿技术也在进行研发，这项技术的运用是在传统采矿基础上实现的重大突破，其在使用的过程中省去了掘进送巷的流程，大大提高了技术运用的效率和质量。
3.2 方框支架充填采矿技术
箱式支护充填技术主要应用于不规则且昂贵的矿体以及矿石和围岩的稳定性差的地方，以确保采矿作业的安全性。在实际工作过程中，坍塌的矿石体积应等于方框的体积，注意及时放置方框支撑的顶板，并用填充物填充方框。降落伞和行人通风露台都放置在方框中，可以用手捡起矿石，而矿石直接用作填充物。
3.3 上向分层充填采矿技术
上向分层充填采矿技术也被称之为干式充填采矿技术，技术应用时，主要操作特征在于按照自下而上的开采原则完成矿产开采工作，即每次完成一层的开采工作，直接推进该开采层的充填作业流程。该项技术应用后，会在充填施工的同时，在矿下配置相匹配的行人井、排水井及放矿井。
一般而言，采矿工程施工中应用上向分层充填技术，在进行矿块布置形式的选择时，主要以两种为主，一种以沿着走向进行矿块布设施工，此种布设方式，比较适用于矿内本身的矿石及相连接的围岩稳定性较佳的采矿环境中，期间，此种方法比较适用于矿体厚度不超出15m的矿下作业条件[2]。另一种是沿着矿块切走向进行布设，其比较适用于矿石及相关联围岩本身的稳定性能较差的矿山中，此种方法比较适用于矿体厚度超出50m的矿下作业条件，在具体的布设工作开展中，需在矿内设置两排矿房，且要求矿房与矿体保持垂直方向关系，最后在矿房之内，按照矿体的走向预留出相应的纵向矿柱，促进上向分层充填施工技术应用。
3.4 下向分层充填采矿技术
下向分层填充技术属于返回矿柱的方法，主要适用于围岩和矿石稳定性极低的矿体。下向分层填充物的构造顺序从上到下进行。在停止过程中，它们必须水平或倾斜排列。倾斜角度应保持在10~150之间，并且顶柱和底柱都不保留。在整个停留期间，有必要安装溜井，填充物和行人天井。溜井用于将矿石运输到下部运输通道，而装填平台则用于将上部运输通道中的填充材料运输到停靠站。
3.5 载冷/蓄冷功能性充填技术
原岩散热是造成深井极端热环境的主要原因，并且随着开采深度的增加，原岩温度逐渐递增。为保障井下工作人员安全高效地开展工作，开采设备正常运行，降温成为深井开采必须解决的问题。载冷/蓄冷功能性充填是通过在充填材料中加入蓄存了冷量的相变物质，通过充填料浆输运系统将其送至井下，使其通过与采场间隔的隔板吸收采场热量，即通过地面或壁面辐射供冷的方式实现对采场降温。与传统井下降温方法相比较，载冷/蓄冷充填降温方法充分发挥了充填采矿的优势，利用采场与充填体空间位置始终相互毗邻的特点，省去了繁杂的井下水—水、水—空气换热环节、井下空调末端装置以及载冷介质输送系统，从而大幅缩减了降温系统初始投资与运行成本，经济与安全效益显著。
3.6 综合机械化固体填充技术
作为一种普遍运用到现代化矿井中的充填技术，这一技术在运用的过程中能实现将废弃物直接密实后进行填充，这一技术运用符合岩层的移动规律，而且在使用的过程中能够有效降低对周边环境造成的污染。这一技术的运用能有效解决填充过程中出现的空间约束问题，此外，这项技术有着较广的运用范围。综合机械化固体填充技术中会运用到输送系统，这里的输送系统主要指连续型的垂直向输送系统，其在运用的过程中能保证物料运输的安全性，保证运输工作的顺利推进。此外，综合机械化固体填充技术在运用的过程中还需要运用辅助动力机，这一设备在使用的过程中要注重保证填充固体的紧固性，从而有效保证开采工程的安全性和稳定性。
4 充填采矿技术在采矿中的应用发展
经过几十余年的发展和进步，现阶段充填采矿技术已经发展成为我国采矿工作开展过程中的核心技术种类，不仅为矿山开采企业的生产提供技术保障，同时对于企业的经济效益增长也起到了显著的促进作用。随着时代的发展和进步，充填采矿技术也需同步做好相应的技术更新工作，将实际采矿工作推进中所呈现出的问题一一提炼出并解决后，还需就出现的问题及解决方案进行综合性整理和规划，促使其形成矿产开采工程质量提升可借鉴的典型性资料。未来的充填采矿技术应用中，应该充分就现有的采矿运输设备进行研制，同时还应积极引进机械自动化的充填设备以及智能化的采矿调度运行监管系统，最终提升采矿智能水平。
5 结束语
采用充填开采技术后，不仅能够提高回采率，延长能源服务年限，而且可以处理矿井产生的煤矸石，实现矿井绿色开采。通过充填开采实践，解决了充填工作面采煤和充填效率低的问题，同时实现了单次大规模充填。为能源后续开展充填技术积累了宝贵经验，也为矿井实现绿色开采奠定了基础。
参考文献：
[1] 贾纪兵.充填采矿技术应用发展及存在问题研究[J].商品与质量，2019，000（020）：237.
[2] 张应超.充填采矿技术应用发展及存在问题研究[J].世界有色金属，2018，No.500（08）：98-100.