充填采矿法的采矿和地质

■薛文海

（华北有色工程勘察院有限公司河北石家庄050000）

充填采矿法的采矿和地质

■薛文海

（华北有色工程勘察院有限公司河北石家庄050000）

介绍了充填采矿法的分类特点，进行干式充填和水砂充填对比，提出了充填采矿法应该向高浓度管道自流胶结充填发展，并介绍充填采矿法在实际采矿中的应用，总结了充填采矿法的地质适用条件。

充填采矿分类应用地质

1　背景

近年来我国地质采矿业的发展趋势日渐火爆，与地质采矿开发配套的专业技术与体制也随之发展与进步，其中充填采矿法便是地质采矿工程中最重要的一部分。与其他采矿方法相比，充填采矿法有提高矿石回采率、减少矿石贫化率、充分利用现有资源、有效地控制地压和地表塌陷、优化矿区周围环境、防止内因火灾和“三下开采”等显著特点。而且充填采矿在改进和完善现有技术的基础上，又有新的进步，在充填料制备、输送技术、充填材料开发和充填回采工艺技术等方面均有了长足的发展，加之井下无轨自行设备的广泛应用，充填采矿目前已成为一种高效的开采方法。

2　充填采矿法的分类

充填采矿法依据充填材料的不同可分为:干式充填法；水砂充填法；胶结充填法。下面简单的介绍几种充填采矿法

2.1干式充填法

干式充填采矿法用矿车、风力或其它机械输送干充填料充填采空区，也是充填采矿技术最早采用的方法。20世纪50年代，我国有色金属矿山50%以上使用干式充填采矿法，用此法采出的矿石占总矿石量的1/3之多。随着充填技术的发展，干式充填法因工艺繁杂，劳动力需求大，作业成本高，采场充填时间长，矿石贫化率高，生产率低，采场充填时不能进行回采等缺点，已不能满足“三强”（强采、强出、强充）采矿生产的需要。因而，国内干式充填法所占比重逐年下降。但能适应矿体产状复杂变化矿区，因此至今仍有矿山使用此法。

2.2水砂充填法

利用砂浆泵或自流方式，将选厂尾砂、冶炼场炉渣、碎石砂石等固液两相浆体输送到井下，作为充填料来充填采空区。我国的水砂充填工艺从20世纪60年代开始采用，1965年首次采用了尾砂水力充填采空区工艺，有效地减缓了地表下沉，取得了较好的效果；70年代一些矿山都先后成功应用了尾砂水力充填工艺；进入80年代后，分级尾砂充填工艺与技术应用更加广泛。

水砂充填一般要求构筑专门的护壁和隔墙，但是我国水砂充填多数采用敞开式混料沟方式混料，造成水砂比过大，混料不匀，质量难以控制。加上水砂充填工艺较为复杂，从采场渗出的泥水污染巷道、水沟和水仓，清理工作量大、排水费用高、充填量小，对回采的安全问题和充填体压缩沉降均未很好解决。因此，充填体强度一般不高，不能从根本上阻止岩石移动，使其应用范围受到很大限制，发展胶结充填已成为当今的必然趋势。

2.3胶结充填法

胶结充填法一般采用以碎石、河砂或尾砂或戈壁集料为骨料（间或掺入块石），与水泥或石灰类胶结材料经拌合形成浆体或膏体，以管道泵送或重力自流方式输送到充填区的充填。与水砂充填相比，胶结充填的充填料强度大，充填速度快，充填量大，工艺简单。随着材料科学的发展，目前胶结材料类型、品种多样，加上掺合料的多样化，使胶体、浆体或膏体的成份愈加复杂和多样，再加上浆体泵送工艺的发展，使胶结充填出现了空前的繁荣局面。

3　充填采矿法在工作中的具体应用

3.1根据充填采矿法能够进行采矿工程的布置

在地质开矿的工程开启前夕，要对开采矿区所在地点的地形及地貌进行勘探，对当地的岩层及水文情况也要做到了解与把握，对地质的特殊问题要进行避免与修正，还要对开矿的图纸规划及进程进行规划与管理，保证充填采矿法在地质开矿中应用的有条不紊，为地质开矿的顺利进行打下坚实的基础。对于地质采矿业来说，一份好的开矿规划是完美采矿的基础，在进行开采前的规划有利于地质开矿的顺利进行，对充填采矿法的投入生产也有着一定的帮助。

3.2充填采矿法的应用有利于规划矿区的不同矿产

对于我国的开采矿区，同样的一个矿区可能会出现好几种矿床及矿产，这样的矿产规律使得采矿人员在找矿的过程中对矿区的开发更加深入，而充填采矿法的应用能够对不同矿产进行最大程度的规划，对不同矿产的矿床开发让地质采矿充满了未知性，通过充填采矿法中的分层采矿法能够对不同矿产的不同层次进行了解。

3.3充填采矿法对于矿区的运输道路有着相当的作用

在矿区开采中，需要开辟运输道路，为矿区的开采提供方便，而通过充填采矿法，能够对矿区的上下布置进行切割，提高整个矿区的运输水平，根据矿区的地形能够开辟出最优化的矿区运输道路，对我国的矿区开采有着至关重要的作用。

4　适用的地质矿体

4.1地表不允许塌陷

例如在建筑物或者构筑物下采矿或者水体下采矿。充填采矿法在采矿作业完成后，将采空区用废石或者混合料胶结填充，有效地控制了地压，防止了地表塌陷。成功的案例有1864年在美国宾夕法尼亚的一个煤矿对采空区进行了第一次水砂充填试验，以保护一座教堂的基础安全。

4.2矿产价值较高的矿体

充填采矿法回收率较高，因此适合开采如金矿、铜矿、镍矿等价值较高的矿体。例如我国金川集团的镍矿，招远金矿等就采用了胶结充填采矿。

4.3岩石比较破碎的矿体

近些年发展起来的胶结充填采矿是用废石或者河沙、尾砂等与胶结剂混合，制成类似于膏体的充填浆体，充填到采空区，人可以在充填体下作业，提高了作业的安全性。如陕西煎茶岭镍业有限公司就采用了高浓度胶结充填，人在充填体下部作业，有效地提高了作业的安全性。

4.4埋藏较深，变化大的矿体

埋藏较深的矿体，在开挖后会出现局部岩爆现象，用充填浆体及时充填到采空区，能有效地控制原岩应力，防止岩爆现象。一些贵金属矿床，其走向和倾向变化大，矿脉时宽时窄，充填采矿法的采场可大可小，同时能提供作业平台或者安全顶底板，很适合这样的矿体。当矿体埋藏较深，地应力较大时，充填采矿法就能发挥其优势。

5　总结

随着科学技术的进步，充填法采矿已成为高效采矿方法之一，加上充填采矿法的许多复杂的工艺实现了机械化和自动化，运用起来变得日益简单。随着今后开采深度的日益加大，充填法在一些尚未开发的难采矿体将得以采用。因此，充填采矿法必将成为地下矿床开采中一种最主要的采矿方法。

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F416.1［文献码］ B

1000-405X（2016）-8-45-1