全尾砂胶结充填技术在金属矿山的应用

阿其图，樊懂斌

（新巴尔虎右旗荣达矿业有限责任公司，内蒙古 新巴尔虎右旗 021300）

在我国矿山中，普遍存在着采空区，从而使得部分矿山开采中出现条件恶化的现象，最终使得该区域的矿柱频繁出现变形等情况，对周边环境也带来了一定的破坏。同时对相邻区域的矿石开采作业与巷道维护带来了地压的影响[1]。

尤其是在进行空场法作业开采时，多使用剩下的矿柱来对其进行有效的支撑，并没有多方面的考虑，一旦随着时间的推移，随着环境与地质的变化矿柱则会出现不同程度的崩塌或者透水、地震等灾害，严重的甚至会导致部分区域地表凹陷、房屋陷落等情况，后果不可预估。本文主要对全尾砂胶结充填技术的现状进行有效的分析，探讨其在金属矿山的应用，为后期研究给予有效的参考依据。

1 全尾砂胶结充填技术的现状

1.1 应用现状

由于我国对金属矿山的开采技术多使用空场法与崩落法以及充填采矿法等方式，其中只有百分之十的矿产采用充填采矿技术，该技术通过使用尾矿对其进行充填采空区。近年来，伴随着社会的不断发展与绿色矿山建设的提议，有效提升资源的综合使用率与环境保护、节能减排等，现已成为我国人民群众推动科学发展的重要模式，而全尾砂胶结充填技术在这方面具有较高的优势。全尾砂胶结充填技术主要是近年来新研发的一种比较新颖且高效的充填方式，伴随着该技术的推广与使用，在矿山开采过程中能最大化的将尾矿资源进行合理的使用，以此来更好的降低了对环境的污染与土地、资源等浪费[2]。

由此可见，全尾砂胶结充填技术可以从最基础的方面来解决矿产资源在开采过程中带来的一系列问题，再者该技术还可以将矿产资源进行回收，充分促进了我国采矿工业和矿产资源、社会环境、生产安全等的协调发展，降低了开采过程中对水体与大气、土壤等带来的污染，更好的保护了该区域的地表生态环境，即节能又减排，提升了人们的生活环境与财产的安全，还可以提升企业矿产开采的经济收益。

1.2 与传统技术相对比

全尾砂胶结充填技术与传统的分级尾砂充填技术相比较，前者有效的将尾砂进行了科学合理的使用，最大化的降低了尾矿库与尾砂的运输，缩短了企业投资的经济成本，又为工程专业的填材料进行有效的补给。同时，胶结充填体在充填中具有较大的强度，后期在回采中可以起到间柱作用。

在经过时间的沉淀可对其进行回采，这样不仅可以降低矿产资源的贫化率与损失率。而传统的分级尾砂充填技术的尾砂充填损失率大约在百分之十五左右，其中年损失的矿柱矿量大约在2.5万吨左右，与之相比全尾砂胶结充填技术的年损失的矿柱矿量在6.8%左右，同时每年还可以回收金属量其价值在千万元之间，再者对其进行整体结构的充填不仅坚固，还可以为后期开采作业提供一个非常安全的作业环境[3]。

2 全尾砂胶结充填技术

全尾砂胶结充填技术在物理与胶体等化学原理作为基础条件，直接将尾砂浆通过浓密机或者是砂仓等进行有效的脱水、沉降，再由全尾砂对其比例进行调配，如水、水泥等使用高速活化与双轴叶片式等的搅拌机进行有效的搅拌，逐渐合成有效的胶结充填料，最后利用管道等方式将其作为充填料进行充填。胶凝材料主要由水泥、半水石膏、矿渣、脱硫石膏、生石灰等构成，同时还加入了一些减水剂，经联合搅拌可制作全尾砂胶结充填材料。近年来，伴随着不断深入的开采矿脉，目前管道的输送长度明显增加，其中高差难度与输送系统等更复杂化，所以在开采中系统的可靠性就显得尤为重要。

同时，由于管道输送系统具有较大的复杂性，所以在充填料浆管道输送系统设计时只依靠理论进行计算则会带来较大的误差。想要提高充填料的强度就要将充填料的浆浓度进行提高，一旦提升浓度则意味着输送难度就会加大，而浓度过低则会导致充填料出现离析等情况，由此可见，有效的控制填充料的浓度显得尤为重要。

相关实验表明，采用L 管试验表明，将浓度调配至60%～80%左右，灰砂的配置比在1：4，1:6，1:8，1:12；而浓度控制在70%左右，灰砂比在 1:8左右，且塌落度为二十厘米，以上数据基本上符合充填体强度的需求。针对不同的矿区采矿的需求浓度、灰砂比两者之间调节的比例不一样，经实验对比可知，优先选择胶结充填材料及灰砂进行有效的配比，可有效的满足填充的强度，确保稳定性。

3 全尾砂胶结充填矿山采空区

由于部分区域的矿产在经过开采后时常会留下采空区域，针对环境方面来说，为大自然留下了一大重要隐患，尤其是矿产开采后的尾矿砂，如不妥善安置，则对地表与周边环境带来非常严重的污染。同时，不规范的排放尾矿，很容易使得库容出现使用率低下的现象，这就为尾矿工程后期的排放带来一定的影响。对采空区充填尾矿使用尾矿进行填充是我国直接利用尾矿最好的方式之一。

对开采的矿区使用尾砂充填采空区，不仅可以有效的对采空区进行支撑，防止后期出现相关的地质灾害，还可以降低环境污染，有效的缓解库容不足的需求。再者，使用尾矿来进行充填料，其费用比较低。由于部分矿山地形差异比较大，无法对尾矿库进行合理的数值，因此将尾矿填入采空区具有非常重要的意义。

针对金属矿山的采空区，企业单位多采用管路手段进行填充，该填充方式多在于高浓度尾矿的制备、胶结材料的选择这两个方面，一般情况下对采空区填充，需要在进行封堵墙24h后方可进行，这样具有较强的抗压性。不同区域的采空区填充情况，需要根据各个区域的实际情况进行有效的填充，常规情况下矿房可进行三次充填，一是一次试充；二是预接顶充填；三是接顶充填。

4 结束语

由此可见，全尾砂胶结充填技术是近年来比较新颖的一项充填技术，在采空区的填充中本金可以降低尾矿对环境的污染，还可以缩短企业的投资成本，改善采空区的填充质量，降低生态环境的破坏。与传统的分级尾砂充填技术相比较，该技术在金属矿山开采中具有较大的优势，不仅促进了矿产资源的再次回采，还减少了当地的地质危害，提高了企业的经济效益，最终实现了固体废料的减量排放或零排放，避免固体废料对环境的污染。