尾砂胶结充填采矿法在金属非金属矿山的运用研究

孙可光，范允鑫，陆 星，乔富尚

（1.山东黄金矿业（玲珑）有限公司，山东 招远 265400；2.山东黄金集团蓬莱矿业有限公司，山东 蓬莱 265615）

充填采矿法是根据回采工作面推进情况，判断所需要充填材料的材质和使用量，并对于开采空间进行充填，这是回采工作的重要工序，其目的在于有效地控制地压情况。为了更好的节约成本，根据充填材料的材质和其输送方式，将其分为多种类别。其中尾砂胶结充填采矿法在金属非金属矿山中的开采应用范围较为广泛，这是因为尾砂胶结充填采矿法不仅可以就地处理选矿产生的尾砂，降低处理成本，而且还可以达到很好的回采效果，在矿山开采发展领域内有非常广阔的使用前景[1]。

1 尾砂胶结充填采矿法的优势

1.1 降低采矿支护成本

在尾砂胶结充填采矿法被普及以前，金属非金属矿区所采用的采矿方法一般是上向式废石充填法采矿，这种方法对于矿岩相对稳固、矿体厚度不大的环境比较适合，矿体的空间形态相对比较简单，但是如果当矿房顶板暴露面积超过100 平方米以上，制作人员需要制作混凝土隔墙、劳动强度很大，而且隔墙接顶比较困难，还需要大量的采矿支护成本，设备设施也可能因为一些突发状况而受到破坏，可能威胁作业人员的人身安全。尾砂胶结充填采矿法则不会出现这些问题，采矿成本大大降低，而且也减少了劳动量。

1.2 减少安全隐患

尾砂胶结充填采矿法的充填站布置采空区，从而保护了作业人员的安全，这是一种下向式充填采矿法，利用尾砂制备胶结材料，从而能够减少尾砂中化学物质对于环境的影响，可以起到绿色环保的目的，而且减少了尾砂堆放的体积和面积，减少了由于尾矿库所带来的安全隐患。尾砂胶结充填采矿法利用周围围岩支撑矿柱，对于相邻矿柱进行回采，其采切工程小，工作量不大，而且具有较强的灵活性，能够更好的保障矿区周围的围岩，适当的控制围岩移动的速度，这对于采矿区的说是做好安全保障工作的基础，不再沿用上向式废石充填法回采，可以使作业人员的人身安全和财产安全指数均有所上升。

2 尾砂胶结充填采矿法在金属非金属矿山的运用

2.1 采矿成本较低，充填强度高

尾砂胶结充填采矿法是在最早的充填采矿法基础上发展起的，早期人们都选择干式充填法，在露天采场所采到的井下废石等都被应用在矿区回采的步骤，通过不断的革新充填工艺，选择低价位、高强度的充填材料，能够提升采矿顺序，又降低了采矿的成本。尾砂充填则需要经过筛选和加工，更容易适应复杂的矿石构造特征，采用这种采矿法，充填的强度较高，能够适应复杂的矿石构造特征，整体强度分布不均衡，甚至可以适应结构疏松的矿石强度。尾砂胶结充填法采矿能够实现采空区外制备胶结充填料，可以实现长距离的管线输送，在管线连续输送时不会影响其他工作步骤，能够保证采矿作业的连续性，因此，采矿的成本较低，不需要反复停工，而且该方法采用的是尾砂制备胶结料，能够减少尾砂的浪费，也不必使用更多原材料成本，获得了非常良好的效果[2]。

2.2 可实现分级操作，适应实际地貌

尾砂胶结充填采矿法是一种比较常见的工艺，以金矿为例，在矿体顶板覆盖含水层，从而能够避开地表发生塌陷的可能，也能够更好的保护含水层，使其不被破坏。尾砂胶结充填法采矿使用分级别的尾砂为自己充填，利用充填骨料配合新型尾砂固结材料，可以使得充填用的胶结材料能够更加稳固，使用起来更加得心应手。使用采矿场的独特结构，结合目前最为新颖的回采工艺，实现向上分层的进路方式进行采矿，这样可以保证正常的开采，既能保证开采量，同时还能保证开采的安全，采用边开采边回填的方式，配合金矿内巷道的决定工作，在掘进的过程中进入回采环节时，要求充填达到需要的强度，从而对下一季度进行回采充填。采用尾砂胶结充填法进行循环回采，这个充填的过程是不断自我反复的，直到分层成功之后又进去下一层根据实际的开采地形地貌，实现充填循环。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。这个循环的充填过程，需要考虑金矿开采，场地的布置，开采场的布置和矿体厚度的设计，将直接影响到尾砂胶结充填法的可行性。一般而言，应该根据矿体的力学状况加以测定，为了使得尾砂胶结充填法能够开采的通路要求在完成进度回采之后，就应该做好关于充填的路线准备预留放水口，并且在充填管的计划作业位置加入进路口，并且均匀的放置充填管，使其位于充填材料进入中央的位置，在进行充电操作之后，保持记录的严格管控并记录充填记录，使得进料充填符合设计强度，分层进度完成充填任务。

2.3 实现矿体走向和充填采区布局

胶结充填指的是一种单浆胶结充填材料及其使用方法。胶结充填技术的出现和发展对于矿业的进步具有重要的推动作用。单浆胶结充填材料采用快硬硫铝酸盐水泥熟料作为基本胶凝活化材料，以生石灰为激发剂，掺加大量工业废渣经磨细制成。尾砂胶结充填采矿法，在设计分层充填回路的时候，要符合金矿实际的设计强度需求，每一段回采路径充满之后，分层工作进入和采矿联络，实现封闭充填，为了能够使下一分层的回采和充填工作进行得更为顺利，可以保持所有进入的严密和充填，做好节点工作，完成所有充填操作准备。尾矿胶结充填法在实施的过程中，充填的交集体符合设计强度，而且在回填进入的时候实现分层回填，对于开采联络投入实现封闭管理，再进入到下一层回采和充填时，实现分段落差充填的方法。这样做就可以使得走向和采矿区的布置更为合理，过滤的矿柱能够自下而上，形成菱形矿房，矿房中央可以设计成竖矿，向对间岩石进行分段处理。

金矿的矿体在发育时候可能会形成一些裂痕，此时要求尾砂胶结充填实现来回充填，进行分段矿房管理。充填体为了避免采空气暴露面积过大，避免顶板冒落和地表水体安全受到影响，可采用长锚锁护顶，设置支护结构后，再进行尾砂胶结充填，之所以要这样做是为了能够设置必要的防护，尤其是对于平向护顶进行支护设置，在防护的时候每排设置三根钢线，保持于晶矿矿体顶板的垂直，地段安全暴露面积不至于过大，使用金属网和支护结构对于回填的位置进行充填保护。另外实现矿体走向和充填采区的布局，将原有的充填回风井、充填联络道和采空区进行充填处置，回采时对于出矿的进入通路实行挡墙处理，在充填时可以分步做分段的完成，先进行垂直走向的布置，然后进行分段空场回采，并使用尾砂胶结充填[3-6]。

3 结论

综上所述，在金矿开采的过程中，使用尾砂胶结充填的方式，不会再有乱挖乱采的情况，尤其是在大规模进行大量采空区设置时，为了杜绝安全隐患，可以在地下开采时使用支护结构，尽量避免地表产生隐含的坍塌风险，尤其是对于整个巷道的安排，杜绝了费时长、费时过多的情况。随着我国大力提倡的可持续性发展战略，不断向矿区开采普及绿色环保理念，对于金属非金属矿山使用尾砂胶结充填采矿法，可以充分的利用现有的尾矿和废石料资源保护生态环境，保证安全生产，从而能够使得这种新型的充填开采方式为我国的矿石开采做出积极的贡献。