采矿工程中充填采矿技术的应用

摘要：充填采矿技术作为采矿工程中常用技术之一，能够满足深层矿产资源的开采要求，回采作业时，充填采空区，可保证开采区域结构稳固，为开采作业创设安全条件，提高矿区采矿率。充填采矿技术主要包括削壁充填采矿技术、分段充填采矿技术、上向分层充填采矿技术和下向分层充填采矿技术等，实际运用时，应以保护环境为前提，以安全生产为基础，根据采矿工程实际，设计合理的填充系统，并按照不同技术类型的应用要求，实现规范有序施工作业，同时，应重视对各种注意事项的控制与管理，不断优化技术工艺，提升技术的先进性与完善性，为采矿工程质量提供技术保障。

关键词：采矿工程  充填采矿技术  充填材料  安全采矿

Application of Filling Mining Technology in Mining Engineering

WANG Xinxu

（Qitaihe coal production safety administration， Qitaihe， Heilongjiang Province， 154600 China）

Abstract： As one of the commonly used technologies in mining engineering， backfill mining technology can meet the mining requirements of deep mineral resources. During the mining operation， filling the goaf can ensure the stable structure of the mining area， create safe conditions for mining operations， and improve the mining rate of the mining area. Backfill mining technology mainly includes wall-cutting backfill mining technology， segmental backfill mining technology， upward layered backfill mining technology and downward layered backfill mining technology. According to the actual mining engineering， formulate a reasonable filling system， and realize standardized and orderly construction operations according to the application requirements of different types of technologies. It provides technical guarantee for the quality of mining engineering.

Key Words： Mining engineering; Filling mining technology; Filling material; Safe mining

煤礦开采频次和力度持续加强，易开采区域中矿产资源量逐渐下降，其主要存在于地表浅层区域，为满足社会日益增长的煤炭需求，深层开采工程规模扩大，开展难度提升，环境条件也更加复杂。为保障煤矿资源快速高效开展，应注重新技术引进，充填采矿技术应用可保护开采区域环境、降低投入成本、提升采矿质量，同时可以稳定地层，实现安全开采作业，与传统技术相比优势显著。面对复杂的开采条件，加强对充填采矿技术这类新型技术的研究与分析，具有现实意义，本文主要对采矿工程中充填技术的应用进行了探究。

1 充填采矿技术分析

充填采矿技术，是采用开采与填充同步进行的方式，在落矿和搬运作业期间，使用专门材料充填采空区，稳定该区域地层结构，以免塌陷，为井下作业提供安全环境。充填处理可增强采空区承力能力，支护周围岩层，为上层分层开采提供有力支撑，在岩层结构不稳定、开采条件复杂、稀有金属矿床和地表保护要求高的开采区域较为适用。这一技术方法实际应用中，矿产资源回收能力很强，还可对开采地层周围环境、地表环境进行保护，基于多种先进材料、技术、设备的充填采矿法，适用范围更加广泛，采矿水平持续增强，在有色金属、贵重金属矿产开采中得到良好应用。在矿产资源日益短缺、价格持续增长的形势下，充填采矿法凭借其低成本优势在该领域得到了大规模运用，是许多矿产资源开采中首选技术

2 充填采矿技术应用原则

2.1 保护环境是前提

充填采矿技术在正式使用前，需分析整个采矿工作环境条件，做好全面调研，将可持续发展理念与技术应用理念相结合，注重矿区环境保护，将其作为采矿工程开展前提。了解和掌握该区域地表环境和地势条件，对多种影响因素综合分析，找到不同环境之间的联系，以此为依据选择适宜充填技术，降低对周围环境造成的影响，维护生态环境平稳定。充填材料在技术落实中必不可少，应结合充填需要，对材料使用进行合理规划，开采过程中注意对充填材料的整理，尽可能减少材料使用量，达到解决资源目的。采矿期间会产生较多可回收利用的资源，开采期间可安排专人进行回收管理，应用到有需求的地方，不能随意堆放在开采区域，以防污染环境，将环保体现在各个环节。

2.2 安全生产为基础

安全作业是采矿工程中第一要务，安全生产是充填采矿技术应用中应遵守的首要原则，实际开采时应将人员安全放在首位，在保障人员安全的基础上，挑选适宜技术开展进行充填处理。先了解作业区域环境情况，开展细致、全面的勘察工作，及时掌握地质条件，对危险因素进行排查，制定安全保护措施，优化充填采矿方法，避免技术应用不合理地对工作人员安全造成威胁，这是后续一系列工作稳定开展的前提。

2.3 设计合理充填系统

充填系统主要是对充填材料的用量进行计算、分析和管控，基于采矿工程开采实际，以充填量为基准，做好统筹规划工作。根据开采情况调节好矿采资源开采和采空区充填的关系，使二者保持平衡状态，通过全面分析和预测，了解地下矿产资源总体数量，合理采矿工程实施阶段具体采矿数量，保证充填资源与矿产资源采出量一致。充填系统能够对采矿工程开采量和充填资源的使用量进行把控，不仅会出现矿产资源浪费现象，也可以保障采空区区域的安全稳定。

3 充填采矿技术在采矿工程中的具体应用

3.1 削壁充填采矿技术的应用

3.1.1 技术应用流程

削壁充填采矿常用于矿体厚度小的矿山，实际作业中采用混凝土施工方式设置承重底柱，该矿山开展区域受条件制约，无法预留间柱。上层回采工作开展时，按照先矿石后岩石的顺序进行开采，提前做好垫层铺设，垫层在填充物表面，与填充物共同作业，为落矿提供有利条件，常用草袋、胶皮进行垫层铺设。爆破采矿处理时，先选择合适区域，确定炮眼位置，一般深度为1m左右，该阶段需依靠电耙完成，出矿后爆破岩层，而后选择适宜充填材料填补采空区，充填时应根据采矿需要，提前留好足够的作业空间，便于矿产资源开采。整个采矿工程操作时，需按照上述流程反复操作，直至完成该区域开采任务。

3.1.2 爆破处理要求

采矿爆破具有一定危险性，为做好这项工作，还需规范操作流程，进行科学爆破处理。爆破矿体时，选定爆破点后使用小直径钎头设备进行爆破孔钻点，孔深应超过1m，控制在1.5m内，孔距则控制在0.5m左右，炸药采用间隔放置方式;爆破岩体时，先了解回采空间具体情况，尽可能地将这一空间控制在最小范围，若矿体出现较大倾斜，回采空间应超过0.8m;爆破后，散落的矿石应及时收集，运输到指定区域，根据实际情况选择合适运输方式，常用人工运输或电耙运输。若回采空间超过1.2m，则可使用电动铲运输，这种运输方式方便、迅速;为强化填充材料整体承载能力，会设置混凝土垫层，使填充区域不会受到崩落矿石的影响。

3.2 分段充填采矿技术的应用

3.2.1 技术工序流程

分段充填采矿法，主要将采矿区域划分成若干段，实现分段处理，一般用于况下作业面积不较大的矿床，结合作业能力进行科学分割，确保采矿面规划合理。按照矩形方式进行矿面分割，而后开采和填充，每个矩形单元回采作业完成后，一次性充填处理能够实现与其他区域开采、充填同步进行，整体工作效率比较高。分段充填采矿能够对不稳定区域及时充填，促进回采作业顺利进行。

3.2.2 技术应用实践

以某矿区工作实际开采情况为例，采矿中主要采用使用分段充填采矿技术，将作业段划分成多个小段，由于每个作业段之间的高度需控制在相似范围，该采矿工程不同段之间的高度差在10m以内，而后按照操作流程落实开采工作，确定参数标准，制定相关规定。为促进回采和充填作业的同步开展，则需提前在井下作业面进行凿岩施工，并将矿石及时运送至地上。该工程中主要采用电动铲运输方式，可减少工作量，减轻工作人员压力，在短时间内完成矿石运输。采矿作业结束后，及时进行填充处理，主要使用胶结物填充，顶板部位充填使用推卸式铲运机设备，全过程机械化水平高，整体生产效益可得到保障[1-2]。

3.3 上向分层充填采矿技术的应用

该技术又称为干式充填法，解决采矿工程作业特点，自上向下采用分层作业方式，逐层完成矿产资源开采，每层采矿结束后都会立即充填。实际操作时，在下作业区域设置行人井和排水井及放矿井，为各项工作开展提供充足作业空间。通常情况下，这一充填技术落实阶段，通常会采用沿走向和切走向形式布置矿块，沿着施工走向设置矿块主要用于开采区岩层和矿石相对稳定的环境下，矿体整体厚度应小于15m，这种作业条件下沿走向进行矿块布设，可促进充填采矿顺利完善。沿着矿块切走向布设形式更加适用于结构稳定性相对较差的采矿区域，矿体厚度在50m以上，实际作业时会在与矿体垂直方向设置双排矿房，内部沿着矿体走向设置纵向矿柱，便于上向分层充填采矿技术规范运用。

3.4 下向分层充填采矿技术的应用

下向分层充填采矿技术对矿体稳定性要求不严，即使在较差的稳定性环境中也能够发挥良好效果。通常在实际采矿前会做好区域地质调研工作，了解采矿区域稳定性情况，一般会应用于整体稳定性极差的采矿工程，按照具体施工操作流程规范化完成封层施工作业。回采作业时，确定矿体位置后，会在作业面上设运输井、天井和矿石溜井等，运输井主要进行充填材料运输，从地表运输到采空区;天井主要进行材料、矿产资源和工作人员的提升与下放;矿石溜井可将上部矿石运输到矿内巷道。实际采用这种充填采矿技术，施工操作顺序为从下往上，回采作业后及时充填，矿下作业面中的不同工作井应相互联通，并将切割巷道位置作为整个结构分区的起始点，为提升采矿期间安全性，需在分层填充物上方设置垫层，构筑胶结顶[3-5]。

4 采矿工程中充填采矿技术注意事项

充填采矿技术在采矿工程中得到了大规模运用，在多种类型矿区资源开采中都可获得良好应用效果，但实际操作中也有较多的注意事项，充填材料是关系到充填技术应用效果的关键，应根据采矿区域环境条件，选择适宜充填材料，并及时运输到采空区，为下一阶段矿产资源开采提供保障。虽然当前矿产资源开采中应用的机械设备数量增多，但机械化水平仍需进一步提升，所以许多工作需依靠人工完成，要注重对工作人员的安全管理，将安全作业放在重要位置，充分考虑到影响人身安全的各种因素，提前制定防范措施，對于材料、设备等都要进行严格把控，以免埋下安全隐患。充填采矿技术在具体应用中，应掌握不同技术方式的工艺流程和技术原理，对于深层作业应保证技术应用的规范性，充分结合环境条件和采矿要求，选择合适的充填采矿技术，切实发挥不同技术的应用优势，满足采矿工程开展要求。

5 充填采矿技术在采矿工程中的应用前景

在现代科学技术飞速发展的支持下，充填采矿技术也逐渐趋于成熟，以往技术存在的不足得到了明显改善，是目前采矿工作中的一项常用技术，也是核心技术种类之一，能满足不同作业环境下的采矿要求，为整个作业流程的安全稳定提供了技术保障，还提高了矿产资源的开采质量和效率，整体经济效益比较高，促进了行业整体发展。充填采矿技术在应用时要做到与时俱进，跟随科技发展脚步持续更新，不断提升技术水平，及时改进与完善工作中一系列问题，并做好问题的总结、整理工作，归纳技术经验，优化解决方案，有效控制各类问题的发生率，同时也能够为后续技术更新提供可靠的依据。这一技术在采矿工程中的应用前景较为广阔，为进一步提升技术效果，可从技术设备着手，基于传统工具设备引入先进技术，实现操作过程的机械化和自动化作业，利用数字技术和信息技术构建智能化管理系统，对采矿过程进行动态监控管理，实现合理调度，以此强化技术水平，保障矿产资产开采质量[6-7]。

6 结语

综上所述，充填采矿技术是当前采矿行业中的主力技术，实际应用期间可稳定围岩结构，降低对周围环境造成的影响，技术应用中的综合效益很高。由于矿产开采规模比较大，涉及多项作业，历时比较久，随着作业项目的持续推进，采矿深度也逐增加，对开采技术要求更为严格，充填采矿技术正式使用时，需了解具体标准和操作规范，立足于采矿工程实际，制订科学、合理的采矿方案，充分发挥充填采矿技术优势。同时，在现有技术的基础上，还应加强新型采矿技术的研发与应用，将现代化发展理念融入其中，从可持续发展角度出发，保障采矿工作的工程效益和生态效益。

参考文献

[1] 王建新.充填采矿技术在采礦中的应用及存在的问题[J].中国石油和化工标准与质量，2019，39（17）：247-248.

[2] 贾龙梅.试析充填采矿技术在采矿中的标准[J].中国石油和化工标准与质量，2019，39（15）：183-184.

[3] 王占军，吴晓军，梁建飞.充填采矿技术应用发展及存在问题研究[J].中国设备工程，2021（16）：255-256.

[4] 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（8）：80-82.

[5] 郭潇潇.充填采矿技术在采矿工程中的应用研究[J].当代化工研究，2021（3）：2.

[6] 王清秋.铁路下伏煤层群采空区岩体工程地质特性及稳定评价研究[D].成都：成都理工大学，2021.

[7] 李程.深部地质地球化学三维定量矿产预测方法研究[D].成都：成都理工大学，2021.

作者简介：王欣旭（1988—），男，大专，工程师，研究方向为煤矿开采。 DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2201-5640-5960 中图分类号：TD353