充填采矿技术在金属非金属矿山采矿工程中的应用策略研究

吴春烨

（福建海峡科化富兴建设工程有限公司，福建 永安 366000）

0 引言

随着社会经济转型发展，矿产行业在实际作业时既要保证采矿量能够满足社会发展需求，还要注重低碳环保理念来进行资源节约和提高利用率。这就需要对充填采矿技术进行深入研究，将其完美应用于金属非金属矿山中。金属非金属矿山是指除了煤矿、煤系硫铁矿等所有矿山。基于矿产类型涵盖广泛，在采矿技术应用上要保证充填采矿技术力度，通过对开采技术的深入分析来保证整体行业发展稳定，同时采矿企业要积极推广充填采矿技术，确保采矿作业良性运行。

1 充填采矿技术相关概述

1.1 充填采矿技术应用优势

充填采矿技术是当下金属非金属矿山开采的重要技术手段，因此要充分考量矿上实际情况，保证开采技术效率，以此维持开采工作价值。其应用优势：

1）保证开采安全。矿山开采工作随着矿山类型不同而存在不同危险性，所以要保证充填采矿技术的灵活运用，能够充分应对不同开采要求。在开采之前对矿山类型和实际矿产分布进行深入调查，以此保证开采工作顺利。最应注意的掘石围岩开采过程中会出现的坍塌现象，以先进的技术降低坍塌几率。

2）充分考虑环境问题，融合低碳环保理念，保证充填采矿技术对环境保护的作用，通过对技术手段的升级和深入挖掘来降低环境污染情况，降低开采工作难度同时提高开采效率。

1.2 国内外研究经验

充填采矿技术在应用时要依照实际情况制定开采计划，国外学者对矿山开采研究较多，具有充足经验进行采矿技术优化，而国内学者对实际开采工作研究更多，在结合实践工作上存在优势。将场地废石和挖掘材料进行详细分析，可以保证开采工作对周围环境的最低影响。国内主要采用干式填充采矿法，不仅人工成高，而且工作效率也比较低，与国外相比还有很大进步空间。而国外主要使用充填采矿技术，既能够保证资源开采效率，还能节省成本，随着时间推移和技术完善，充填采矿技术应用范围逐渐扩大，成为主流开采技术之一，也为国内技术发展提供支持。因此在对其进行研究时，要注重机械设备智能化发展，详细分析开采工作可能遇到的问题，通过技术手段予以解决。这样既能够丰富研究经验，为技术手段更新升级提供借鉴，还能推动其自动化发展。

1.3 充填采矿技术的发展方向

充填采矿技术作为主流采矿方式之一，要注重其发展方向，深入研究技术手段。其发展方向可以从三方面考量：

1）技术管理方面、新型充填采矿技术研发和新型填充材料研发。

2）技术管理方面应注重充填站建立，为材料输送提供技术支持，要以完善管理手段进行技术管理，确保充填材料稳定、完好。

3）新型充填采矿技术研发要通过矿场和矿山环境不同入手，保证技术手段深孔和浅孔的应用，在充填材料选择上要充分利用石胶结工艺来保证充填材料稳定，以此提高矿区施工效率；新型充填材料研发上要以充填效果为目标导向，深入研究充填材料结构和成分，以稳定性为主，材料强度为辅进行全新充填材料研发。

利用这三方面进行更新优化，可以有效保证采矿技术的全面进步，对不同施工环境都能进行深入适应，保证技术水平不断提高。

2 充填采矿技术在采矿工程中应用的意义

2.1 有利于缓解矿产资源危机

在充填采矿技术应用上，虽然还存在效率低的问题，但在采矿技术手段中，充填采矿技术仍然是最适合我国矿产行业发展的技术手段之一。将充填采矿技术应用于采矿工程中有利于缓解国内矿产资源危机状况。由于矿产资源是长期地质作用所产生的生态资源，所以其具备不可再生性。随着社会发展对矿产需求越来越大，对矿产资源开采数量也越来越多。在开采手法上很多企业采取传统开采方法，会增加矿产开采损耗，增加资源危机出现概率。因此应积极使用充填采矿技术，以此来保证矿产资源开采质量和开采效率，以技术手段对资源损耗进行降低，避免产生资源浪费情况。充填采矿技术具备高回采率和低贫化率，能够实现矿产资源的保护性开采，同时还能帮助矿产企业实现废物利用和环保效果，可以最大限度上缓解矿产资源危机，所以要积极进行推广。

2.2 有利于保护生态环境

随着经济结构转型发展，大开发理念已经不适合当下发展环境需求，因此要推行低碳环保理念。基于矿产开采工作的特殊性，是推动社会发展进步的关键行业，需要将环保理念融入开采工作中，通过技术手段实现生态保护。将充填采矿技术应用于采矿工程中有利于保护生态环境。在传统矿产资源开采工作中，对矿产数量和质量有着明确要求，还要满足大开发理念，导致对工程场地周边环境造成严重破坏。由于生态环境破坏会带来酸雨、沙尘暴等恶劣天气环境，这不仅为人们日常生活带来负面影响，还对矿产资源产生威胁，使得相关资源存量急剧下降。因此要加强充填采矿技术推广，将其作为关键开采技术进行应用，这样才能有效降低生态破坏后果，全力化解矿产资源开采产生的生态环境破坏，实现对生态环境的全面保护。

2.3 有利于推进矿业技术成长

在采矿工程中应用充填采矿技术，有利于推动矿业技术成长，帮助整体行业技术手段进步，因此要积极推广充填采矿技术。受到技术手段和发展理念影响，传统矿产行业在进行开采技术应用上使用传统开采方法，使得矿产资源开采效率不高，还存在损耗情况。同时传统开采方法还存在安全性不高、回采率较低等缺点，不利于整体行业良性发展。因此要注重充填采矿技术应用，保证对矿产资源高利用率，确保回采率和安全性，推动矿产行业发展。将充填采矿技术理念和开采情况进行结合，为矿业技术成长提供良好环境，保证相关技术手段优化创新，即能够保证资源利用率，还能够推动技术进步，可谓一举两得。

3 充填采矿技术在金属非金属矿山采矿工程的具体应用

3.1 削壁充填采矿技术

在金属非金属矿山进行开采作业时，要注重采矿技术选择，削壁充填采矿技术通常应用于壁薄的矿山。在采用削壁充填采矿技术时，往往无法将间柱预留在指定地点，只能通过人工混凝土浇筑的方法来构建底柱。基于金属非金属矿上独特属性，在进行回采工作时要进行炮眼设置，数据深度要维持在1 m，通过电耙实现出矿作业。之后可以对围岩进行爆破，完成采矿区的填充，预留基本操作空间，确保开采工作顺利开展。在正式施工过程中，可以对预设施工地点重复上述作业过程，以此来保证矿产开采。为保证削壁充填采矿技术的爆破作业顺利完成，要对爆破工作进行细致处理：首先，要深入掌握需要爆破的矿体情况，从而进行爆破点设置，利用小直径钎头进行爆破孔钻探，将其直径控制在1.0～1.6 m 之间，每个爆破孔距离间隔0.3～0.6 m，以此方便隔孔装药。其次，装好炸药之后要确定围岩情况，对围岩先行爆破，要充分确认回采空间状态，如果出现矿体倾斜度较大的情况，就要对回采空间进行严格限定，其直径应控制在0.7 m以上。最后，对爆破后的落石进行处理时可以采用人工或电耙运输两种方式，保证开采工作顺利进行。

图1 削壁充填采矿技术示意图

3.2 分段充填采矿技术

在金属非金属狂山中使用分段充填采矿技术要严格依照技术要求，保证在开采过程中积极进行切割处理，以此来保证分段充填技术的应用性，保证开采工作有序进行。利用分段充填采矿技术可以有效掌握采区实际面积，让开采企业进行详细开采计划制定，稳定整套开采流程，最大限度降低开采工作中可能出现的事故。整套技术手段的关键就在于“分段”，在实际作业过程中，要将矿山开采区进行充分划分，保证每一个“小中段”的高度差符合开采标准，维持其数据相近，数值区间应处于10 m 之内。之后企业可以对不同段位的矿产资源进行开采，以相关标准数据为参照进行采矿工作流程推进，在这期间要保证充填工作和回采工作能够同时进行，实现交叉作业，就要在矿道中进行凿岩施工，为出矿打下基础。还应制定科学的开采计划，将开采效率和开采质量充分考虑，在保证出矿工作同时进行充填工作，确保开采区安全性。在充填材料选择上要深入分析，结合金属非金属矿山实际情况进行材料选择。还要注重施工机器选择，保证分段充填采矿技术能够同步开展，在不同分段中维持施工效果。这样既降低充填成本，还能加强施工效率。

3.3 上向分层充填采矿技术

上向分层充填采矿技术是充填采矿技术中的重要内容，在开采作业时需要开采人员由下而上进行开采作业，并且在开采的同时进行充填工作，确保施工安全。上向分层冲采矿技术也叫干式充填采矿技术，在实际技术应用时需要安排专属人员进行行人井、排水井和方矿井的建造，以此实现矿井内给水问题。由于金属非金属矿山不同区域具有不同状况，因此要制定详细上向分层充填采矿技术，要深入考量开采后的运输问题，保证工作流程顺利开展。在技术实施时，可以利用不同矿块布置方法来推动工作，通过开采方向作为指向进行布置工作，以此来满足矿石和岩土的稳定需求。此种方法通常被运用在开采区较浅的矿井，深入距离不超过15 m。此外还可以沿着矿块切割方向进行布置，通常被应用于矿石和岩土稳定性较弱的矿井中，嫩够保证矿体厚度大于50 m 的地下作业环境。在实际布置过程中，要充分利用矿井内的矿房，保证矿房与矿体的垂直角度，在矿房中沿着矿体走向打造纵向矿柱，稳定上向分层充填采矿技术。该技术具备良好稳定性和适应性，如果开采过程中出现围岩和矿石不稳的状况，可以沿着斜向路线开采，角度维持在6°～100°之间，能最大化发展效果。

3.4 下向分层充填采矿技术

在应用下向分层充填采矿技术时要对矿山本身进行深入调查，以金属非金属矿山属性入手保证矿体稳定和围岩稳定，下向分层充填采矿技术需要非常稳定的作业环境才能进行。顾名思义，下向分层充填采矿技术与上向分层充填采矿技术是反向施工，需要企业由上至下进行矿山开采工作。因此在具体开采过程中需要详细进行矿井建设，即运输井、人天井和矿石溜井，运输井具体作用就是实现充填物质稳定运输；矿石溜井主要用来进行矿石运输。在技术应用时可以充分满足矿山开采需求，保证开采环境的稳定性，为矿山内部施工提供有力支撑。应用下向分层充填采矿技术能够有效降低开采事故发展几率，同时要深入掌握开采过程可能出现的问题，做好预防方案，将风险降至最低。此种技术手段最主要的内容就是运输工作，要注重运输井建立的稳定性，保证充填物能够通过运输井达到指定位置。通过制定详细运输计划来维持运输工作，保证分层作业效果，以矿体倾斜角度进行开采作业，将角度维持在9°～15°之间，利用技术将矿石溜井。人天井和运输井联通，保证回采工作顺利。

4 结语

在国内矿产行业发展过程中要充分开发合适的采矿技术，保证充填采矿技术在金属非金属矿山开采工作中的应用情况。要全面优化开采模式，让充填采矿技术加大普适性，以此来满足矿产开采工作需求。这样能够最大化降低矿石贫化率，维持周边环境安全。同时要充分考量矿产开采工作周期性，确保充填采矿技术标准性和规范性，推动工作流程顺利开展，为低碳环保理念发展提供助力。