金属非金属矿山采矿工程中的充填采矿技术应用研究

金属非金属矿山采矿工程中的充填采矿技术应用研究

潘会隆

云南博泽矿山工程有限公司，云南昆明650000

摘要：金属是一种十分重要的矿物资源，我国十分重视采矿工程的发展建设。充填采矿技术在金属非金属矿山中的应用越来越广泛，可以提高开采作业的安全性，有效控制其中的影响因素，保障开采质量。因此在具体应用中，矿产企业需要掌握技术要点，进行合理规划，做好管理工作。鉴于此，开展本文的研究工作，简单概述充填采矿技术，分析该技术的具体应用，并提出几点有效的管理措施，以供相关矿产企业参考。

关键词：金属非金属矿山；采矿工程；充填采矿技术

我国正处于矿产资源需求大、急需开采的关键阶段，在矿山开采的过程中，势必会产生大量的固体废弃物，引起环境污染和一系列安全事故。因此，现阶段矿山开采的方向更加倾向于绿色环保。矿产企业可以将充填开采技术应用其中，以此为支撑构建完善的开采方案。减少环境污染保障开采安全性，提高采收率，使开采工作顺利推进，解决矿产资源耗竭困境。而在具体应用中，企业也需要加强施工技术管理，制定科学合理的计划，明确各项要点，合理安排技术人员，从而提高充填开采技术的应用效率，解决传统工作的问题

1、充填采矿技术的概述

充填采矿技术的应用推动传统开采模式创新，通过引入特定的充填材料，实时填充采空区。充填的材料可以提供支护效果，并作为回采的底板，保障整体的安全性，也能提高开采效率。在一些稀有金属或者高品位的矿床中，也可以使用充填采矿技术，保障开采质量。最大限度地回收矿产资源，保护地下土质及地表环境，也能实现开采工作的环保性和经济性。

目前我国采用的充填采矿方法为干式充填采矿法，使用矿山周围的废料或矿井挖掘过程产生的废料作为充填材料。不过开采过程中需要耗费大量的人工，开采效率并不理想，无法满足现阶段的发展要求。现阶段，矿产企业的开采工作中也加入了大量的机械设备，提高开采过程的自动化和智能化。不过目前来说，各类技术应用仍然并不成熟，有很大的改造空间。

与其他开采技术相比，充填采矿板有诸多应用优势。一，具有一定的安全性。在开采过程中，开采队伍根据矿山实际情况选择合适的充填采矿技术，分析矿山特点，根据开采要求制定科学合理的计划，尤其是容易出现坍塌的位置，采取适当的支护措施，可以降低开采过程中坍塌的概率。二，降低环境污染。矿山的开采工作会对周围环境造成影响，而应用充填采矿作业，可以有效避免开采过程中产生的采空区对原有山体地质产生破坏，有效规避坍塌问题的发生，也能合理利用开采产生的各类废料，避免大量堆积影响环境质量[1]。三，具有一定的经济性。在开采过程中产生了各种废料，可以将其作为填充料。就地取材，不仅可以减少废料的处理工作量，同时也能节省填充料的整体成本。有效规避风险，避免严重后果，保障企业的经济效益。因此充填采矿技术的合理应用能够为企业带来经济效益，有效控制整体成本，促进矿产开采企业的发展。

2、金属非金属矿山采矿工程中的充填采矿技术

2.1削壁充填采矿技术

削壁充填采矿技术主要应用于矿体比较薄的区域。在这一区域中，矿井的空间比较小，无法设置专门的预留间柱为巷道提供支护。因此需要工作人员在矿井的内部设置混凝土浇筑的底柱。先完成矿石的开采活动，便于开展后续的岩石开采作业。在爆破作业中，提前在相应位置设置一米深的炮眼，利用设备的辅助完成爆破，然后开始填充采空区，在这一过程中要预留好工作空间。

需要注意的是，在前期工作对矿山区域进行勘察，了解矿体的实质情况，确认是否能够通过爆破的方式进行作业，选择合适的爆破点，然后进行钻孔控制钻孔的深度。在围岩处理方面也要做好提前勘察工作，了解回采空间的具体情况。爆破结束后，收集整理崩落的矿石运输到场外集中处理[2]。为了提高开采的效率，可以在充填材料的表面铺设垫层，形成良好的支护，支撑矿石崩落的重力。通过该模式的合理应用，提高开采的效率。

图1 自动化控制充填采矿技术

2.2分段充填采矿技术

分段充填采矿技术的应用十分广泛，特点是进行分段处理，因此在金属非金属矿山的开采工作中，该技术的应用要先进行科学合理规划，再进行分段处理。尤其是一些较大暴露面积的区域，规划出多个同等面积的矩形结构，便于顺利开展开采作业[3]。利用分段充填采矿技术，开展回采工作可以有效缩小矿山暴露面，保障整个开采作业更加安全稳定。该技术的发展愈发成熟，与无轨运输设备结合应用，提高开采效率。不过需要注意的是，在制定开采方案时，要做好前期调查工作，充分考量地质情况，合理设计整个方案，选择合适的机械设备。在选择矿山充填材料时，也要根据实际情况综合考虑，加入一些辅助材料，确保材料安全可靠。

2.3上向分层充填采矿技术

上下分层充填采矿技术指的是从下而上开采，在开采的过程中逐步充填，满足开采要求。每一阶段开采结束后，才能进入到下一阶段的开采作业中。该方法又称为干式充填采矿技术。在具体应用中，会在井下配置专门的行人并提供通行需求。安排专门的排水井，满足矿井内部的给水需求。设置放矿井，满足开采过程中矿物的集中堆放和运输需求。

在具体应用中将矿房矿块进行分层处理，一种是垂直高度的水平分层，一种是倾斜度划分分层。在巷道掘进的施工中，每一层矿体上设置对应的进路，开采结束后，立即进行充填工作。一直重复这个过程，直到全部开采填充完毕，然后进入上一分层的开采工作中。该技术适用于矿石硬度比较高、软岩稳定性较差的区域。如果矿石的稳定性一般可以采用锚索结构加固技术，保障开采工作能够顺利进行。

需要注意的是，选择合适的布设方案，如果岩土和矿石比较稳定，可以根据开采走向布置矿块。如果围岩、矿石的稳定性比较差，作业环境矿体的厚度在50米以上，可以根据矿体的走向进行布置。在矿室活动中，提前在巷道的两侧设置两排矿房，使矿房与矿体呈垂直状态。在矿房的内部按照矿体走向预留出相应的纵向矿柱，能够充分发挥上向分层充填施工技术的优势，提高开采效率和稳定性[4]。

图2 上向分层充填流程

2.4下向分层充填采矿技术

下降分层充填采矿技术指的是采矿人员自上而下地进行开采，该方法比较适用于稳定性较差的矿山工程中，可以提供一定的支护作用，减少其中的影响因素，确保安全性。在具体应用中，首先作业人员要开展地质勘查工作，了解矿山实际情况，确定土质情况和围岩强度，从而选择合适的采矿技术，其次，作业人员需要在矿体上布置各种功能的井道，包括运输井、矿石溜井等。能够为开采工作提供一定支持。矿石溜井主要是将矿石从上至下运输，运输井主要用于填充物的运输，将填充物运输至采空区。在回采之前，需要做好矿石溜井巷道以及天井之间的流通，将回采点设置在切割巷道的位置，提高开采的质量和效率，也能降低不稳定围岩的风险程度，为井下作业人员提供一个安全的环境[5]。

2.5胶结充填采矿技术

胶结充填方法指的是选择合适的充填材料，利用水、砂浆和其他细颗粒固体材料混合制成浆体，将浆体泵送至采空区，可以达到良好的充填效果。胶体的性质对充填效果十分关键，它可以达到良好的稳定性，提供足够的支撑，因此将水泥作为浆体固化剂，可以提高充填物的强度和硬度。地下设置管道输送浆体，通过这一管道泵送至采空区，均匀地填充到区域。在充填的过程中，要做好实时监测和控制工作，保障充填的质量[6]。合理选择材料，控制水泥等的比例，可以有效控制充填法的成本，达到良好的效益。在地下能够形成坚固的水泥填充物，防止地表沉陷，防止采空区出现坍塌的情况。

图3 胶结充填体

2.6无害化处理充填

无害化处理充填是矿产工程中十分重要的环节，指的是将开采过程中产生的废弃物或者尾矿经过处理后重新注入采矿区域，达到资源回收和环境保护的目的。在开采过程中产生的各类物质要采取适当的手段，例如物理、化学、生物处理，有效去除尾矿中的有害物质，提高尾矿的稳定性，然后与其他液体混合形成充填浆料，可以提高整体的流动性和粘性，然后注入采空区域中填补采空区[7]。在这一过程中，要监测填充物的流动性、稳定性以及地下水或土壤的影响，开展评估工作，分析充填前后的环境影响情况。从而认识到无害化处理充填方法的应用成效，能够提高资源利用率，减少对环境的负面影响，保障开采工程的整体效益。

2.7充填采矿脱水工艺技术

以水为传输介质的充填浆料，出现水化反应和充填体的孔隙水还有一部分水会从采场渗出。如果充填物的浆液高度超过围岩，需要设置脱水装置，有效排出浆液，保障充填物的整体质量。因此在具体的应用中，可以使用重力使充填物中的水分能够自由脱出。脱水装置有泄水井、滤水井等脱水构筑物，还包括盲沟、波纹管等材料，构建完善的脱水系统。还加入了过滤层，包括土工布、尼龙滤布等材料，可以避免填充材料的损失，有效脱出水分。

3、金属非金属矿山采矿工程充填采矿技术应用的管理措施

3.1做好前期准备工作

在金属非金属矿山的采矿工程中，涉及多个要点，因此在前期工作中要开展地质勘测工作，了解采矿工程的具体情况，便于编制方案，确保充填采矿技术，发挥优势，规避风险，提高整体的质量和效率。首先，工程方可以引进先进的测量仪器和设备，开展勘测工作，了解地下水、地质、地形、地貌等的诸多情况，获得相关参数后综合分析，从而选择合适的充填采矿技术。其次，工程方要加强对充填费用的全面管控工作，充填费用占开采费用的70%以上，而水泥费用占整个充填费用的70%以上，因此在成本管理工作中，要加强水泥的成本管理和替代材料的开发[8]。为了达到预期的充填效果，可以使用多种材料进行对比，通过实验分析，选择最优的配合比，达到良好的控制效果。在机械设备方面，工程方也需要加强管控工作，根据要求进行合理选择，控制整体成本。

3.2加强技术研发与创新

充填采矿技术在具体应用中还存在一些不足之处，因此我国需要加大对该技术的研发力度，引进先进的技术设备，提高技术的自动化水平。根据工程要求，选择合适的机械设备，构建自动化系统，提升开采效率。例如在软件方面可以加入无人驾驶系统，包括智能调度监控系统、远程监控系统、井下高精度定位系统、车载无人驾驶系统、模拟系统的多个子系统，可以反映出井下的具体信息，开展精准定位，确保无人驾驶更加安全可靠，也能减少人力作业，保障工作人员安全性。在先进技术支持下，可以获得矿山区域的详细信息进行合理规划，使开采工作更加科学化。

3.3加强技术管理

充填采矿技术分为多种类型，需要根据矿山工程的实际情况，选择合适的技术，从而达到良好的开采效果。因此在具体应用中，项目负责人还需要加强技术管理。明确各项技术的要点，制定合理的施工方案，并落实于各个环节中，通过有效把控发挥技术优势，提高开采效率。首先，进行技术交底工作，在矿山开采前由施工小组开展技术交底，明确充填采矿技术的各项要点，检查设备，调试各项参数，做好充足准备。其次，在施工现场要把握技术要点，利用先进仪器设备开展现场的监督管控工作，有效识别其中的安全隐患，并规范施工人员的具体操作，由专人负责专人操作。从而提高现场施工的规范性和科学性，排除各类隐患因素，保障作业的安全性。

3.4提高工作人员的综合素养

开采人员的综合素质关系到开采的整体质量，在应用充填采矿技术时，也需要发挥人才优势，确保技术的各项要点有效落实。因此，采矿工程负责人要注重人才引进和岗位培训等一系列工作，在施工前，通过有效培训可以提高作业人员的综合素质，熟练地掌握各项技术设备的具体应用。作业人员也能明确在使用过程中的一些注意事项，从而严格遵守技术规范和各项规章制度。通过有效培训可以消除人为因素的影响，发挥技术优势，提高开采效率。

4、结束语

综上所述，充填采矿技术在金属非金属矿山采矿工程中的应用越来越广泛，并取得了显著的成效，可以充分发挥安全性和环境保护的优势，解决以往采矿技术的弊端。充填采矿技术分为多种类型，因此需要矿山工程做好前期勘查工作，根据现场情况选择合适的技术，并明确各项技术的要点，制定详细的管理计划，加强现场管控发挥技术优势，保障作业环境的安全性提高开采的效率。加强作业人员管理，选择合适的仪器设备，实现技术的自动化和智能化。助力于金属非金属矿山开采工程，消除影响因素，提高开采的效率。积累更多的经验，为后续开采工作提供依据，逐步提升矿山企业开采作业水平。

参考文献：

[1] 吴春烨. 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[J]. 山西冶金,2023,46(10):102-104.

[2] 王俊民,黄修鹏. 充填采矿技术在金属非金属矿山采矿工程中的应用[J]. 世界有色金属,2022(11):43-45.

[3] 林橙光. 充填采矿技术在金属非金属矿山采矿工程中的应用[J]. 中国金属通报,2021(16):291-292.

[4] 燕全宁. 充填采矿技术在金属非金属矿山采矿工程中的应用[J]. 世界有色金属,2020(15):45-46.

[5] 黄伟奇. 充填采矿技术在金属非金属矿山采矿工程中的应用[J]. 消费导刊,2021(32):121-122.

[6] 邹增. 浅谈充填采矿技术在金属非金属矿山采矿工程中的应用[J]. 户外装备,2021(4):480.

[7] 杨远. 充填采矿技术在金属非金属矿山采矿工程中的应用[J]. 电脑爱好者（普及版）（电子刊）,2022(6):3833-3834.

[8] 王佳宝. 充填采矿技术在金属非金属矿山采矿工程中的应用[J]. 百科论坛电子杂志,2021(14):516.