充填采矿技术从上世纪五十年代就已经开始应用,发展时间并不长,但是随着科技水平的不断提升,充填材料在不断更新改进。充填采矿技术是在矿体回采过程中,在采空区岩层内放置充填材料,借此提高矿区支撑能力的技术。目前充填采矿技术已经能够与现代矿产资源开采相适应。在对充填采矿技术进行应用时,需要掌握不同技术的充填方法,才能提高充填采矿技术的应用效果。首先,按照材料以及运输方式可以将充填采矿技术分为干式充填、水力充填以及胶结充填等方法。其次,在充填采矿技术进行分类时,还可以按照采场结构、回采方向分类,主要包括上向分层、下向分层、削壁式等充填方法。不同的充填技术适用范围不同,因此,需要根据矿山的具体情况合理选择充填采矿技术[1]。
在对充填采矿技术进行应用时,其具有明显的优势,主要表现在以下方面:第一,充填物可以直接作用在围岩支撑部位,能够保证围岩的稳定性,防止围岩出现较大程度的移动。并且充填物的抗压能力相对良好,能够防止采矿区出现塌陷的问题。第二,充填采矿技术能够提高矿床的稳定性,减少矿床出现风化起火隐患。并且矿石损失率比较低,回采率相对较高,能够提高矿产资源的开采效率,具有较强的经济效益。第三,充填采矿技术可以利用机械进行操作,对工作人员的数量要求相对较少。并且可以减轻工作人员的劳动强度,降低作业成本,保证生产的安全性。第四,充填采矿技术可以进一步确保矿区平衡度,促进矿区向深部开采的方向稳定发展,能够有效提高矿区的资源开采率。此外,该技术的有效应用有利于改善采矿条件,可以科学控制深井开采岩爆作业,降低深部地温。第五,在充填采矿技术应用时,可以对矿石废料进行充分利用,有利于节约资源,同时保护地表环境。能够在最大程度上减少矿区开采对生态环境造成的污染[2]。
削壁充填采矿技术一般在薄矿层中的应用比较普遍。在该充填采矿技术应用过程中,能够降低矿层贫化率。在实际应用中需要对上盘围岩以及下盘围岩进行崩落作业,这样能够确保矿层回采作业可以顺利进行,能够在一定程度上提高采矿工作的安全性。通常情况下,在分层矿石以及围岩崩落时,可以利用崩落围岩作为充填材料填满采矿区,使崩落围岩再次利用,降低充填采矿技术的投入成本,能够在一定程度上提高采矿的经济效益。
上向分层充填技术时,需要严格根据实际作业的垂直高度对矿块进行科学划分,一般可以将矿块划分为倾斜以及水平几种形式。但是不管哪一种形式,回采顺序都是从下向上进行。采矿人员完成上一分层开采作业,要将行人天井以及放矿溜井按照纹路放置在充填开采场地,进行充填作业。这样才能够及时排出采矿区的积水。上向分层技术更适合应用在矿石坚固、围岩稳定性差的地区。在矿石稳定性一般的矿体,可以使用锚杆加固顶板矿石,保证采矿作业的安全性。对矿石、围岩稳定性都比较差的矿体,可以利用倾斜进入的回采手段完成采矿过程。一般要将倾斜度控制在7°到10°的范围内,并且要保证胶结充填材料与水力充填材料能够顺利自流接顶[3]。
下向分层充填采矿技术一般在围岩以及矿石稳定性都比较差的矿体中进行应用。在该技术应用过程中,可以在工作面构筑人天井、矿石溜井、运输井。然后利用矿石溜井,直接运输矿石到下部巷道中。也可以利用充填物运输井运输到采矿区。在采矿时,需要根据从下到上的顺序进行回采与充填,利用水平分层或者倾斜10°到15°的方式进行分层。在回采前,先连通巷道、人天井以及矿石溜井,并要从切割巷道开始完成回采过程。为了保证矿区回采的安全性,每一个分层必须使用水砂填充物,并且要在下方构筑起胶结顶,能够进一步提高采矿时的安全性。
分段空场嗣后充填采矿技术在不规则矿体中的应用相对较多。在应用时,首先,要对较大的采场进行划分,将较大采场分成若干较小的结构断面,从而形成矩形断面结构。其次,进行分段开采与充填。在这一作业环节,必须保证前一个单元回采后,再进行采空区充填作业。最后,还要重视充填施工准备作业。要在采空区安装滤水管,构筑成滤水密闭墙。同时做好堵坝作业。该技术应用过程中使用的充填材料以全尾砂与固化剂混合物为主。需要注意凿岩出矿环节、充填作业都要在巷道内完成。这样可以使采矿、出矿、充填同时进行,能够在极大程度上提高采矿效率。一般情况下,分段空场嗣后充填采矿技术所使用的材料包括单管胶结材料、高水胶结材料以及分级尾砂混合物。在充填作业中,需要完成接顶作业,形成上分段采场底板,可以减少矿区贫化。如果充填过程中存在未经开采的矿体,需要在充填底部浇筑混凝土,这样能够形成下部采场的人造顶。
现阶段,充填采矿技术在采矿中应用时存在一些问题,影响采矿效率。在对充填采矿技术应用时,需要着重考虑该技术的应用特点与问题,才能保证采矿企业的生产效益。
大部分充填采矿技术在实际应用中都需要复杂的操作,这导致充填采矿技术在应用过程中存在较大难度。例如分层充填采矿技术在应用过程中涉及到工序比较多,不同工序之间的联系也比较密切,必须完成一个工序后才能进行下一个工序作业。这不仅会增加施工成本,并且会对整个施工效率产生一定影响。除此之外,我国大部分采矿企业在利用充填采矿技术时,仍然使用的是传统分层充填技术。在实际施工时,工作人员必须预留矿柱,才能保证矿体的稳定性。而在接下来的回采作业中,施工作业中有爆破需求时会对地压造成较大破坏,从而影响矿柱的安全性能。这会引发后期回收问题,严重时可能引发安全事故,导致采矿工程的安全隐患增加。
在矿山开采中围岩的稳定性比较差,这是必须关注的重点问题。这一问题会对矿区面顶板的管理工作产生极大影响,围岩稳定性较差,会导致矿区工作面顶面在长时间内处于暴露状态,而暴露时间不断延长,出现安全问题的概率会不断增加。因此,需要对安全施工作业时间进行合理安排,要尽可能减少顶板暴露时间,才能够确保采场顶板的安全性。
充填采矿技术在应用过程中因为生产结构以及生产方式的影响会导致采矿生产量的差异比较大。必须使用新型高强度充填材料确保顺利施工。这就使充填采矿技术不能形成统一规范的标准化施工模式。在矿产行业发展,需要根据采矿作业的实际需求研究新型高强度充填材料,使其与施工技术要求相符合,才能够促进充填采矿技术的标准化规范化发展。从而推动采矿行业的持续稳定发展。
有些采矿企业在选择充填采矿技术时,没有充分考虑自身实际情况,选择的充填采矿技术不科学,会在一定程度上影响采矿效益。此外,还有矿产企业使用不标准的采矿技术,导致采矿作业中的安全隐患增加,影响采矿的整体发展水平。而科技水平的不断提升,在很大程度上促进了各个行业的创新以及进步,为了能够使充填采矿技术与我国的采矿行业发展需求适应,需要加强对充填采矿技术的研究,及时解决充填采矿技术在应用过程中存在的缺陷以及不足,才能够推动采矿事业的进一步发展[4]。
总而言之,充填采矿技术在应用过程中具有较强的安全性,能够提高矿产开采效率,保证开采质量。因此,在目前的采矿工作中,该技术的应用比较普遍。但是在实际开采过程中,充填采矿技术的应用还存在一些问题与不足,会在一定程度上影响矿产开采效益。这就需要根据矿山的具体情况,制定科学的开采计划以及技术方案。要根据在实际开采作业中存在的问题,总结充填开采技术的应用经验,进一步提升矿山开采的安全性以及效率,降低在矿产开采过程中对生态环境产生的破坏以及污染。这样才能提高矿山的生产效益与生态效益。
摘要：矿产资源是保证工业长远稳定发展的基础。在我国工业水平不断提升的过程中,对矿产资源的需求量在不断增加。但是矿产资源是有限的,这就需要提高采矿效率,促进采矿行业朝着深度采矿的方向发展。这就对采矿技术有了更高的要求。为了保证充填采矿技术可以满足矿井开采需求,要对充填采矿技术存在的应用问题进行分析和研究,探讨不同充填采矿技术。这样才可以根据矿山的具体情况选择合理的充填采矿工艺。从而提升充填采矿技术应用效果,确保采矿安全,可以提高采矿行业的经济效益,推动我国采矿业的长远稳定发展。
关键词：充填采矿技术,问题,应用要点
[1] 袁夏谋.充填采矿技术在采矿中的应用及存在的问题探讨[J].企业技术开发:中旬刊,2015(34):68.
[2] 路学通,曹利明,张紫耀.关于充填采矿技术在采矿中的应用及存在的问题探讨[J].工程技术(全文版),2016(9):00092-00092.
[3] 穆玉勇.充填采矿技术在采矿中的应用及存在的问题探讨[J].中国室内装饰装修天地,2018,000(003):300.
[4] 殷建锋.充填采矿技术应用发展及存在问题研究[J].建筑工程技术与设计,2018,000(020):4318.
