关键词：充填采矿法；应用现状；发展方向
近年来，采矿业和采矿技术都在现阶段取得了一定发展。充填采矿技术有利于矿石资源的回收利用和生态环保，但是其中存在的问题需要进一步的分析、研究，促进此技术的进一步发展，提升矿石资源的利用率。
1 充填采矿法的类别
1.1 干式充填法
干式充填采矿法是采用矿车、风力或机械方式对采空区填充废石、砂石等干充材料，是充填采矿技术应用中最初使用的一种方法，自上世纪50年代起我国的有色金属矿山在半数以上都应用了此方法，矿石开采量已超过总量的三分之一。
但是，干式充填法的工艺复杂、成本量大、耗时长、生产率低、采场充填后不能回采等技术性不足，不符合强采、强出、强充的采矿生产标准，从而大大缩减了国内的应用比重。而此种方法在应用过程中能够较好地应对变化复杂的矿体产状，仍存在于部分矿山充填中。
1.2 水砂充填法
水砂充填法，是对长尾砂、冶炼厂炉渣、碎石等进行固液混合的浆体，在砂浆泵或者液体受压自流的方式下，传输进入井下，完成采空区的充填。自1864年美国第一次作为保护教堂基础安全采用的水砂充填试验开始，20世纪后美国、加拿大逐渐开发出了水砂填充工艺。而水砂充填工艺自1965年第一次使用之后，在控制地表下沉方面收到了较好的效果，经过数十年的应用发展，已经出现在各大矿山。但是，水砂充填工艺在实际操作过程中较复杂，表现出的排水成本大、充填量小且成体强度较弱等不足，会限制其适用范围，这也预示着该工艺必然会走向胶结充填方式。
1.3 胶结充填法
胶结充填法，是在碎石、河砂、尾砂等骨料和水泥、石灰胶结材料之间搅拌、融合形成浆体之后，经过管道泵、重力自流等方式的作用后，完成充填。相较于水砂充填法，胶结充填在实施过程中采用的充填料具有更大的强度，且充填效率高、需求量大、操作简单。胶结充填法中所用的材料在科技发展中增多了品类，而多种类的掺合料，都导致最终所成的胶体、浆体、膏体成分多样化，同时泵送技术的创新发展，也是此种充填方法更加繁荣。
2 充填采矿法的应用现状及其问题
2.1 实际情况的认识不充分
我国采矿工作在现阶段已经确立了专业流程的作业方案，但是采矿筛选思路仍然存在一定问题。充填采矿技术由于受到矿区地形地势条件的限制，降低了场地筛选工作的科学性，使采矿效率明显下降。
2.2 日常管理不完善
充填采矿技术设有针对性的充填站，利用专业的电子机械设备来辅助提升采矿充填效率。但是，充填站本身不规范的管理机制，会影响设备调控和系统检测的工作质量、缺乏系统化的工作监管。
2.3 缺乏新式材料
充填采矿技术在应用发展中需要备制相应的新式材料，按照充填流程来完成工作。每个矿山的地质地形存在差异，原材料的选择也必然有所不同，以此展开的采矿内容也会表现出差异性，对采矿内容固定化和提升工作效率方面都产生了一定的负面影响。
3 充填采矿法的发展方向
3.1 充填采矿技术无轨化和回采连续化
目前，充填采矿技术已经逐渐实现了低效率工艺向大规模高效率工艺的转换。斜坡道和无轨采掘设备的有效应用，极大地改善了井下作业条件，矿山的生产力和劳动生产率都有了明显提升。河南金源黄金矿业有限责任公司在祁雨沟金矿、公峪金矿中已采用了地下无轨采掘方式，每年的开采量超过100万吨，每日生产力达到了3500吨。
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3.2 充填材料新型化和化学添加剂扩大
矿山充填材料是指骨料和胶结剂两种，骨料大多以廉价的物料为主，胶结剂则多采用普通的硅酸盐水泥、矿渣水泥或是粉煤灰、石灰等物料，而专用水泥却很少应用。现阶段出现的一种研究新品高水速凝材料，属于专业的充填胶结剂，仍需进一步的应用推广。
常规的充填材料，以及充填料制备前或混合后的外加剂，都在国内外有了一定范围的适用。如加快凝固的速凝剂、凝固时间拉长的缓凝剂、改良易性和强度的减水剂等等，更好地增强了充填料的稳定性、易性、强度等物理特征，以适应充填或采矿工作的技术性需求。一些化学添加剂也在矿山开采中逐渐应用，逐渐改变了水泥填充的单一模式。
3.3 充填采矿法的监测仪表新型化
充填料贮仓作为一种充填设施，其作用常被忽视。卧式贮仓多用于干料的贮存，较简单；而尾砂贮存多采用立式贮存方式，料浆要在高浓度状态下稳定排出。这对两相散体流动的特性和理论研究工作都存在一定关联。针对现阶段常采用的多个类型的立式贮仓展开综合性分析后，逐渐向无搅拌器重力排放的趋势发展，有利于浆体或膏体充填系统的顺利完成，已有大学将这一方向作为研究内容。
充填料制备专用的混合搅拌机，在发展过程中出现了立式强力搅拌机、卧式叶片搅拌机、高剪力高速搅拌机等。而尾砂充填方式在应用中衍生出的分级脱泥设备、各种类型的水力旋流器、用于输送的泵等，都是连续脱水技术及其相关设备的进一步发展。
充填搅拌站在国产监测仪表方面从Ⅱ型转向了m型，相关的电磁流量计、同位素密度计、液位计等设备都有了很广泛的应用，技术性更强的远传电子压力表、智能化仪表等也得到了一定的应用效果。但是仪表设备具有一定的局限性，井下充填管网中就很少使用监测仪表，成为需要进一步完善的内容。
3.4 充填力学研究的现场连续监测和预报
目前，矿山应用充填采矿法，更加重视充填体作用和采场围岩稳定性影响力的相关研究工作，科研院加大了实验研究的资金投入，逐渐得出了结论。如美国矿务局的研究中心和中国就岩石力学展开项目研究，在金川地区拟设了一整套宽频带微震监测系统，能够长时间地监测地压活动变化，但是由于资金方面的限制并未实现最初的研究目的。这也从另一个角度说明了一些大型矿山，因为地质条件过于复杂，通过建立相关的长期地压活动监测和GPS预报系统，研究地下开采的稳定性情况需要更进一步的强化。
3.5 充填模式生态化、无公害化
采矿工业为生产生活提供原材料，但也造成了自然环境的破坏，与此相关的废料过度排放问题已经引发了全球性关注。所以，矿山开采过程中产生的固体废料减少地面排放量和有效填充采空区，都是环保工作的发展方向。实现矿山废料的循环再利用，是解决矿山环境破坏问题的重要方式。而充填模式生态化是实现矿山环保目的的根本途径，这就需要将其中的各个工序视为一个生产系统，将固体废料作为充填物料资源，更大程度上减少了废料向地面的排放量。新的充填模式主要需要考虑三项因素。具体来说，内循环技术是核心，强调充填技术的高效率、低成本、高可靠性等特点，是充填模式的必要条件；经济效益是达到经济平衡及其效益增加的一种方式，是充填模式的充分条件；最后强调了废料的资源化程度。在此种充填模式下，固体废料的排放量将会实现最小化，甚至是零排放。
4 结束语
充填采矿法在回采工作中加强了装采设备的有效应用，充填工作以选厂尾砂为原料，减少了矿石的损失量，整个过程更加自动化、管路化。充填采矿法对于地压大、有自然火灾风险、矿体形态复杂等情况具有一定的应用优势，有利于适用范围的扩展。
参考文献：
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[4]赵慧.论充填采矿法的应用现状及发展方向[J].区域治理,2018,(25):266.
论文作者:徐 洲,,贾俊杰
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年3期
论文发表时间:2020/4/3
标签：矿山论文; 技术论文; 废料论文; 方式论文; 材料论文; 工作论文; 发展方向论文; 《工程管理前沿》2020年3期论文;