探讨黄金矿山充填采矿技术存在的一些问题

    张世泽+单立海+刘锦州

    摘要：我国矿山资源种类丰富，随着社会经济的快速发展，各行业对矿产资源的需求与日俱增，直接带动了矿产资源开采技术的快速发展与进步，而这些新型先进开采技术的诞生与应用，又给矿山资源开采提供了有力支持。鉴于此，本文围绕充填采矿技术，对其特点和在黄金矿山开采应用中存在问题进行介绍和分析，并提出相应的改进对策，以提高对该技术应用的合理性。

    关键词：充填采矿技术；黄金矿山；问题；措施

    前言：作为人类生活和社会生产所必需的能源之一，随着人类需求量的不断增加矿产资源开采日益频繁，并逐渐向深部发展，而矿产资源的深部发展给生态环境造成了进一步的破坏。如何采用先进高效的技术对矿山资源进行开采，以降低对生态环境的破坏，成为值得人们思考的一个重要课题。这就为充填采矿技术及其应用研究提供了相应依据，对保护环境、促进经济发展具有重要意义。

    1.黄金矿山充填采矿技术存在主要问题

    从矿山企业开采实际来看，现阶段充填采矿技术在黄金矿山开采中的应用存在的问题主要有充填材料使用不合理，材料本身性能不够优良，充填材料输送技术、充填采矿技术自动化水平较低；所采用的充填模式、開采工艺与矿体实际不相符，导致矿山资源回采率低，矿产资源利用不充分；充填站管理水平较低，相关管理制度不够健全，陈旧老化和损坏的充填装置设备不能及时发现和处理，影响了充填材料的制备和输送[1]。2.黄金矿山合理应用充填采矿技术的有效方法

    充填采矿技术隶属于人工支护采矿方法中的一种。与其他采矿技术相比，这种技术开采效率更高，在矿产资源开采领域有着较为广泛的应用，而在稀缺、贵重矿石、高品位、围岩不稳固矿产资源的开采中更为适用，可以取得更高的开采效率，更好的开采结果[2]。充填采矿技术的特点是在矿块、矿房的回采工作过程中，通过向采矿区充填材料，实现在充填体上进行矿产资源的回采工作，从而防止地表移动，加强地压控制，避免发生崩落等事故，具有高效、回采率高、安全、对地表破坏性小、矿石贫化率低等优点。

    2.1采用全尾砂充填材料。尾砂充填是目前黄金矿山开采中充填采矿技术最常使用的一种充填方法，以往对于这种材料的充填都是采用分级尾砂，分级尾砂胶结充填的缺点是会增加尾砂库库坝的实际维护成本，不符合经济性要求[3]。为了弥补这一缺陷，提高金矿的回采率，保证矿山开采作业安全，需要对全尾砂充填技术进行改进，通过试验等方法来优化尾砂的物化性能，以降低开采成本。取黄金矿山中的尾砂作为样本，采用碳硫测定仪、等离子体发射光谱仪等仪器对样本尾砂的物理、化学成分进行测定，结果见表1。

    了解了黄金矿山尾砂的物理参数和化学成分后，需要根据这一测定结果对灰砂配比进行合理设计，充分考虑充填材料的适用性、充填工艺、成本等相关因素。对充填料浆凝结时间进行试验发现，当灰砂比范围在1：4到1：16之间，充填料将浓度在65%到75%之间时，充填料浆初凝最短时间为13.6h，最长时间为26h；终凝最短时间为20h，最长时间为60h，整体凝结时间范围较大，表明这样的灰砂配比和浓度可适用于不同黄金矿山生产需求。可见，通过取样、试验，获取黄金矿山尾砂的物理参数和化学成分信息，在经过进一步的试验，可以有效提高尾砂胶结充填的效果，得到强度较高的充填体，从而满足黄金矿山充填采矿需求。

    2.2加强高浓度输送技术的研发和应用。由于不同地区、不同黄金矿山的矿体构造不同，地质成分不同，因而对于充填采矿技术的要求各有差异，充填材料浓度不固定。采用高浓度对黄金矿山进行充填采矿，既有利于节约胶凝剂的使用量，降低充填成本，又能够有效提高充填料浆的利用率，提高充填体强度，减少对环境的污染和破坏[4]。因而我国矿山企业应加强对高浓度充填料输送技术的研发，在矿山资源开采中推广应用高浓度充填料输送技术，依据流体力学等相关理论知识研发高浓度充填料输送技术，研发与该技术相匹配的输送管材。

    2.3大力发展新型胶结充填材料与充填模式。充填材料本身的物化性质以及原料配比，对充填采矿技术在矿山资源开采中的应用效果具有直接影响。从充填材料的发展和实际应用情况来看，存在反比关系的灰砂配比一直是造成矿山回采率低的一个主要因素。针对这一问题，要想有效解决两者之间的反比问题，研发新型胶结充填材料是充填采矿技术未来发展的主要内容与方向。即矿山企业应加大对新型胶结充填材料的研制和发展，创新充填材料生产工艺，在灰砂混合中加入一些特殊药剂，如速凝剂（加快凝固）、减水剂（改善充填体和易性）等，以改善充填材料物化性能，提高充填体强度[5]。充填材料在创新发展的同时，充填模式也应积极创新改变，以适应新型胶结充填材料，适应充填采矿技术要求。根据黄金矿山深度开采整体发展趋势，需要提高充填采矿技术对高温、地应力的适应能力，重视对充填模式、管道减压技术、充填料浆冷却技术的研究分析和改造升级，发展新的充填模式，在提高黄金矿山回采作业安全性和回采率的同时，强化生态环境保护，降低作业成本。

    总结：在绿色矿山建设的背景下，实现矿山开采的绿色生态、节能减排已成为各矿山企业共同发展的目标。而充填采矿技术作为一种高效安全的开采技术，在黄金矿山等资源的开采中发挥着重要作用，尽管在实际应用中存在一些问题，本身具有一定缺陷，但随着其充填模式、充填材料和输送技术等的不断创新发展，相信充填采矿技术会推动黄金矿山产业取得进一步的发展。

    参考文献

    [1]刘华生，姚香. 岩金地下矿山充填采矿若干技术问题的探讨[J]. 黄金，2011，01：23-28.

    [2]张静文. 铁矿矿山充填采矿用胶结充填料研究[D].北京科技大学，2015.

    [3]周登辉. 川口钨矿半风化矿脉群难采矿体采矿方法研究[D].中南大学，2014.