关键词：充填采矿技术；地下铝土矿；应用
众所周知，在采矿时，能源矿物被从地层中抽取出后，会留下一个或多个空洞，这也可以被称为采空区，其实采空区的存在本身也是地层不稳定的一个重要因素，如不采取有效措施进行处理，就会导致地层稳定性受到严重影响，进而危及到地面建筑。这种充填采矿在开采过程中，会直接将采空区内安置填充材料，来让空洞得到填补，这样一来就可以让地层获得支持力，避免地层和地表建筑的影响。
1充填采矿法
充填采矿法指的是在矿产资源的地下开采过程中，通过一边推进回采工作面，一边逐渐用具有一定物理学性能的填充材料充填采空区的采矿方法，个别情况下为了维护采空区还需使用支架和充填料进行配合。
充填采矿法与其他采矿法相比较，具有以下儿方面的优点：①采准切割工程量小，灵活性大；②矿石损失和贫化小；③能够较有效地维护围岩，减少围岩的移动和防止其大量冒落；④对于薄矿脉或多品种矿石可以进行选别回采；⑤能够有效减少矿床开采的内因火灾。充填采矿法的主要缺点是回采工艺和充填工艺比较复杂，采矿和充填相互影响，如果回采作业机械化问题不能妥善解决，则生产效率和能力均较低；加之充填料开采、加工、输送及其他一系列耗费，故充填法采出的原矿成本将有所提高。
2 充填采矿技术在地下铝土矿中的应用
2.1 巷道式胶结充填采矿法
2.1.1采场结构参数与回采顺序
确定合理的采场结构参数和回采顺序，不但能够提高开采的整体效果，同时还能够按照相应的开采顺序进行开采，避免开采过程中各个工序发生冲突，提高开采的全面性和有效性，保证开采的整体效果能够达到预期目标。所以了解并确定开采结构以及回采顺序是提高开采效果的重要措施，也是满足开采需要的重要手段。
2.1.2 回采工艺
回采工艺的采用是保证回采过程中能够达到预定的回采目标，提高回采的总体质量，其中回采工艺应当包括回采的开采方式和回采的开采进度，以及回采的具体方法。回采工艺的确定及选择关系到回采的整体效果，因此我们应当加强对回采工艺的了解，合理选择回采工艺。
2.1.3 充填
为了保证巷道的安全性，在回采之后应当对采空区进行有效的填充，保证填充的速度和填充的强度能够达到预定目标，避免采空区因长时间得不到有效的填充而发生坍塌的现象。所以，对巷道采空区进行充填是保证开采效果的关键手段，也是提高开采安全性的重要措施。
2.2 高分段胶结充填采矿法
2.2.1 采场结构及回采顺序
高分段胶结充填采矿法的采矿结构与回采顺序与其他的采矿方法存在一定的差异，这种采矿方法在采矿结构的选择过程中，应当按照矿山的内部结构和已经选用的采矿方法进行合理的确认，并且在回采顺序上也应当有所侧重，突出采矿方法的实效性。主要应当采取分段开采的措施实现有效的开采。
2.2.2 回采工艺
在高分段胶结开采方式中，回采工艺应当突出高分段胶结的优势，做到合理分段开采，并在每一段采用相对应的回采工艺，使回采工艺能够做到根据开采实际和开采矿段的现实需要进行合理选择，保证回采工艺的有效性和针对性能够满足开采需要。
2.2.3 充填工艺
在高分段胶结开采方法应用过程中，在对采空区进行填充时，可以采用有针对性的填充方法。具体可以采用木挡前风口内部灌注混凝土的方法对采空区进行有效的填充，以此达到提高采空区填充强度和施工效率的目的。所以选择合适的填充方式，对高分段胶结的采矿方法应用具有重要影响。
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2.3 空场采矿嗣后尾砂胶结充填法
2.3.1 采矿方法与采场结构
采用上下盘天井采准，斜坡道分段采场联络，垂直矿体走向布置回采进路，空场条件下大量崩矿，底部铲运机平底集中强化出矿形式。这种采矿方法主要是对矿山进行有效的开采，在采矿方法和采矿结构以及尾矿处理的方式上，都要进行合理的人员分配和设备分配，使得在具体的采购过程中，能够实现对尾矿散矿的有效采集，提高采矿的整体质量，确保在矿山开采中能够达到合理性要求，使矿山开采能够满足尾矿开采的实际需要。
2.3.2 回采工艺
从上盘向下盘后退式回采，先采矿房，后采间柱。矿房采用分次对角开采技术，先采上盘，后采对角下盘，控制顶板暴露面积和顶柱长度，减少露天坑底部应力集中对顶柱稳定性的影响。这种采矿方法对回采工艺有着具体的要求，在回采工艺应用过程中，不但要对尾矿和散矿进行有效的开采，同时还要提高回采工艺的应用质量，使回采工艺能够达到预期目标，提高回采工艺的应用实效性，保证回采工艺能够更好地为采矿服务。
2.3.3 采场地压控制
在空场开采中采用分次对角开采技术，控制顶柱应力，采用槽缝式采场及压角回采技术，改善上盘应力，使其处于弹性范围内。由于这种采矿方法对地下有着一定的影响，如果不进行地压的控制，那么将会导致严重的安全事故导致矿坑坍塌，因此，应当有效地控制地压，通过对地压的有效监测，并加强地压的监控，提高地压的控制效果，保证地层压力能够在有效的范围之内，及时对地层的压力进行干预，及时填充确保地层压力符合相关要求。
3实例探析充填采矿技术在地下铝土矿中的应用与相关问题
3.1矿区背景
该铝土矿矿床地应力高、矿体厚大、矿岩体破碎，给采矿方法选择和采场地压控制带来严峻挑战。经过了30多年的生产实践显示，下向进路胶结充填采矿法使用效果最佳，可实现机械化开采、有效控制采场地压、降低矿石损失贫化。目前此铝土矿矿山充填采矿技术主要可归纳为三大发展阶段：粗骨料机械化胶结充填→高浓度管道自流输送→高浓度管道自流充填技术革新+膏体充填系统改造。
3.2充填采矿技术应用问题分析
根据铝土矿矿床生产现状显示，开采深度持续增加，开采条件复杂多变，采场地压大，对充填采矿技术提出了更高的要求。对现有充填系统进行综合分析，其应用问题主要体现在以下方面：（1）自流输送系统设备老旧，工艺复杂，适用性较差。此矿区一、二期搅拌站分别建于1982年、1997年，然而近年来矿区生产能力不断扩大，其供料能力已经无法满足要求，长期负荷运行，已达使用极限。（2）整体充填设施的配置不够合理，充填能力不高。此矿区一、二期搅拌站在最初设置时，采用的是共用1个储砂池的配置，一期搅拌站原本设置了5套制备系统，现1#、2#已经拆除，剩余的3套系统中，2套用于生产，1套备用；二期搅拌站膏体泵送系统运行需占用自流系统，由此真正能够同时运行的只有3套制备系统，整体充填能力无法满足实际需求。（3）膏体充填系统老化严重。膏体充填系统主体输送设备采用的是德国Schwing公司20世纪80年代产品，已停产，备品配件无从供给，虽经改造膏体充填系统达设计生产能力，但是也存在制约因素，如一旦故障，将严重影响系统的正常运行。
3.3改进方向与对策
（1）采用大流量、高浓度料浆自流输送胶结充填技术。在二期搅拌站西侧新建一个充填搅拌站，站内设置4套高浓度料浆自流输送充填系统；为减少设备台套数、提高生产效率、降低综合能耗，提高单套系统制备输送能力。（2）加强膏体充填持续稳定运行控制与管理。与国内厂家合作，研制适合本矿区工况的充填专用输送泵（一用一备），保证膏体泵送充填系统正常、持续生产。（3）降低充填采矿成本。此矿山充填材料以棒磨砂、戈壁砂和部分全尾砂为主，棒磨砂人工加工成本高，同时由于深部采场地压大，必须采用1∶4的高灰砂比，成本居高不下，对此可从以下两点入手，切实降低充填采矿成本：①开发破碎废石作为充填集料代替棒磨砂；②利用粉煤灰、脱硫灰渣和矿渣微粉开发新型充填胶凝材料代替水泥。由此在保证充填体强度的同时，实现安全、高效和低成本开采。
4结语
由于充填采矿法在安全、效率、环境保护等方面具有明显的优越性，随着充填采矿技术的不断发展，因此，其在地下铝土矿的应用前景将十分广阔。
参考文献
[1]李绍绍.充填采矿技术在采矿中的应用分析[J].大科技，2018(7). [1]荆延林.充填采矿技术应用发展及存在问题研究[J].科技与企业，2014，01：209.
[2]王世杰.充填采矿技术应用发展及存在问题研究[J].科技资讯，2014，01：44.
论文作者:吴长茂
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第24期
论文发表时间:2020/4/26
标签：采空区论文; 工艺论文; 地压论文; 方法论文; 技术论文; 铝土矿论文; 系统论文; 《建筑实践》2019年第24期论文;