地下矿山充填采矿若干技术问题的探讨论文_王忠权,刘辉,冯志亮

地下矿山充填采矿若干技术问题的探讨论文_王忠权,刘辉,冯志亮

河钢矿业司家营南区分公司 河北唐山 063700

摘要:本文首先分析了技术优势,接下来详细阐述了针对现有问题提出的改进措施,希望通过本文的分析研究,给行业内人士以借鉴和启发。

关键词:岩金矿床;地下开采;充填采矿法;技术探讨

引言

岩金矿床为贵金属矿床。自20世纪60年代末期使用充填法以来,已有30多年历史,并从过去干式或削壁充填,发展到80年代的尾砂与胶结充填,现已形成门类齐全、方案多样的回采工艺,为我国黄金工业发展起到重要作用。岩金矿床开采的损失与贫化,对提高地质资源利用率、延长矿山寿命及提高企业经济效益关系极大。然而,充填采矿法具有广泛适应性,并可有效支护空区,减缓围岩移动,对于薄矿脉还可选别回采,尤其对于深部矿体开采,充填法可以说是惟一有效的采矿法。该充填采矿方法利于工作面降温,减少岩爆发生。相对于空场采矿法而言,该法回采工艺较复杂,成本较高,作业时间长,生产能力相对较低。

1技术优势

1.1消除了地表出现的下沉和变形

借助于填充采矿技术,能够对矿区中的一些空区进行有效填充,这样就能够及时地对这些空区顶层进行支撑,防止围岩的下沉和变形,同时,还能够组织地表出现不同幅度的移动和错位。另一方面,通过填充这种方式,还能够为采矿人员提供一个新工作面,这样就能够很好地为后续的采矿工作提供方便的操作条件,实现采矿操作循环周期的进一步缩短,降低了采矿的一部分成本支出,同时,还能够提升采矿生产工作的能力。更为重要的是,有效地消除地表下沉和变形这一现象,很好地确保了当地地表维持大致的原貌和生态平衡。

1.2大幅降低矿石的采矿损失率,提高矿山资源的回采率和利用率

技术上的突破,使地下矿山开采事业得到了前所未有的发展,更是上升到了一个新高度。地下矿山充填技术的应用,不仅保障了矿山开采事业的安全性,也大幅降低矿石的采矿损失率,提高矿山资源的回采率和利用率。在充填采矿技术上,因为岩石开采的不同,也有很多的充填方法,在这里举例一些先进的方法,例如阶段充填采矿法,窄分段分采空场法,进路充填采矿法,无间柱阶梯式连续回采分层充填采矿法。针对不同的岩石层选择不同的充填开采方法,大大提高了矿业开采的效率,避免了以往的落后的开采方法带来的能源浪费和安全隐患,这也使我国的地下矿业开采技术走在了世界的前面。阶段充填采矿法具有回采工艺简单,效率高,成本低等空场采矿法的优点,同时又具有与嗣后一次充填矿房相结合的灵活性,较之其他开采方法的优越性,在地下岩石层开采的整体稳定上做足了准备和功夫,适用于大规模的矿业开采。窄分段分采空场法的特点在于沿矿脉走向划成窄分段,并以此分别开掘凿岩天井,然后从凿岩天井向两侧的极薄矿脉内钻凿炮眼,以分采薄矿脉,不采围岩。相比传统的采矿方法,窄分段分采空场法的优点可见一斑,回采工序简单,降低了矿山开采成本,提高劳动生产率,提升了矿山资源的回收率和利用率,充分的利用地下的资源。进路充填采矿法的技术成熟,可靠,受到业界人士的喜爱。该采矿方法与其他采矿方法大为不同,适用于大面积的地下开采区,和矿体的地质成因与开采技术条件都会发生较大改变的复杂山体。

1.3减少环境污染

可利用矿山废石和选矿尾矿进行充填,大幅减少矿产开采废石及选矿尾矿的排出,少占压耕地和林地。以往的矿山开采工程,都会对周围的耕地和林地造成破坏,岩石的坍塌还会留下泥石流的隐患,包括地表植物的生长也产生较大的影响。在充填采矿技术的实施中,消除了地表出现的下沉和变形,对一些矿区中的空矿进行有效充填,确保了当地地表维持大致的原貌和生态平衡。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时更重要的是实现了污染物的减排,在每完成一个阶段的开采工作后,总会产生大量的废料废渣,这些废弃物不能得到有效的处理,常常被搁置在废弃的矿山中,或者占用周围的土地造成破坏。借助充填采矿技术,实现了将开采出的残渣废料重新搁置回地下,很好的解决了环境污染的问题。

2针对现有问题提出的改进措施

2.1填充质量较差,对采矿工艺进行创新和改进

第一,在对那些缓倾斜程度较薄的矿脉进行开采操作时,可以采用废石抛掷以及矿岩分掘的形式进行空区的填埋,这种采矿方法实现了爆力运矿和削壁填充两种方法的有效结合;第二,对于那些矿岩十分稳固而且体积较大的矿体,可以采用中深孔空场和浅孔这两种方法结合进行开采,在完成开采工作后,需要使用块石胶结、尾砂胶结、高水材料等对空区进行有效的填充,这种采矿工艺实际上是一种阶段性的连续回采法,这种填充工艺一方面提升了采矿的效率、降低了操作的资金成本,同时,还能够对空区进行有效的处理。在对采矿工艺进行创新和改进时,要着重强调适应矿山实际生产要求,这对于填充质量好坏程度会产生非常大的影响,对此,可以采用几何形状设计的形式对采场进行设计,某矿区设计的六角形进路。采用几何形状进路设计,并不是为了保持填充的质量和填充料有效充放,主要是为了运输的方便,如果填充料没有浆体管路的有效供给,针对填充料进行的质量控制就不会受到的影响和制约,因此,在进行充放位置的设计时,通常会布置在离采场较近的位置。位置的选择在一定程度上会影响到填充料本身的分凝程度,随着分凝程度的不断提升,填充料在开始沉降前的移动距离会加大,将充放点布置在离采场较近的位置,会在充放点下部形成较为明显的填充角,随着填充距离的进一步提升,端壁会变得更松,如果实际的采场尺寸加大,就需要另外布置充放点,这样能够进一步缩短填充料在运输过程中需要移动的距离,从而缓解填充质量的进一步降低。

2.2尾砂胶结充填

2.2.1高压风造浆技术

新城金矿充填系统为圆柱形立式砂仓、底部半球形结构,装有放砂管及3圈风水喷嘴。设计尾砂造浆时,采用风水联动,使尾砂流态化。但是,在使用时常造成喷嘴堵塞与损坏,因多用高压水造浆,导致充填体浓度不高,未能达到胶结充填的目的。近年来,改风水联动为单纯高压风造浆,并设计出新型压风流态化喷嘴(已申报实用新型专利),砂仓内沉积尾砂,经1~3h活化后放砂,在搅拌筒与水和水泥混合后,使充填料质量分数在短时间内达到72%~76%,再用软管泵输送,使尾砂胶结充填技术达到一个新水平。

2.2.2高水固结技术

正如上述,高水材料加分级尾砂胶结充填技术,在我国岩金矿山取得不少成果,从此开创了一个应用新型充填材料的新时代。全尾砂单管固结充填,使用一种高水胶固材料代替水泥,矿山选厂全尾砂作充填骨料,单管输送到采场,料浆输送时不凝固,进入采场后40min不脱水,即可凝结为固态充填体。该种工艺尾砂不分级,料浆不脱水,凝固时间少,无离析分层现象,充填料整体性好。

结语

综上所述,随着我国矿产资源的进一步开发和资源利用的越加紧张,单一依靠加大开采力度已经不能够满足实际的生产需求,同时,还不利于资源的可持续利用,因此,如何实现开采技术的有效创新、完善成为了一项必要的研究工作。作为地下资源的先进开采技术,填充式采矿具有许多开采技术所不具备的诸多优势,该项技术在今后势必会得到更广泛的应用,但在实际的应用过程中,该项技术仍存在许多问题,本文就针对这些问题进行了总结,并提出了几点有效的应对措施,希望能够对该项技术起到积极的完善作用。

参考文献:

[1]解伟,隋利军,何哲祥.基于采矿充填的尾矿处置技术应用前景[J].工业安全与环保,2008,34(8):37-39.

[2]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,2010,21(1):23-28.

论文作者:王忠权,刘辉,冯志亮

论文发表刊物:《基层建设》2019年第22期

论文发表时间:2019/10/31

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