充填采矿法在矿山采掘中的技术应用

充填采矿法在矿山采掘中的技术应用

白学志 孔令锡

肃北县博伦矿业开发有限责任公司 甘肃省 酒泉市 736000

摘要：本文探讨了充填采矿法在矿山采掘中的技术应用。从地下空间稳定、资源回收、环境保护、安全管理和经济效益等五个方面，深入剖析了该方法的应用价值。充填采矿法通过填充废矿和尾矿，维持地下空间的稳定，降低了地质灾害风险。同时，它促进了资源的回收与再利用，有益于可持续发展。此外，充填采矿法减少了环境破坏，提升了矿山的安全水平。虽然需要一定的初始投资，但从长远看，它带来了显著的经济效益。总体而言，充填采矿法在矿山采掘中发挥了重要作用，为矿山的可持续经营和生态保护提供了有效途径。

关键词：充填采矿法；矿山采掘

引言

在矿山采掘领域，寻求更加安全、高效和环保的采矿方法一直是不断追求的目标。充填采矿法作为一种新型的地下开采方法，因其在地下空间稳定、资源回收、环境保护、安全管理和经济效益等方面的显著优势，受到了广泛关注和应用。通过将废矿、尾矿等材料填充回地下采空区，充填采矿法为矿山采掘带来了新的技术思路和实践方式。本文将深入探讨充填采矿法在矿山采掘中的技术应用，以期为促进矿山的可持续发展和安全经营提供有益借鉴。

1. 充填采矿法的适用条件

1.1 作业地表不存在塌陷现象

充填采矿法的一个主要特点是需要将采矿过程中产生的废矿、尾矿等填充回采空间中，以保持地下空间的稳定性。因此，如果作业地表存在塌陷、沉降等现象，可能会对充填体的稳定性和整体采矿工作造成严重影响。作业地表的稳定性是确保充填体不受外界地质力影响的关键，因此在选择充填采矿法时，需要确保作业地表具备足够的稳定性，以防止塌陷风险。

1.2 拥有矿产价值相对比较高的矿体

充填采矿法的实施需要投入较大的人力、物力和财力，包括采矿、破碎、输送、充填等多个环节。因此，为了确保这种开采方法的经济可行性，选择拥有相对较高矿产价值的矿体至关重要。较高的矿产价值可以更好地支持充填采矿法所需的开采成本，并确保投资的回报。

1.3 岩石比较容易破碎的矿体

充填采矿法需要将废矿、尾矿等材料破碎并填充回地下空间。因此，选择岩石比较容易破碎的矿体可以更方便地实施充填作业。易于破碎的岩石可以减少破碎工艺的复杂性和能耗，从而降低充填采矿法的操作成本。然而，在选择岩石时仍需要综合考虑矿体的结构特点、物理性质等因素。

2. 充填采矿法相关工艺

2.1 上向分层充填法

上向分层充填法是将充填材料从地下往上逐层填充，以填平已采空的矿巷和采空区。首先，对废矿进行破碎处理，然后将破碎后的废矿通过输送系统输送至充填区域。在充填区域，将废矿分层堆积，并在每层之间加入支撑结构以增强稳定性。这种方法的优点是操作相对简单，充填效果较好，但需要充分考虑支撑结构的稳定性和材料输送的效率。

2.2 下向分层充填法

下向分层充填法与上向分层充填法相反，是从地下向下逐层填充。在这种方法中，废矿会通过输送系统从地上输送到采空区的顶部。然后，废矿逐层堆积并加固，以填平采空区。这种方法的优点是可以减少材料输送的能耗，但需要确保填充过程中的稳定性和废矿的均匀分布。

2.3 壁式充填法

壁式充填法是在采空区的周围建立一圈坚固的围墙，然后将废矿从地上运输到采空区的顶部，通过倾倒和堆积的方式将废矿充填到采空区。这种方法可以有效地填充大面积的采空区，但需要确保围墙的稳定性和充填材料的紧密性。

2.4 削壁充填法

削壁充填法是通过从采空区的壁面上削取废矿并将其堆积填充回去。这种方法可以最大程度地减少废矿的输送距离，节约能源。然而，需要确保削壁的稳定性和废矿的堆积效果。

2.5 方框支架充填法

方框支架充填法是一种创新性的充填采矿方法，它在地下采空区内构建坚固的方框支架结构，随后将废矿和尾矿等填充至支架内部。这一方法具备独特的优势，旨在有效地控制充填材料的分布和稳定性，从而为地下空间的维护提供了一种可靠的解决方案。方框支架充填法不仅保证了填充材料的合理分布，还通过支架结构的稳定性确保了充填体的整体安全。在充填过程中，关键在于保持支架的完整性，以防止结构松散或损坏。通过科学的设计和严格的施工管理，方框支架充填法可以实现高效、安全、稳定的充填作业。这一方法在矿山采掘中的应用为充填技术注入了新的活力，为矿山的可持续发展和资源合理利用提供了有力支持。

3. 充填采矿法在矿山采掘中的技术应用

3.1 地下空间稳定

充填采矿法通过将废矿、尾矿等填充回采空区，维持了地下空间的稳定性。填充材料不仅填平了采空区，还加强了地下的支撑结构，减少了地表沉降和采空区坍塌的风险。这种方法在避免地质灾害的同时，也有助于保护地下设施和地表地貌的完整性。

3.2 资源回收

充填采矿法在矿山采掘中的技术应用为废矿和尾矿等废弃物的资源回收提供了创新途径。通过充填采矿法，矿山能够有效地将这些废弃物重新利用，从而实现资源的回收与再利用，为可持续发展目标贡献力量。在填充过程中，废矿和尾矿经过合适的处理和破碎，可以成为再生资源，用于其他工业领域。

此外，充填采矿法的资源回收也在推动资源的循环利用方面发挥重要作用。经过适当处理的废矿和尾矿可以成为新的原材料，广泛应用于建筑材料、冶金、环保等领域，为其他产业的发展提供了重要支持。

3.3 环境保护

充填采矿法在矿山采掘中的应用为环境保护带来了新的可能性和机遇。与传统的露天或地下开采方式相比，充填采矿法具有显著的环保优势。其核心在于将废矿、尾矿等填充回采空区，将采掘活动有序地转移到地下空间，从而将地表开采对环境的影响最小化。

这一方法有效地减少了地表土地的破坏，避免了大面积的开挖和地表塌陷。充填采矿法通过将废矿填充回地下，保持了地表的完整性，降低了土地退化和水土流失的风险。同时，地下充填还可以防止废矿渗漏或氧化，减轻了地下水和地表水的污染，对水环境质量的保护起到了积极作用。

3.4 安全管理

安全管理是矿山采掘过程中至关重要的方面，而充填采矿法在这一领域的应用也引起了广泛的重视。在充填过程中，充填体的稳定性是确保矿山安全的关键因素之一。因此，矿山不仅需要进行更严格的地质勘探，以充分了解地质条件和岩体结构，还需要进行精细的工程设计，以确保充填体在地下空间内的稳定性。这种严格的技术要求和操作流程，有效地提升了矿山的技术标准和管理水平。

另一方面，充填采矿法的实施还有助于减少地下空间的空洞。相比传统的采矿方法，充填采矿法将废矿和尾矿填充回采空区，填补了地下的空间，减少了地下空洞的数量和规模。这进一步降低了地下环境的不稳定性，减少了事故发生的可能性。因此，充填采矿法对矿山的安全管理水平提升具有显著的积极影响。

4.结语

充填采矿法作为一种先进的地下采矿技术，不仅有效解决了地下空间稳定和资源回收的问题，还为矿山的环境保护、安全管理和经济效益带来了新的机遇。在矿山采掘的实际应用中，充填采矿法不仅提升了矿山的可持续发展水平，也为行业的创新发展注入了新的动力。然而，需要注意的是，充填采矿法在实施过程中仍需考虑地质条件、工程设计等多方面因素，以确保其顺利、安全地实施。随着技术的不断发展和完善，充填采矿法必将为矿山采掘领域带来更广阔的前景。

参考文献

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