干式充填采矿法在金矿的应用试验

周瑛峰

（张家口弘基矿业有限责任公司，河北张家口075500）

1 引言

经济快速增长，推动了工业行业的发展，而作为工业发展的重要支撑，矿产资源的需求量也越来越大，而矿产资源是一种不可再生资源，过度开采必然会影响自然平衡。因此，在这种情况下，为了满足工业发展需求，保证矿产资源的供应充足，必须全面提高矿产开采的效率以及矿产资源的利用效率，进而提高矿产资源数量，为我国工业行业的繁荣发展保驾护航。

2 干式充填采矿法概述

2.1 干式充填采矿法的概念

干式充填采矿法是人工支护采矿法的一种，随着矿房中回采工作面的不断推进，将填充材料运送至采空区，进而对其进行地压管理，对围岩崩落以及地表移动等进行合理控制，同时，填充体还可以对回采工作提供一定保护[1]。干式充填采矿法适用于稀缺、高品位以及含有贵金属矿石的开采、围岩稳定性较差的矿体的开采，或者开采环境复杂，且不允许出现地表塌陷的矿体的开采。干式充填采矿法的优势在于具有较强的适应性，作业安全且矿石的回采率高，能够对工业废料进行利用，同时还可以对地表起到一定保护作用，而缺点在于工艺流程较为复杂、成本高，且劳动生产率以及矿块生产能力均比较差。

2.2 干式充填采矿法的优势

干式充填采矿法的优势主要体现在以下几个方面：

第一，显著提升资源利用率。在传统的金矿开采作业过程中，因矿体变化程度大等原因，导致作业的环境条件比较差，加之采矿技术不够先进，使得采矿效率较低。尽管可以获得一定矿产资源，但回采率仅在50%左右。这种情况便导致采空区内遗留大量的矿产资源，最终造成资源浪费。而应用干式充填采矿法，秉承着边采边填充这一基本原则，能够提高对矿产资源的有效利用，回收率在90%以上，有效避免了矿产资源的浪费，实现了对资源的有效利用。

第二，符合矿体环境。由于本次研究的金矿位置较为特殊，处在山西晋城的高平矿区之内，地层倾角较缓，断层比较多，主要包括庄头断层、高庙山断层等，并且落差比较大，处在数十米至数百米之间[2]。面对这种矿体环境，传统的开采方法显然不适用。所以，在该金矿的开采过程中，应通过偏斜的设计，来清除采空区内的积水，同时实现对矿体环境与矿区地形的良好适应。而在具体的采矿作业过程中，也应该利用分层干式充填法进行作业。

第三，提高矿开采的安全性。从该金矿缓倾斜薄矿体采矿作业的实际情况来看，由于矿体的结构比较复杂，且存在大量的碎裂填充结构，导致矿体顶部与底板的岩性比较差，遇到水之后易发生膨胀，进而对相关作业人员的生命安全带来重要影响[3]。而干式充填采矿法的应用，能够实现对采空区的及时填充，同时在矿体与空气之间形成隔离，避免二者接触，减少风化，以此来提高采矿作业的安全性。而少了空气与积水，也会进一步加快填充工作，并提高填充效果，避免出现填充材料松动、掉落的情况，进而为采矿作业人员创造更加安全、便利的作业环境与作业条件。

3 干式充填采矿法的应用

本研究以位于山西晋城某高平矿区的金矿为例，通过对其采矿过程中，干式充填采矿法的应用进行分析，评价干式充填采矿法的应用效果。其应用过程具体如下：

3.1 基本设计

在传统的采矿作业中，针对高平矿区的金矿通常采用简易空场采矿这一方式，其不仅回采率非常低，仅在50%左右，矿产资源浪费现象严重，并且采矿作业的安全性也比较差，极易出现自然冒落现象，威胁作业人员的生命安全[4]。因此，本次研究中，设计出了一套更加合理的采矿方案，将之称为“上向水平分层干式充填采矿法”。需要注意的是，应用干式充填采矿法的过程中，在正式开始填充之前，需要确保采空区不存在积水，以免影响填充效果。

3.2 实现方法

在传统作业过程中，因大量废石的存在，给施工作业增加了极大的难度，并且，将废石集中在一处进行堆放，不仅会占用一定的土地资源，同时也会对环境产生较大的污染[5]。而应用了本文提出的设计方案之后，对该矿区的废石进行袋装处理，装好之后再运送至回采工作区完成填充工作。而在实际的回采作业过程中，在秉承着边采边填充这一基本原则的同时，还要遵守由下至上的工作顺序，进而在减少材料资源浪费的同时，提高工作效率。下一阶段的回采工作通常需要设计隔水层，来防止积水进入采空区。除此之外，在开采时必须在合理位置设一个材料堆放点，实现材料的直接袋装与运送，这样不仅能够提高工作效率，而且还可以减少工作量，降低劳动成本。

3.3 收尾工作

在应用干式充填法完成该金矿的采矿作业之后，一方面需要将目标矿物资源进行分类，并运送到相应的目的地。另一方面，针对采矿作业之后，矿区的地形与地势进行分析与合理的评估，避免二次回采时出现各种问题。

4 干式充填采矿法的应用效果

对该金矿应用干式充填采矿法的实际效果进行分析：第一，有效避免了金矿资源的浪费。在该金矿应用干式充填法的过程中，通过对采矿资源进行及时的袋装、运送，极大地提高了工作效率。同时，经过调查发现，该金矿的回收率显著提升，从之前的50%上升到了93%。因此，干式充填采矿法的应用，实现了对矿物资源的有效回收与利用，有效地避免了资源浪费。第二，能够延缓矿体及围岩的氧化时间。上文中提到的关于该金矿采矿方案的基本设计，尤其是回采过程中的双重设计，均在一定程度为矿体提供了保护作用。同时，该方案的应用中，将积水完全从采空区隔离，极大地提高了后续填充工作的效果，以及采空区的密闭性，使得空气和围岩之间实现了完全隔离，极大地降低了矿体围岩的氧化速度，进而延缓了矿体氧化时间。第三，有效减少了冒顶事故的发生。应用上述方案对该金矿进行开采之后，能够缩短采空区的空顶距离，进而减少暴露的面积，避免发生冒顶事故，为采矿作业的安全性提供重要保障。

5 结论

随着金矿开采利用的不断深入，矿产资源的利用率以及采矿作业的安全性，均成为社会关注的焦点问题。所以，相关工作人员必须根据矿区的具体环境以及作业条件，合理选择施工方法。本文通过对干式充填采矿法的概念与优势进行概述，以山西晋城某金矿的开采为例，对干式充填采矿法的应用进行了分析，并总结了其应用效果，即有效避免了金矿资源浪费、能够延缓矿体的氧化时间、有效减少了冒顶事故的发生。总而言之，干式填充采矿法的应用，是采矿行业发展的重要保障，其不仅可以提高矿产资源的利用效率，同时还可以保证采矿作业的安全性，进而为金矿的开采，甚至整个采矿行业的未来，创造有利的发展环境。