铁矿山充填采矿的应用及优化

孟俊

摘 要：随着环境保护力度的加大以及国家对矿山安全生产要求的提高，充填采矿法在铁矿山的开采中得到了广泛的使用。充填采矿法的作业安全、损失率低，具有较强的适应性。本文主要分析了铁矿山充填采矿法的应用及优化对策，期望能够推动充填采矿法优势的发挥。

关键词：铁矿山;充填采矿;应用

在铁矿资源的开采过程中，为了保证井下安全以及缓解矿山地压活动，应使用充填采矿法，降低建设成本。充填采矿法是一种在矿产开采过程中，一边推进回采工作面、一边使用填充材料充填采空区的一种方法。充填采矿法的使用为回采提供了更加安全的条件，保护了地表。因此，本文就铁矿山充填采矿的应用提出了一些见解，以优化充填采矿法的使用。

一、充填采矿法的分类

从矿块结构看，充填采矿主要有上向分层法、下向分层法和单层填充法。而从充填料的角度看，可以将其分为干式、水力和胶结填充。第一种，干式充填采矿。干式充填是指使用机械将废石、砂石等填充到采空区，但这一种方法工艺复杂、生产成本高，在实际应用中越来越少。第二种，水力充填采矿法。水力充填即将充填料和水均匀混合后，使用泵压或者自然压力降充填料送到回采工作面的一种方法。第三种是胶结充填采矿法。这是一种铁矿山用途最广的一种方法，其以破碎石体、砂子等为主骨料，然后将其与水泥等混合而成的膏体，使用管子或重力使其流到充填区。这一方法填充效率高、工艺简单。

二、充填采矿法的优势

1.安全性高

充填采矿法具有极高的安全优势：一是提高了围岩的抗压能力。在铁矿区的开采过程中的回填平衡了采场的应力，使其发生了变化，围岩的强度提高了。二是起到了支护作用。充填体的塑性较高，能够适应围岩的变形和位移，释放围岩周围的压力，避免了岩体过大变形，提高了围岩的承载能力。另外，传统的崩落法忽视了空区的实际情况，无法精准掌握上盘围岩的情况。而充填采矿法使老空区得到了及时回填，避免了开采活动引起的地表塌陷，降低了安全事故发生的概率。

2.两率控制强

充填采矿法在两率控制方面有较大的优势。一是充填采矿法实现了尽可能多的残矿或矿柱的开采，回采率较高。二是充填采矿法的针对性和灵活性较高，有很强的适应性。特别是在矿体产状复杂、小规模分散的使用中，充填法能够更加灵活的布置采场，降低了回采率和贫化率。

3.具有较高的经济和环保效益

充填采矿法的直接使用成本高，这导致很多铁矿山的开采都放弃使用这一方法。但从整体效益来看，充填法的使用提高了回采率，尾砂的使用也降低了尾矿库的建设成本，减少了土地资源的浪费。另外，充填采矿法也减少了尾矿的对环境的污染，减少了空区塌陷的危害，使矿山区域的生态环境得到了有效的保护。

三、铁矿山充填采矿的应用

我国铁矿的富矿少，品味低，成矿条件和选冶条件复杂。当前，我国地下铁矿山开拓的方法主要是斜井开拓和平硐，采矿方法多为崩落法和空场法进行回采。充填采矿法的成本高，多用于贵金属的开采。随着人们生态保护意识的提升，充填采矿法也逐渐应用到了铁矿的开采之中。

1.阶段充填法

阶段充填法是指从矿山的稳固性出发，有机整合充填体。这一方法能够对采场进行全面的控制，而且回收工艺简单，充填效率高。当前，我国的宝山铁矿等都是用了阶段充填法，都进行了回采嗣后填法实验，保障了回采率和经济效益。

2.窄分段分采嗣后充填法

这一方法是指按照矿脉的走势，在相应的位置开凿天井，在较薄的矿脉中凿岩，当出矿完成后进行充填。与以往的留矿法相比，矿石的贫化率得到了有效的控制，降低了选矿费用，而且提高了矿石的回收率，提高了综合生产能力。窄分段分采嗣后充填法能够确定最低采点的位置，使开采厚度和深度更加符合低品位铁矿资源的开采利用。例如。在使用了窄分段分采嗣后充填法后，新桥硫铁矿的开采损失率降到了5%，贫化率降到了8%。

3.进路充填采矿法

在实际铁矿开采过程中，一些矿山需要使用巷道式的回采方法，使用“隔一采一”或者“相对顺序”的回采方式，方法多样。在进路充填采矿法的使用过程中每个工作面的安全性都得到了大幅度保障，而且采场的生产能力高，回采面积也较大，可以使用尾砂胶进行填充，使用前进式、后退式等方式进行回采。另外，当矿体情况复杂时，应使用分层进路回采的方式，解决分层矿体复杂产状的问题。

四、充填采矿法的未来发展

1.回采连续化趋势

在未来的充填采矿的发展过程中，斜坡道和差异化无轨裁决设备的使用使井下作业的生产条件得到了极大的改善，实现了回采持续化的趋势，而且还推动了生产效率的提升。

2.新型充填材料的使用

常用的充填材料有主骨料、胶结剂等，它们的来源十分常见，掺杂了一些石灰、粉煤灰等。在外来将会有更多的新型充填材料应用到充填采矿中，使充填取材更加便利、效率更高，生产成本更低。

3.连续监测

当前的充填采矿法对充填体的作用、围岩等有重要的影响。因此，一些矿山经常与科研院校联合开展各类研究，为现场连续监测技术的发展提供了重要的技术支持。连续监测主要是指对矿岩的物理性质进行检测，并检测井下采场填充体的应力变化。而且，其中的仪器还能够进行参数设置，并将参数输入到模型中进而得到一定的监测结论。

4.充填设备更新速度更快

充填料的储存是填充设备的核心。常规来讲，立式贮仓主要用于分级尾砂和全尾砂的处理，这对于充填料的质量有重要的影响。因此，应不断提高充填設备更新速度，使其设计更加符合各种充填系统。

5.充填的生态化

铁矿工业为人们的生产生活提供了重要的原材料，但同时也释放出了很多废料，污染了环境。目前，解决这一问题的方法是实现矿山废料的重复使用，将充填中的每一个工序看成机体的不可缺少的部分。在生态化的填充过程中，填充成本低、效率高，新增效益更高、废弃物排放量更小。

结语

当前，我国铁矿也已使用了充填采矿法，使充填工作更加自动化、资源化。充填采矿法还符合了国家环境保护和资源节约的要求，能够有效保护生态环境。随着有关技术的发展，充填采矿法将进一步提高智能化和自动化，保障井下作业的安全、高效。

参考文献：

[1]周家祥，张志超，张增贵.某铁矿山充填采矿法的应用及优化[J].现代矿业，2019，35（10）：58-60+65.

[2]徐钦锋，王华新.井下矿山充填采矿方法的应用[J].科技创新与应用，2016（28）：156.

[3]韩冰，李飞，苑雪超.充填采矿法在铁矿山的应用及展望[J].云南冶金，2010，39（01）：23-25+53.