黄金矿山充填采矿技术存在的一些问题分析

刘玉勇

（烟台黄金职业学院资源与土木工程系，山东 烟台 264010）

矿产资源作为我国重要的能源之一，同时其能源的开采和使用在很大程度上推动了我国社会经济的发展。随着社会主义现代化进程的加快，对能源的使用量也在不断增加，越来越多的矿产企业加入到了优化和创新采矿技术的行列中。与之前相比，我国的金矿开采技术有了很大的进步，其逐渐朝着安全化、环保化的方向发展，但在实际的应用过程中，依旧存在着一些弊端，不利于矿产企业的长远发展。要想提高我国黄金矿山的开采率，矿产企业就必须加大采矿技术的研发和创新力度，因此，本文以山东矿区为例，对黄金矿山充填采矿技术存在的问题进行了探讨，并提出了相应的解决措施，以此希望能够促进采矿行业的进步与发展。

1 充填采矿技术的概述

充填采矿法是一种回采率高、施工稳定性好、废石混入率低、对地表环境影响较小的采矿方法，主要应用于开采困难、结构不稳定、经济价值高的矿区开采。由于其技术的先进性，在我国矿床开采中得到了大规模的应用，尤其是随着矿山开采工作的不断深入，深部矿床开发的应力、地压、地温不断升高，让其充填采矿技术成了矿产勘探和开采工作的主要方法之一[1]。与其他采矿方法相比，充填采矿法所具备的优势包括：周围围岩的稳定性较好，能够降低冒顶和片帮出现的概率，具有较强的安全性；采准切割工作量小，废石混入率低，能够确保采矿的功效；具有良好的通风效果，减少矿区内内燃火灾发生的情况；灵敏度较好，回采率高；方便尾矿的处理，符合绿色矿产的开采理念等。但在实际的应用过程中，充填采矿法也存在着一些问题，它的技术工艺较为繁杂，需要平衡好充填和采矿之间的连接关系；回采工作机械化程度不高，对其生产效率和效果造成了不良影响；充填采矿技术的应用成本较高，降低了矿山企业经济利益的收入。

2 充填采矿法技术的应用

我国胶东半岛黄金矿山普遍具备的特点如下：矿体倾角小、岩石结构稳定性较差、矿区周围就有村庄、农田等，矿山一般运用下盘中央主混合竖井、两翼风井、辅助斜坡道联合进行的模式；在对其进行开采时，一般使用上向水平分层尾砂充填采矿法、机械化上向进路水平分层充填采矿法和中深孔采矿嗣后充填法。

2019年，国内生产黄金380.23t，其中矿产金为314.369t，山东黄金矿业股份有限公司矿产金产量40.12t，同比增长2.03%。

2.1 焦家金矿

2.1.1 控制充填成本

焦家金矿建有较为完备的充填工艺系统，是我国最早使用尾砂充填采矿法的金矿之一。其中有三座立式砂仓，两座水泥仓，选矿厂使用浓度为25%至35%之间的全尾砂浆，由砂浆泵传输到立式砂仓的上部，之后在经过水力旋流器对其分层脱泥，生成的粗尾砂会进入砂仓中，用于矿山的填充；充填站的自动控制系统，能够对所需全尾砂浆的条件进行集中管控，其主要包括浓度、流量和灰砂比等；充填管线从残采小竖井一直延伸到各个开采场。其填充水平能够到达每小时25m3～50m3，传输的浓度在68%～71%之间，其工作制度为一天两班轮换制。尾砂经过分层之后相应的物质会自动进入浓缩机，经过相应处理之后，由玛尔斯泵将其运输到北海尾矿库。充填骨料的来源大部分是选矿厂的分层尾砂，此金矿最开始使用的是42.5级的普通水泥，经过相应的改进之后，开始使用新型的胶凝材料，其具有高含水、速凝、高强度的特点，能够根据具体的填充需要，选择合适的充填比例。

2.1.2 优化充填工艺

结合焦家金矿具体的开采情况，发现其充填成本较高，占总成本的三分之二左右，因此，为了让充填采矿法技术的作用得到充分发挥，就必须对焦家金矿的充填工艺进行优化。其中水泥和骨料是消耗其成本的主要因素，并且两者在填充工作中存在一定的联系，因此，在不影响开采质量和安全的情况下，对水泥和骨料进行优化能在一定程度上提高其充填工艺。首先，需要对骨料的配比进行优化，当其比例达到最佳时，再铺设底筋网，（如下图所示）就能减少水泥的使用量，以此达到节约成本的目的。之后还可以通过利用一些自然资源拓展充填骨料的来源，减少对开拓过程中填充骨料的提取，降低成本的支出。

图1 底筋网布置示意图

2.2 三山岛金矿

2.2.1 充填采矿方法

其充填采矿方法的步骤如下：第一，采充填胶结层40cm处，使用1:8的灰砂比例进行充填，另外的区域使用1:10的灰砂比例进行充填[2]；第二，使用尾砂作为骨料，采充填胶结层40cm处，使用1:8的灰砂比例进行充填，另外的区域使用全尾砂进行充填。随着三山岛金矿充填浓度的不断改进，其填充工作有了较大的进步，不仅让剩余尾砂得到了处理，还让填充的质量得到了提升，为采矿工作提供了相应的服务，同时还减少了废石混入率和损失率。三山岛金矿的填充设备主要有三个部分组成，分别是充填制备站、充填钻孔和输送管路。充填料浆通过充填制备站的处理之后，由充填钻孔和充填管路自流传输到井下，作为充填的材料。

2.2.2 管道输送分析

现在我国矿山开采工作逐渐向现代化、自动化的方向靠拢，由于矿产生产水平的不断提高，为了能够达到矿产生产水平的标准要求，就必须对管道输送进行创新和优化，让其连续性得到保证，以此满足矿山现代化的生产能力。管道输送所起到的作用，主要就是将充填材料及时的传输到矿区中，维持开采工作的正常运行，目前，我国的充填浆体管道输送有以下几个特征：传输的材料比较复杂。由于矿山地理位置和地质条件的不同，对充填材料的选取标准也会不同，现在对于充填材料的制备，通常情况下会使用矿山开采过程中出现的废石、在矿山附近出现的砂石，以及水泥、粉煤灰和外加剂等，在具体的制备和运输过程中，不同材料的外加剂有不同的反应比例，所以，在建设输送管道的过程中，不仅要建设单一成分的输送管道，也要建设混合输送的管道[3]。矿山输送管路具有一定的复杂性。在现在的矿山开采工作中，运用的充填采矿法必须具备相应的配套设施，在制备好充填浆体之后，经由管道输送到每个采空区。但在实际的开采工作中，矿山所处的地理位置有一定的差异，就需要对这些问题进行解决，在对管道建设时，就出现了垂直段水平段、倾斜段的管道模式，一旦出现运输压力过大的情况，管道就有可能出现损害，因此，这就需要建设减压段，这就形成了管道建设和输送的复杂性。

3 黄金矿山充填采矿技术的优化

3.1 创新胶结充填材料

在现在的黄金矿山充填采矿技术使用的过程中，影响其开采进度的主要因素就是灰砂的配比，由于充填所花费的成本较高，不适合现在黄金矿山的开采工作。因此，要想解决这一问题，矿山行业就必须加强对充填材料的研发，不断寻找新型的胶结充填材料，通过使用一定作用的外加剂，尽可能的减少充填材料的凝固时间，例如，通过加入速凝剂等化学试剂，来改变充填材料的物理性能，以此确保充填效果的提升。

3.2 运用全尾砂充填

传统的胶结充填材料制备和运用过程中，分级尾砂是使用最多的骨料，在此当中会存在一些细粒级尾砂和泥沙，这就让库坝的集体养护成本得到提升。为了让充填采矿技术能够达到绿色环保的要求，就需要对全尾砂充填的配比进行分析。通过对我国黄金矿山开采工作的情况分析，其投入成本的增加是因为其尾砂物理性能的影响，若运用细颗粒尾砂进行充填，可以在一定程度上提高其安全性，要想改变细颗粒尾砂自身的物力性能，可以添加一定的化学试剂[4]。

3.3 充填模式的发展方向

目前，黄金矿山开采的深度不断提高，其充填技术需要注重深部矿床的特点，主要是应力、地压、温度方面入手，让其技术得到进一步的提升。同时，将矿山当成一个独立的研发体系，让其研究工作与现代社会发展的需要联系起来。

4 结论

综上所述，为了目前矿山开采的更接近绿色矿山开采的要求，就必须提升矿产资源的使用效率，同时，矿山企业必须注重充填采矿技术的研究，对其技术工艺进行创新和优化，减少其成本支出，保障其企业经济效益的提升。