矿山充填孔及尾砂矿充填回采技术的应用与探讨

摘要：现阶段，我国能源需求量不断增加，矿山开采力度正在逐渐加大，在矿山开采过程中，通常会产生废弃物，就是尾矿砂。许多尾砂在地表堆积，严重危害了生态环境，对人们生命安全、耕地造成严重影响。对于回采区回填，是矿山开采的主要发展趋势。本文主要分析矿山充填孔要求，分析尾砂矿的填充回采技术。

关键词：矿山充填孔；尾砂矿充填；回采技术

【分类号】TD803

尾矿砂作为选矿开采所产生的废弃物，一般将其堆放在地表尾砂库。根据相关资料显示，我国矿山尾砂坝每年均会发生垮塌事故，严重影响了生态环境与人类安全。怎样解决尾矿砂的环境灾害问题，主要是综合利用尾矿砂，将其制作成建筑材料。再就是对尾砂采空区进行填充，目前，在矿山开采中，广泛应用了尾矿砂填充技术，达到尾砂废物的零排放，良好保护了矿区环境与周边环境，降低采空区的地表沉陷率，增加矿石回踩率。笔者根据自身多年的采矿经验，主要分析矿山充填孔要求，分析尾砂矿的填充回采技术。

一 尾砂充填孔施工技术与工艺要求

首先，充填孔的施工要求。在钻孔时，必须控制好偏斜率，一般小于1%。控制好孔口中心的定位，确保误差小于10cm，确保岩心采取率大于70%。对于充填孔的成井结构，一般采用三层无缝钢管，选择串联方式构成，包含充填管、护壁管与孔口管，控制好充填管的内径，一般大于10cm，选择耐磨性较好、高强度的充填管。对于充填管、护壁管，均采取全孔下入方式，外部设置水泥固井。

其次，充填孔布置。对于充填孔的布置，必须根据布置要求进行设计，通常采取两孔一组方式，控制好两孔之间的距离，一般为4m左右，两组充填孔之间的距离为14m左右，采取垂直钻孔方式，在充填孔下部，设置充填孔硐室。

第三，充填孔施工工艺。其一，钻孔结构。按照尾砂设计填充量与尾砂粒径，确定钻孔结构。其二，施工流程。充填孔的施工流程如下：平整场地、放样孔位、安装钻机、复测孔位坐标、下入孔口管开孔、钻进取心、控制钻孔轨迹、钻孔测斜、确定钻孔指标、扩孔、外套管下入、水泥固井、透空、充填管下入、固定密封管口、完井与验收等。其三，钻进方式。通常选择11cm双管钻，具备合金钻头、外肋骨钻头，与单管无泵钻结合钻进。对于完整基岩，选择单管金刚石进行取心钻进，选择35cm牙轮钻头进行扩孔，孔深为1m～19m。

第四，充填孔施工技术要点。其一，确定钻孔坐标。对于钻孔坐标，必须确保其准确性，设计充填孔时，通常在主巷道一侧的2m左右位置，在施工之后，根据钻孔坐标，探寻孔底部。如果钻孔坐标不够准确，则就不能知道钻孔。因此，必须保证钻孔坐标准确性。在钻孔开孔过程中，需准确测量准孔口坐标，控制好钻孔测斜，选择小顶角测斜仪，每隔24m进行一次测斜，在下孔之前，需检验好仪器精度，复测孔内的同点位置。在钻孔时，必须同时测量顶角数据与方位角。其二，控制好钻孔轨迹垂直度。准确开孔，对于施工场地，需选择水泥进行固化与平整，在钻机安装时，按照三点一线原则，选择小规程进行钻进，确保导正钻具能够不断家常。同时，控制好钻具级配。对于钻进钻，必须具备防斜特性，确保刚度、满与保直。选择钻铤对孔底进行加压。在扩压过程中，钻具需上部带有扶正器，下部带有导正器。在钻进时，如果遭遇软硬互层，选择小规程参数进行钻进。其三，井管选择。对于充填孔井管，主要由充填管、护壁管与孔口管构成，应选择无缝钢管，特别是充填管，需选择耐磨性较好、高强度无缝钢管，市场多采用16mm钢管，设计管串连接时，需选择内外平结构。其四，管外固井。在完井之后，为确保充填孔能够长期使用，可选择高强度水泥进行固孔。

二 尾砂矿填充回采技术

目前，对于现代矿山开采，尾砂矿充填是一种新型的环保性、经济性技术，对于尾砂矿填充，主要是地表填充于钻孔填充，铺设充分管道，设置脱水设施。

首先，尾砂矿充填回采方法。对于金属矿山而言，充填回采法是主要采矿方式，主要在稀有矿、富矿等开采中应用。近些年来，由于矿石价格不断上涨，填充技术与回采技术的不断提升，国家环保标准不断提高，对于黑色金属矿山，大多多选择充填回采法。对于房矿柱空场回采，主要是尾砂胶结充填与尾砂充填，主要流程：开采矿房、尾砂胶结、矿房填充、矿柱预留，最后选择尾砂填充矿柱采空区。

其次，尾砂充填工艺。其一，选择充填方式。按照所选采矿方式，必须确保胶结充填，充填料主要为选矿厂尾砂、掘进废石。对掘进废石进行破碎加工之后，可制作成建筑材料。因此，对于尾砂充填，可选择尾砂最佳，可达到经济、环保的目的。对于尾砂充填，可分为全尾砂、分级尾砂两种胶结充填方式。采用分级填充时，主要选择两相流管道进行输送，以解决填料脱水，因为尾砂填料具有极高的渗透系数要求，因此必须分级尾砂，尾砂粗粒在井下充填使用，将细泥沙排入至尾砂库。而采用全尾砂填充，尽管粒度不同，均可作为充填材料，无需分级尾砂。

第三，全尾砂充填。对于全尾砂充填，主要由沉降造浆与放砂、填料搅拌机、水泥工料与自动控制系统构成。按照矿山生产能力标准。选择高速活化搅拌技术，浓密脱水之后，选矿尾砂根据一定灰砂比，选择适量水、水泥进行混合，选择双轴搅拌机进行初步搅拌，再由高速搅拌机实施强力活化搅拌，制作成浓度为65%左右的全尾砂料浆，选择120mm充填管输送至采空区，使充填体的自立高度可达到65m，确保良好稳定性。国内的尾砂充填均用沉砂，经常出现沉砂量不足，溢流尾砂不能筑坝，需采石筑坝，费用较高，细粒级溢流尾砂对环境污染。采用全尾砂充填可以避免和改善上述问题。

第四，全尾砂充填的综合评价。选择高速活化搅拌工艺，可实现粒级细、泥化严重尾砂，实现不分级而全部充填，无需设置尾砂库。同时，可及时充填采空区，具有良好稳定性、直立性，提高抗爆破冲击强度，代替矿柱的控制地压，达到不留矿柱开采的目的，极大提升了矿石回采率，使矿山寿命得以延长，提升矿产资源利用率，最大化社会效益、经济效益。但在全尾砂充填时，需注意两点：其一，尾砂给料不均匀问题，因为尾砂是一种粘性、高细度物料，经过压滤之后，呈现块状，经过振动漏斗给料十分不均匀，使得皮带秤计量误差较大，对料浆浓度、灰砂比具有一定影响。其二，自流输送，无法满足倍线增加需求。随着矿区逐渐延伸至远处，充填倍线也逐渐增加，当充填浓度大于55%时，物料难以自流，为提升自流率，必须降低冲突浓度与充填体质量。

三 结束语

综上所述，对于尾砂矿的充填开采，是矿山开采的重要研究问题，在矿山充填孔施工过程中，必须严格施工流程，按照施工要求进行施工。对于尾砂矿充填与回采，目前均采用全尾砂充填与回采技术，可达到良好的充填与回采效果，最大化经济效益与社会效益。

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