采矿充填技术的发展前景分析

摘 要：文章从分析采矿充填技术的特征及优势入手，介绍该技术的发展历程，以此为基础，对采矿充填技术在未来的发展趋势进行预测，并对该技术在未来的发展过程中需要重点关注的问题予以明确，以供业内相关人士参考。

关键词：采矿充填技术；现状；发展前景

中图分类号：TD803 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）23-0005-02

矿业领域的快速发展引来研究者们对于采矿技术多样化及有效性的研究，而充填法作为实用性强的采矿方法的代表，随着近年来矿业行业的不断发展，其在材料准备、材料输送、材料开发等工艺环节的技术水平有很大提升。当前，在部分发达国家，现代化的采矿技术已经被广泛应用，例如无人矿井、遥控采矿等，现代化采矿技术的应用不仅极大的提高了矿产资源的回采率、回收率及综合开发利用率，还为采矿企业创造了更好的经济效益，采矿技术实现现代化是必然的趋势。我国矿产资源种类丰富，储量巨大，随着社会经济的发展，对于矿产资源的需求量也在不断增加，这就对采矿技术提出了更高的要求。现如今，充填法已成为我国具有代表性的高效开采方法。

1 采矿充填技术的特征及优势

充填法在贵金属、稀有金属及有色金属的开采过程中，具有广泛的使用度，主要应用于围岩不稳固的情况。查阅大量相关资料、总结成功案例经验后，笔者发现，充填法作为当前我国采矿领域的主流矿石开采方法，其特征及优势明显，所取得的效果显著。

充填法的特征可以分为三点：①充填材料来源广泛，成本较低；采、切工程量小，灵活性大；矿石损失、贫化小；能够比较有效的维护围岩，减少围岩的移动和防止大面积冒落；对于薄矿脉或多品种矿石可以进行选别回采；可以防止矿床开采的内因火灾。②充填工序在回填工序中同样存在。③充填体可以控制采场地压、支撑围岩、减少采后空区围岩的破坏、延缓采空区围岩的移动、阻止采空区围岩的形变。④充填体可替代矿柱，降低矿石损失及贫化。在充分考虑矿石开采的损失、贫化及安全的条件下，采矿充填技术具备降低损失及贫化、提高安全性、节约成本的特点，因此采矿充填技术将会在今后相当一段时间内在我国矿山开采行业方法中占据主要地位。

2 采矿充填技术的应用现状

充填采矿技术经历了几十年的发展，工艺水平从简单至复杂、应用效果从满足基本需要到迎合多元化需求，其发展历程印证了全球可持续发展的变化。对于采矿充填技术的应用现状，本文从国内及国外两方面分别进行如下简单介绍。

2.1 国内应用现状

在国外已经相对成熟的充填采矿法的发展后，我国将该技术引进国内矿业行业领域。充填采矿法在我国的发展经历四个阶段：

第一阶段，干式充填。为了将采下矿石及其下面的充填材料分开，通过隔离材料的分隔效果，减少采矿过程中的损失率及贫化率。干式充填的关键在于充填材料的有效性上。干式充填所采用的主要工具为矿车。这种方法以成本低的典型特征在我国采矿业初步发展阶段占据重要开采方法的位置。除了小型矿山或空间区域相对较小的开采区域外，这种方法较难满足当前矿业规模开采需要。它是用矿车、风力或其它机械输送干充填料充填采空区。随着充填技术的不断发展，干式充填法暴露出很多缺点，劳动力需求大、作业成本高、采场充填时间长、矿石贫化率高、生产率低、采场充填时不能进行回采等，这些已经不能满足“三强”采矿生产的需要。因而，国内干式充填法所占用的比重也逐年下降。但它还是能适应矿体产状复杂变化的矿区，所以至今仍有矿山使用这种方法。

第二阶段，水砂充填和胶结充填工艺。这种方法以碎石、尾砂等材料组成的集合物为充填材料，并采用碎石水力充填工艺。这种方法较干式充填方法适用范围有所拓宽。在我国20世纪60～70年代应用频率较高。

第三阶段，全尾砂高浓度胶结充填、高水速凝全尾砂固化胶结充填和块石胶结充填采矿法。这一方法源于20世纪80年代末期，凡口铅锌矿和金川有色金属公司试验的全尾砂充填，结合已取得的较好效果，大厂铜坑矿采用了块石胶结充填工艺。随着材料科学的不断进步发展，目前胶结材料类型、品种多样，加上掺合料的多样化，使胶体、浆体或膏体的成份愈加复杂和多样，再加上浆体泵送工艺的发展，胶结充填法蓬勃发展。

第四阶段，体泵送充填采矿法。该方法自1997年金川有色金属公司简称了膏体泵送充填系统后逐渐取得成功采矿效果而被业内广泛认可，这也是我国充填采矿技术不断革新的阶段性成果。

采矿充填技术在技术水平及工艺水平两方面凸显循序渐进的提升过程。从充填采矿法的发展方向看，可以明显看出，这一矿业开采方法的发展顺应时展及行业发展的变化及行业诉求的不断升级，在当前国内矿业开采领域内，充填采矿方法的技术革新已经成为其今后发展的主要趋势，针对不同环境、不同作业条件、不同作业需求的矿山开采任务项目，需要凭借技术转换的灵活性以提升矿山开采的作业效率。

2.2 国外应用现状

国外对于充填采矿法的应用较早，20世纪30年代初期，由霍恩矿山公司首次对充填方法试验得到较好效果后，带动了后续对于充填方法的持续研究及深入应用。以加拿大的充填采矿方法的发展历程为例，可以基本反映国外在这一方面的发展历程。

加拿大矿业开采领域的充填采矿方法的雏形为以冲击砂为充填材料的充填方法，通过提升开采空区的围岩的稳定度来降低矿石开采过程中的损失率及破坏度。这一方法到20世纪50年代终末期时，在充填采矿法的灵活性方面有了改善，凭借充填材料的更换，降低了原有方框支架运作需要的劳动强度大且不够灵活的弊端影响。此后，在不断研究及实践经验积累的影响下，加拿大矿山开采人员相继运用胶结充填、输送充填、膏体充填等充填采矿法，大大提高了矿山开采的工作效率，同时，有效降低了充填采矿的作业成本，矿山开采的作业环境也因此得到很大改善。

特别是在20世纪50～60年代后期，包括加拿大在内的各国都加大了充填采矿法在本国矿业开采应用技术手段中的应用频率，充填采矿法已经逐渐演变成国外采矿技术研究的重点议题。而今，国外在矿业开采方面大力推进智能化、信息化矿山建设，以进一步提升矿业开采作业效率为目标，提升了通讯及自动化技术在此领域的应用频率。技术及管理模式的不断更新，使国外此领域的发展速度加快。

3 采矿充填技术的发展前景推测

我国对于矿业开采的重视与投入力度，令以充填采矿法为主要技术手段的矿山开采工作呈现良性发展的趋势，包括推进矿山开采的模块化、管理化、自动化、信息化建设。未来我们可以合理推测，因采矿充填技术在技术层面的明显应用优势，其应用范围将更为广泛，所产生的社会效益将越来越大，对于采矿充填技术未来的发展前景，笔者作如下分析。

3.1 新型填充材料的运用

目前采矿中所使用的填充料主要是骨料和水泥，少数地区根据需要会掺入一些粉煤灰或者石灰，来提高其粘结性能。由于水泥生产需要消耗大量的原料，对于矿山集中开挖的扩大化发展，水泥制品很难满足实际需求，因此必须研发出一些新型的填充料，来加速市场的发展。

基于对现有充填材料与市场发展需求的匹配度，结合牢固的领域内专业知识，尝试寻找合适的、可用的新型充填材料，以进一步降低矿石在开采过程中的损失率。需要注意的是，新型充填材料的研制原则在于降低充填采矿方法的成本，成本低、高强度的充填材料才是我们需要的。

3.2 提升充填采矿设备的水平

技术革新一方面在于理论的升级，另一方面在于配套设备仪器的质量更新，这一道理同样适用于充填采矿法的发展内容。在充填采矿法的工艺流程中，充填料贮仓的处理技术需要引起领域内研究人员的注意。现阶段，我国充填采矿法中对于充填料贮仓的注意力过低。通常储仓中的浆料浓度应保持在60%～75%左右，并且可以稳定、可靠、顺畅的排出，及时对现场进行供应。在寻求技术手段单纯革新的同时，容易忽视充填料贮仓对于充填采矿法的重要意义。提升充填料贮仓的应用性不仅能对充填材料的质量起到保障作用，更能降低工艺整体的成本。

3.3 加强充填采矿法与生态集合

随着矿业市场需求的持续增加，相关从业人员在进行作业的同时，必须对环境因素、生态因素、污染因素都有充分考虑，应极力避免只求经济利益而损害社会利益的行为。矿山企业本身在开挖过程中，就是对土地资源和自然环境的一种破坏，在填充过程中，更应该注意与生态环境的集合，提升技术力量和设备工艺，将对环境的影响程度降到最低，才能保值企业的长期可持续发展。随着社会经济的快速发展，充填采矿技术的有效应用，已经将低效率充填工艺逐渐改造成一种高效率、大规模的先进采矿工艺。同时，井下工人劳动条件也有了很大程度的改善，矿场采场劳动效率、生产能力明显有所提升。然而，采矿工业发展过程中，在提供原材料的基础上，不可避免地破坏到生态环境。近年来，随着我国矿业的快速发展，矿产需求量不断增加，由资源开发利用引发生态环境破坏、排放大量的废料，这在很大程度上造成了全球性的生态环境污染和破坏。根据现代工业生态学理论之要求，有效解决矿山环境生态问题，最为有效的一个途经就是将矿山废料有效地转化成为资源，然后对其进行重复利用，同时，还要采取可持续发展战略，将可回收资源变废为宝，这也是加强充填采矿法与生态集合的重要表现形式。

4 结 语

基于本文分析不难看出，我国充填采矿技术未来的发展要紧靠创新思想展开，这里提到的创新不仅局限于充填采矿方法的技术手段、仪器设备的更新，更在于方法使用者及行业从业人员对于可持续发展意识的更新。换言之，充填采矿技术的发展需要铭记生态化、无害化的环保理念，并合理改善资源利用的行为模式，以实现我们与自然和谐共处的生存发展目标。

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