項(xiàng)維傳 張金雷

摘 要：礦產(chǎn)資源的開采是支持經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展的基礎(chǔ)，隨著我國工業(yè)化與城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，社會(huì)對于礦產(chǎn)資源的需求與日俱增；同時(shí)，隨著采礦技術(shù)的不斷進(jìn)步，礦層開采率也在穩(wěn)步提升。大冶市鯉泥湖礦區(qū)采用分級(jí)尾砂膠結(jié)技術(shù)對其進(jìn)行充填，取得了較好的經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效應(yīng)。文章以實(shí)際的應(yīng)用特征為研究依據(jù)，對充填采礦方法在大冶市鯉泥湖礦區(qū)中的應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)與分析，希望通過文章的研究能夠?yàn)榻窈蟮南嚓P(guān)采礦工藝優(yōu)化及類似施工變革提供必要的理論基礎(chǔ)與實(shí)踐指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：尾砂膠結(jié)；充填采礦；實(shí)證研究；應(yīng)用

引言

從現(xiàn)有的研究資料來看，充填采礦工藝模式是一種有效方式，然而根據(jù)不同的地質(zhì)環(huán)境以及采礦工藝，充填模式也可以分為多種方式，包括塊石膠結(jié)充填、分級(jí)尾砂膠結(jié)充填等，其中尾砂膠結(jié)是一種常見模式。該工藝應(yīng)用簡單、原料成本低廉，一方面能夠利用尾砂對礦區(qū)開挖區(qū)域進(jìn)行有效回填；另一方面還能夠部分消耗開采區(qū)域的尾礦廢料，節(jié)約了后續(xù)的處置成本。而從其應(yīng)用效果來看，通過分級(jí)尾砂膠結(jié)材料對礦區(qū)進(jìn)行回填在同類施工工藝中，其回容積率與緊實(shí)程度均相對較高，是現(xiàn)階段一種較為理想的方式。文章的研究對象大冶市鯉泥湖礦區(qū)正是應(yīng)用該種模式進(jìn)行施工工藝體系構(gòu)建，文章也以此為基礎(chǔ)對其應(yīng)用價(jià)值與實(shí)際的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)與分析，希望能夠?yàn)楹罄m(xù)的工藝優(yōu)化提供部分支持與指導(dǎo)。

1 大冶市鯉泥湖礦區(qū)充填采礦技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

大冶市鯉泥湖礦區(qū)周邊地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，并由主向河流過境，對于礦區(qū)地壓危害的抗風(fēng)險(xiǎn)程度相對較低。因此，在礦區(qū)開采技術(shù)規(guī)劃時(shí)，經(jīng)過充分的考量，采用了上向分層膠結(jié)充填法進(jìn)行開采。此種開采模式一方面得力于本礦礦體的傾角變化較大，厚度變化也較大，不適合采用高中段大礦房的采礦方法，而分成充填的模式可以對上述特征進(jìn)行有效的規(guī)避，并最大限度地保障了采礦區(qū)以及相關(guān)地上部分的地質(zhì)環(huán)境安全；另一方面則由于帷幕注漿堵水工程及中心河等地表工程設(shè)施距離地下開采范圍較近，礦區(qū)開采應(yīng)該最大限度地避免地表發(fā)生崩落塌陷等地質(zhì)災(zāi)害事故，確保相關(guān)工程設(shè)施與生產(chǎn)的安全。為此，上向分層膠結(jié)填充法通過降低井下開采采空區(qū)的暴露時(shí)間和暴露面積，來保障相關(guān)的地質(zhì)安全。

在具體的填充方式實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用的過程中主要分為基礎(chǔ)建設(shè)、填充方法以及工藝應(yīng)用三個(gè)層次：首先，基礎(chǔ)建設(shè)，在回風(fēng)豎井（原主井）地表工業(yè)場地內(nèi)構(gòu)建尾砂膠結(jié)充填系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括了1座2000m3臥式砂倉、一座50t膠固料倉、一臺(tái)Φ2000×2000mm制漿攪拌桶和充填鉆孔等基礎(chǔ)設(shè)施。膠凝劑由高鋁水泥熟料、石膏、石灰和添加劑經(jīng)破碎磨粉而成，水泥罐車風(fēng)力輸送至料倉。尾砂來自選廠，選廠尾砂由自卸汽車運(yùn)送至臥式砂倉。需要充填時(shí)，由給料機(jī)將尾砂和膠固料按比例均勻輸送至充填攪拌桶內(nèi)攪拌，拌制好的充填料漿通過充填鉆孔下放至采空區(qū)充填。其次，在具體填充的過程中，其主要方法分為三個(gè)基本原則：第一，對尾砂進(jìn)行基礎(chǔ)研磨，并根據(jù)不同的添加劑確定事宜的配合比，為后續(xù)的混漿施工提供必要的原料基礎(chǔ)；第二，在具體的充填過程中采用逐層開采、上向填充的方式來進(jìn)行。此種填充模式不僅能夠有效的降低相關(guān)礦區(qū)的空洞停留時(shí)間，還能夠降低為后續(xù)的周邊以及上層開采提供更為有效的應(yīng)力支撐；第三，為了獲得更好地填充效果，除自流膠結(jié)之外，本礦區(qū)采用加壓充填的方式來進(jìn)行，與自流填充相比，充填體效率更高，溢流程度更低。

2 尾砂膠結(jié)充填技術(shù)特征分析

在上文中探討了上向尾砂膠結(jié)充填采礦技術(shù)在大冶市鯉泥湖礦區(qū)中的具體應(yīng)用，并按照具體基礎(chǔ)建設(shè)相關(guān)應(yīng)用步驟等相關(guān)步驟進(jìn)行了現(xiàn)狀探究，其具體的技術(shù)特征可以總結(jié)為如下幾個(gè)方面：第一，為了保障充填的有效性與連續(xù)性，在具體的施工過程中需要在礦體下盤掘運(yùn)輸平巷，并構(gòu)建采場內(nèi)物料進(jìn)出的礦石溜井，二個(gè)人行濾水井。第二，連接不同掘進(jìn)區(qū)域的方式采用天井的方式來進(jìn)行構(gòu)建，在礦區(qū)內(nèi)的具體應(yīng)用為礦塊中央掘一順路天井至上中段。在開采后期，該天井可以作為充填井功能進(jìn)行使用；第三，以切割的拉底層為自由面自下而上分層回采，分層高度2.0m～2.5m，隨著各分層的回采，順路澆灌礦溜井和濾水井?；夭晒に囇h(huán)包括鑿巖爆破、通風(fēng)、撬礦、出礦、澆灌濾水井和溜礦井、尾砂膠結(jié)充填、混凝土鋪面（厚度為0.3m）、養(yǎng)護(hù)等各道工序。

此外，在此工藝應(yīng)用的過程中除了必要的施工特征之外，其經(jīng)濟(jì)與生產(chǎn)特性也相對明顯。其中，礦塊生產(chǎn)能力100t/d相比于其他開采方式有所降低，這主要是處于空余空間的面積與時(shí)間安全考量；采切比為8m/1000t，該指標(biāo)表征了該工況模式下的礦物出產(chǎn)比例，相較而言相對較高，對于其總體的利潤控制具有一定的優(yōu)勢；與其他開采方式相比，礦石損失率有了明顯的下降，僅為12%，與分段空場嗣后充填采礦法以及淺孔留礦嗣后充填采礦法的橫向比較數(shù)據(jù)（15%）降低了3個(gè)百分點(diǎn)。創(chuàng)造的直接經(jīng)濟(jì)價(jià)值在5%左右浮動(dòng)，而其處理成本則相對較高，同樣與上述兩種方式進(jìn)行橫向比較發(fā)現(xiàn)，其每噸處置成本提高3元左右。但與其提供的安全控件以及較低的礦石損失率而言，成本是可以接受的。

3 尾砂膠結(jié)充填技術(shù)可行優(yōu)化方案探究

通過上文的分析，我們發(fā)現(xiàn)上向尾砂膠結(jié)充填技術(shù)在大冶市鯉泥湖礦區(qū)的應(yīng)用取得了較好的效果，在提供了礦區(qū)安全生產(chǎn)基礎(chǔ)的同時(shí)還具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。然而，我們在看到成績的同時(shí)也應(yīng)該發(fā)現(xiàn)在具體工藝應(yīng)用的過程中還存在一定的問題以及可以優(yōu)化之處，其主要可以分為如下幾個(gè)方面：首先，部分充填添加劑沒有完全實(shí)現(xiàn)廠區(qū)內(nèi)生產(chǎn)，一方面造成充填成本高居不下；另一方面也使得部分尾礦利用不充分，造成二次處置成本并具有環(huán)境安全隱患。其次，具體的充填工藝中對于尾砂缺少必要的分級(jí)環(huán)節(jié)，而是采用統(tǒng)一破碎的方式來進(jìn)行，這造成了充填物顆粒粒徑類似，沒有有效的區(qū)分，使得充填效果具有一定的弱化。而后續(xù)的施工過程中可以根據(jù)相關(guān)的施工工藝標(biāo)準(zhǔn)對具體的尾砂進(jìn)行粒徑分級(jí)，并采用破碎后的粒徑標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行逐步充填操作，進(jìn)而使得充填后的地質(zhì)緊實(shí)程度更高，對于其他采礦區(qū)域的支持效果更為顯著。最后，充填采礦方法作為一種基礎(chǔ)采礦模式在應(yīng)用的過程中還需要注意很多問題，而不同的采礦方式之間也存在很大的差異?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的礦區(qū)區(qū)位特征與地質(zhì)條件特征來進(jìn)行合理選取與規(guī)劃，進(jìn)而在解決成本的同時(shí)，保障礦區(qū)開采的合規(guī)性，進(jìn)而從綜合的層面提高企業(yè)的核心競爭力。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：項(xiàng)維傳（1977-），男，籍貫：湖北麻城，職稱：采礦助理，研究方向：金屬礦采礦技術(shù)，單位：大冶有色金屬公司控股大冶市鯉泥湖礦業(yè)有限公司。

張金雷（1981-），男，籍貫：湖北黃岡，本科，職稱：采礦助理工程師，研究方向：金屬礦采礦技術(shù)，單位：大冶有色金屬公司銅山口銅礦。