充填采礦法的應(yīng)用前景

張少軍

（云南金誠(chéng)信礦業(yè)管理有限公司，江西 九江 332204）

充填采礦法的應(yīng)用前景

張少軍

（云南金誠(chéng)信礦業(yè)管理有限公司，江西 九江 332204）

研究采礦活動(dòng)與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系，得出充填采礦方法的優(yōu)勢(shì)。充填采礦法在礦山環(huán)境保護(hù)及礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展方面優(yōu)于其它采礦方法。目前，社會(huì)對(duì)自然環(huán)境的保護(hù)日益加大，充填采礦法應(yīng)成為礦井開(kāi)采的首選方法。

充填采礦；無(wú)廢開(kāi)采；地表塌陷

1 引言

目前我國(guó)各類工業(yè)固體廢料近100億噸，其中金屬礦山超過(guò)40億噸。每年新增用地200～300m2，威脅植被及生態(tài)環(huán)境安全。礦山開(kāi)采污染范圍大，影響時(shí)間長(zhǎng)，無(wú)廢采礦是發(fā)展的必然趨勢(shì)。隨著露天礦的減少，井工開(kāi)采礦井?dāng)?shù)量增加，采用充填采礦法，空區(qū)可用廢石充填，減少地面尾礦，對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)有益。

2 對(duì)自然環(huán)境的破壞

我國(guó)礦山眾多，年礦石采掘量超60億噸，礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用對(duì)地應(yīng)力變化和產(chǎn)生廢氣、廢水、廢渣等，極易出現(xiàn)地面沉降、塌陷、滑坡、地裂縫及泥石流等災(zāi)害。

（1）廢石。廢石多采用露天存放，對(duì)環(huán)境中的水、植被、大氣都有影響。

廢石經(jīng)過(guò)自然降雨沖刷，造成重金屬離子及有毒有害物質(zhì)進(jìn)入地表水，危害水體安全；廢石存放需要位置，堆放廢石區(qū)域的植被會(huì)遭受嚴(yán)重破壞，并難再恢復(fù)；廢石會(huì)因暴露在空氣中風(fēng)化，變成灰塵，遇風(fēng)揚(yáng)塵污染環(huán)境。

（2）尾礦。尾礦是礦山礦石存放的主要地點(diǎn)，因尾礦多在礦山附近，對(duì)礦區(qū)環(huán)境和生態(tài)破壞嚴(yán)重。尾礦中存在有毒有害物質(zhì)，會(huì)跟雨水進(jìn)入江河湖海中，污染江河湖水。同時(shí)尾礦自身也存在潰壩等問(wèn)題。

（3）地表塌陷。地下開(kāi)采勢(shì)必會(huì)造成巖層的缺失，出現(xiàn)大面積的采空區(qū)，長(zhǎng)時(shí)間采空區(qū)垮落，會(huì)影響地面建筑、土地、地貌的完整性，破壞環(huán)境，影響采礦區(qū)周邊的生態(tài)環(huán)境和人員的安全。影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們的生存環(huán)境。

（4）對(duì)地下水的影響。采礦對(duì)礦井水主要是采用水泵外排的方式，礦坑會(huì)成為整個(gè)水分布的的弱區(qū)，造成大量地下水排除地表，造成地下水位的降低，對(duì)于局部地區(qū)造成水資源枯竭，威脅環(huán)境生態(tài)安全。隨著地下水的流動(dòng)，會(huì)帶入大量的有毒有害因子，威脅地下水的食用安全。

3 國(guó)內(nèi)外充填法采礦的發(fā)展

充填開(kāi)采的方式研究，國(guó)外較早于國(guó)內(nèi)。國(guó)外主要的成果有：1864年美國(guó)賓西法尼亞煤礦為控制采區(qū)地表移動(dòng)首次采用水砂充填法；20世紀(jì)30年代，烏拉爾銅礦用嗣后充填的礦房采礦法或預(yù)防性灌漿的崩落采礦法；20世紀(jì)50年代，澳洲金屬礦山以水力充填取代干式充填；1964年芒特艾薩鉛礦采用機(jī)械落礦的充填采礦法，與新南威爾士大學(xué)礦業(yè)學(xué)院合作研究出低成本膠結(jié)充填技術(shù)；1993年加拿大采用膏體充填技術(shù)，應(yīng)用高濃度充填有兩個(gè)途徑：用干式大體積充填的廢石充填料和采用脫水的選廠尾礦；20世紀(jì)50～60年代后，各國(guó)都加大了充填采礦法的研究，有關(guān)國(guó)家還圍繞災(zāi)害控制制定相應(yīng)規(guī)范。

國(guó)內(nèi)的充填開(kāi)采始于上個(gè)世紀(jì)五十年代，在非煤礦山大量使用。但是因?yàn)槿斯ず瓦\(yùn)輸方式的限制，致使充填采礦的生產(chǎn)低、勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)成本高等問(wèn)題。于是采用崩落的方法管理采空區(qū)，其適用的范圍較窄，比較適合巖層不穩(wěn)定的礦石回采，普遍性較差。80年代后，隨著采礦機(jī)械和技術(shù)的發(fā)展，大型的采礦設(shè)備出現(xiàn)，為充填采礦提供了主要的技術(shù)和設(shè)備支持。所以充填采礦勢(shì)必得到長(zhǎng)足發(fā)展。

4 充填法采礦優(yōu)勢(shì)

（1）廢石用作充填料。充填采礦可利用現(xiàn)有的廢石，結(jié)合使用塊石膠結(jié)物質(zhì)，將廢石和水泥砂漿混合沖入采空區(qū)，緩解采空區(qū)的下陷，保障井下的采礦作業(yè)的安全，同時(shí)保護(hù)地表的地貌和建筑，做到廢石不出井，全部充填。實(shí)現(xiàn)零排放廢石礦井，極大的提高礦井的環(huán)境和開(kāi)采的社會(huì)效益。

（2）尾礦用作充填料。充填采礦的充填物可以來(lái)自尾礦，為尾礦處理提供新的方法和技術(shù)?？梢詼p少礦區(qū)尾礦的大小，減少尾礦的占地面積，降低尾礦對(duì)環(huán)境的威脅，改善采礦區(qū)域內(nèi)的環(huán)境，徹底解決尾礦的存放和處理問(wèn)題。

（3）控制地表塌陷。充填法采礦主要的目的就是降低采空區(qū)下陷的范圍，通過(guò)充填采空區(qū)，可以有效的降低下陷，將采空區(qū)內(nèi)的支護(hù)或巖層原應(yīng)承擔(dān)的壓力得以釋放，保證了采礦區(qū)域的安全。為保證充填的效果，必須采用相應(yīng)的充填技術(shù)，將充填區(qū)域控制在大面積的區(qū)域內(nèi)，如采礦工作面、冒落的空硐和出現(xiàn)離層的區(qū)域。通過(guò)合理的充填采礦可以有效的控制地表地貌的完整性，不影響生態(tài)環(huán)境。

（4）改善地下采礦環(huán)境。充填法采礦降低了原支護(hù)的壓力，通過(guò)充填物的支護(hù)，將壓力釋放超過(guò)50%，有效的保護(hù)了采礦區(qū)域內(nèi)的安全。因充填的原因，采空區(qū)內(nèi)的空氣得以排除，避免了高硫礦石的自燃和自爆，最大程度的提高了礦井的安全。通過(guò)充填采空區(qū)降低礦井漏風(fēng)，提升有效風(fēng)量，改善工作面區(qū)域內(nèi)的環(huán)境。

（5）無(wú)（低）廢采礦實(shí)例。南京鉛鋅銀礦位于江蘇南京市棲霞鎮(zhèn)。礦體埋深-28m～-700m。該礦山所采用的采礦方法為點(diǎn)分層充填法占（80%）和分段空?qǐng)鏊煤蟪涮罘ǎ?0%）。日產(chǎn)廢石約100噸，全部用于井下充填，平均日產(chǎn)尾礦約500噸，其中大于20μ的全部用于井下充填。小于20μ的摻入硫精礦中銷售，已成為無(wú)尾礦庫(kù)的礦山。浮選尾礦中的錳品位越過(guò)8%，則通過(guò)磁選工藝流程回收碳酸錳，達(dá)到綜合回收的目的。井下涌水量為725m3/d，全部泵到回水池。其中，充填攪拌站用水720m3/d，空壓機(jī)冷卻補(bǔ)充水量14m3/d，尾礦輸送用水96m3/d，坑內(nèi)涌水已全部用于生產(chǎn)。選礦廢水排放量為4409m3/d，建有專門的污水處理站，使其水質(zhì)達(dá)到國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。由于礦山充分利用了充填采礦的優(yōu)勢(shì)，已很好地解決了礦山環(huán)境問(wèn)題。

5 總結(jié)

研究采礦活動(dòng)與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系，得出充填采礦方法的優(yōu)勢(shì)。充填采礦法在礦山環(huán)境保護(hù)及礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展方面優(yōu)于其它采礦方法。目前，社會(huì)對(duì)自然環(huán)境的保護(hù)日益加大，充填采礦法應(yīng)成為礦井開(kāi)采的首選方法。隨著采礦機(jī)械和技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)對(duì)生態(tài)安全的要求，充填采礦法有很好的發(fā)展前景和應(yīng)用廣度。

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［2］趙成義.北疆礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)中的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題與對(duì)策［J］.干旱區(qū)研究，2007，27（01）∶1.

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.073

張少軍（1976-），男，湖北漢川人，金誠(chéng)信礦業(yè)管理股份有限公司武山項(xiàng)目經(jīng)理部技術(shù)副經(jīng)理（助理），主要從事金屬礦山采礦及井建施工技術(shù)管理。