从安全评价角度看充填采矿法在非煤矿山中的应用与发展前景

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  【摘 要】在非煤矿山行业高速发展的今天,国家对矿产的需求量也与日俱增。采矿业的地位也显得十分重要,尤其是开采条件复杂的矿山,很多方面的问题都会引发关注,采矿工程具备很多特点,综合其安全规范的要求,对于充填采矿法的现状以及发展前景进行探讨。
  【关键词】非煤矿山;充填法;前景
  一、充填采矿法应用现状
  笔者是一名安全评价工作者,主要从事非煤矿山的安全评价工作,因此,从評价角度分析一下充填采矿法在非煤矿山中的应用现状与前景。
  我国矿山充填采矿有着悠久的历史,仅以1949年以来半个世纪的充填采矿技术的发展情况就可以说明这一点,但我国2000年前应用充填采矿方法的矿山主要为大型矿山,受资源条件限制,大型的、便于开采的矿物资源开采的程度较大,因此,余下不少开采技术条件较差、开采成本高的矿产资源未开采,为多大水矿山。我国金属矿山大水矿床的地下开采现状见表1。
  从上表中可知,我国部分大水矿床多采用充填采矿法进行开采矿床,以保证地下开采安全,而使用崩落及空场法的安全性较差,必须采取充填法回采矿石,才能确保安全。
  近些年,由于矿产品价格节节高升,加之国家政策调整,许多小型矿山进行资源整合,并由有实力的企业进行开采,因此,开采成本相对较高的充填采矿法也逐渐多了起来。目前,笔者接触的应用充填法开采的矿床主要为地表有湖泊、江河、常年性河流(无法改道)、村庄、公路、风景区等需要保护对象以及深井矿山(矿山地压突出)。目前,采用充填采矿法进行回采的矿种由原来的金矿、钼矿扩展到目前的铜矿、铁矿、铜锌矿等。
  虽然充填采矿法在常规条件下存在工艺复杂、效率较低和成本偏高等缺点,但是,如果因地制宜,方案选择合理,实际应用得当,科学管理水平较高,人员素质较好,尤其是目前我国实行“安全生产,预防为主,综合治理”的安全生产方针的条件下,充填采矿法也将得到广泛应用。
  充填材料分为干式、水砂及胶结充填材料三种。目前,应用最多的充填方法为全尾砂胶结充填,该方法不仅成本低,充填料来源可靠,且充填工艺成熟,为近些年来非煤矿山首选的充填采矿法。笔者接触的近年来采用充填法的矿山有辽宁金凤黄金矿业公司、丹东万宝源钼矿、山西峨口铁矿、营口五矿(铁矿)、西鞍山铁矿、思山岭铁矿等,大多数为全尾砂胶结充填,在地表设充填站,充填料来源为选矿厂产出的尾砂,经与水泥配比后,输入井下进行充填。
  影响充填效果的主要因素之一就是充填体强度,目前,在我国实际生产矿山中,用灰量较高,灰砂比多为 1:8~1:10。在国外可见水泥含量低的尾砂胶结充填,灰砂比达1:20~1:30。充填体强度与水泥、砂和水的配比以及养护时间密切相关。胶结充填的浓度对充填体积强度影响较大,浓度较低时,产生严重水泥离析,使充分填体强度大为下降。充填浓度超过68~70%时,水泥离析基本消失。而笔者接触的矿山采用充填法明的充填料浓度在65%以上,多数采用是70%,充填工艺的成熟技术使高浓度的充填料成本大大降低,同时也保证了充填效果。
  采场浇底、接顶,其充填砂浆灰砂比为1:4,充填体强度可达到3~4MPa;若回采的矿房,其充填砂浆灰砂比为1:10,充填体强度可达到2MPa;若回采的矿柱,其充填砂浆灰砂比为1:40,充填体强度可达到1MPa左右。
  此外,充填体接顶问题也是充填效果的主要因素,目前,在实际生产过程中,采用二次或多次接顶,以保证充填效果。
  充填倍线是明确充填系统是否经济合理的主要因素,充填倍线N<5~8,尾矿及细砂胶结充填自流输送,能够保证高浓度充填料自流要求,目前,大多数矿山的充填倍线能够保证在5~8之间,但一些大型矿山,由于其开采系统复杂,造成其最大充填倍线大于10以上,必须设置加压泵进行增压,增加了充填的成本。因此,对于大型的复杂矿山,应合理的设计充填工艺,确定最合理的充填倍线。
  在矿山生产中,充填管道的选择依赖于矿山采用的充填材料、管路的压力、料浆对管道的磨损情况、充填能力、系统服务年限等因素,同时管道的额定强度必须在系统提供的最大静压头之内。目前矿山充填管选矿用树脂管聚氯乙稀管和普通无缝钢管两类,以达到节省矿山的基建费用、延长系统使用寿命的目的。
  二、充填采矿法的发展前景
  使用充填采矿法,不仅解决了矿山采空区地压,控制了地表沉降,还可以确保地下隔水层不受破坏,避免因地下开采形成的陷落与地表水体连通并形成导水通道,同时对表地的生态环境的破坏也非常小。此外,充填法也是深井矿山首选的采矿方法,可以有效的控制矿山地压危害。可见,充填法是未来开采条件复杂的非煤矿山的主要采矿方法之一,也是非煤矿山采矿方法的发展趋势。充填法的发展方向为低成本、效果好、效率高、工艺先进、废物利用、环保等方综合面。
  三、结束语
  采用正确的采矿方法,对于开采条件复杂的矿山来说十分重要,是解决一系列难题,采矿管理中所却在的缺陷不断的完善,研究出一条采矿模式的最好管理路径,建立起良好的管理体系,需找出可持续发展的平衡点,使得不可再生资源得到合理的利用,是人们在日后工作中急需要解决的问题。
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