摘要:黄金矿山采矿中的充填采矿技术应用与其他采矿技术相比,这种技术开采效率更高,在矿产资源开采领域有着较为广泛的应用,而在稀缺、贵重矿石、高品位、围岩不稳固矿产资源的开采中更为适用,可以取得更高的开采效率,更好的开采结果。充填采矿技术的特点是在矿块、矿房的回采工作过程中,通过向采矿区充填材料,实现在充填体上进行矿产资源的回采工作,从而防止地表移动,加强地压控制,避免发生崩落等事故,具有高效、回采率高、安全、对地表破坏性小、矿石贫化率低等优点。基于此,本文阐述了充填采矿法的主要类别,对黄金矿山采矿中的充填采矿方法应用问题及其措施进行了探讨分析。
关键词:充填采矿法;类别;黄金矿山;应用;问题;措施
充填采矿技术作为高效安全的开采技术,在黄金矿山开采中发挥着重要作用,但是由于各种因素的影响,使其存在诸多问题,基于此,以下就黄金矿山采矿中的充填采矿方法应用问题及其措施进行了探讨分析。
一、充填采矿法的主要类别
1、干式充填法。干式充填采矿法用矿车、风力或其它机械输送干充填料(如废石、砂石等)充填采空区,也是充填采矿技术最早采用的方法。20世纪50年代,我国有色金属矿山50%以上使用干式充填采矿法。随着充填技术发展,干式充填法因工艺繁杂,劳动力需求大,作业成本高,采场充填时间长,生产率低,采场充填时不能进行回采等缺点,不能满足“三强”(强采、强出、强充)采矿生产的需要。因此国内干式充填法所占的比重逐年下降。
2、水砂充填法。我国水砂充填工艺从20世纪60年代开始采用,1965年首次采用了尾砂水力充填采空区工艺,有效地减缓了地表下沉,取得了较好的效果;70年代一些矿山都先后成功应用了尾砂水力充填工艺;进入80年代后,分级尾砂充填工艺与技术应用更加广泛,有60余座有色、黑色和黄金矿山都推广应用了该项工艺技术。
3、胶结充填法胶结充填法一般采用以碎石、河砂或尾砂或戈壁集料为骨料(间或掺入块石),与水泥或石灰类胶结材料经拌合形成浆体或膏体,以管道泵送或重力自流方式输送到充填区的充填。随着材料的发展,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,加上浆体泵送工艺的发展,使胶结充填得到广泛应用。胶结充填具有强度大,速度快,工艺简单等优点,目前世界各国矿山企业,特别是矿业发达的国家都在广泛应用这种充填方法。
二、黄金矿山采矿中的充填采矿方法应用问题分析
1、矿体实际与工艺运用上出现不符的问题。在结合了矿床开采技术条件和矿山的实际特点后,充填技术变成了一种与其他采矿技术相结合的新型采矿法。但是在充填采矿技术的实际应用过程中是不深入分析和研究缓倾斜或是较为稳固的极薄矿脉的实际情况的。而且也存在着其他的一些问题,较为严重的是不注重对充填材料的保存以及不符合矿山的生产要求的采场设计等等,这很大程度影响了充填质量。
2、充填材料问题。充填材料作为充填采矿技术一个重要的材料,它的物理特性有很多,容重,孔隙率、康剪力学强度、固体含量、可压缩性和湿度等等都是它的物理特性。由于其是由骨粉的结构和成分、胶结的组成方式和其材料等原因所决定的,因此其物理力学的特征受到很多因素的影响,这也直接影响到了开采的稳定性和填充体的强度。但是,对于充填材料的不合理使用的问题依然在实际的作业中普遍存在着,这大大降低了充填的效率和充填的质量。
3、自动化水平问题。影响矿山的发展因素有很多,矿山充填系统的自动化水平就是其中之一,自动化水平的高低直接影响了矿山的发展。目前矿山仍然有些问题没能得到解决,但由于我们目前对于相关设备的研究还不够,设备的性能和稳定性较差,这在一定程度上阻碍了矿山充填技术的发展,同时也使得采矿企业的经济效益不能达到更为理想的位置。
三、黄金矿山采矿中的充填采矿方法应用措施
1、采用全尾砂充填材料。尾砂充填是目前黄金矿山开采中充填采矿技术最常使用的一种充填方法,以往对于这种材料的充填都是采用分级尾砂,分级尾砂胶结充填的缺点是会增加尾砂库库坝的实际维护成本,不符合经济性要求。为了弥补这一缺陷,提高金矿的回采率,保证矿山开采作业安全,需要对全尾砂充填技术进行改进,通过试验等方法来优化尾砂的物化性能,以降低开采成本。取黄金矿山中的尾砂作为样本,采用碳硫测定仪、等离子体发射光谱仪等仪器对样本尾砂的物理、化学成分进行测定。 了解了黄金矿山尾砂的物理参数和化学成分后,需要根据这一测定结果对灰砂配比进行合理设计,充分考虑充填材料的适用性、充填工艺、成本等相关因素。对充填料浆凝结时间进行试验发现,当灰砂比范围在1:4到1:16之间,充填料将浓度在65%到75%之间时,充填料浆初凝最短时间为13.6h,最长时间为26h;终凝最短时间为20h,最长时间为60h,整体凝结时间范围较大,表明这样的灰砂配比和浓度可适用于不同黄金矿山生产需求。可见,通过取样、试验,获取黄金矿山尾砂的物理参数和化学成分信息,在经过进一步的试验,可以有效提高尾砂胶结充填的效果,得到强度较高的充填体,从而满足黄金矿山充填采矿需求。
2、加强高浓度输送技术的研发和应用。由于不同地区、不同黄金矿山的矿体构造不同,地质成分不同,因而对于充填采矿技术的要求各有差异,充填材料浓度不固定。采用高浓度对黄金矿山进行充填采矿,既有利于节约胶凝剂的使用量,降低充填成本,又能够有效提高充填料浆的利用率,提高充填体强度,减少对环境的污染和破坏。因而我国矿山企业应加强对高浓度充填料输送技术的研发,在矿山资源开采中推广应用高浓度充填料输送技术,依据流体力学等相关理论知识研发高浓度充填料输送技术,研发与该技术相匹配的输送管材。
3、大力发展新型胶结充填材料与充填模式。充填材料本身的物化性质以及原料配比,对充填采矿技术在矿山资源开采中的应用效果具有直接影响。从充填材料的发展和实际应用情况来看,存在反比关系的灰砂配比一直是造成矿山回采率低的一个主要因素。针对这一问题,要想有效解决两者之间的反比问题,研发新型胶结充填材料是充填采矿技术未来发展的主要内容与方向。即矿山企业应加大对新型胶结充填材料的研制和发展,创新充填材料生产工艺,在灰砂混合中加入一些特殊药剂,如速凝剂(加快凝固)、减水剂(改善充填体和易性)等,以改善充填材料物化性能,提高充填体强度。充填材料在创新发展的同时,充填模式也应积极创新改变,以适应新型胶结充填材料,适应充填采矿技术要求。根据黄金矿山深度开采整体发展趋势,需要提高充填采矿技术对高温、地应力的适应能力,重视对充填模式、管道减压技术、充填料浆冷却技术的研究分析和改造升级,发展新的充填模式,在提高黄金矿山回采作业安全性和回采率的同时,强化生态环境保护,降低作业成本。
结束语
综上所述,随着社会经济的快速发展,各行业对矿产资源的需求与日俱增,直接带动了矿产资源开采技术进步,而这些新型先进开采技术的应用,又给矿山资源开采提供了有力支持。其中充填采矿法在黄金矿山采矿中得到广泛应用,因此对其存在的问题及其措施进行分析具有重要意义。
参考文献
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