嗣後充填采礦方法的應用

空場嗣後充填采礦方法在黑色金屬礦山的應用前景

中鋼集團馬鞍山礦山研究院 張傳信
2009年11月

金屬礦山開采中存在的一些問題
采礦產生的廢石、尾礦堆置占地和環境汙染日趨嚴重
占地。2008年末我國尾礦堆積量為63億噸，每年新增尾礦近3億噸，需占用土地麵積20km2；剝離廢石（岩土物料）的堆存量達數百億噸，僅我國露天鐵礦山每年剝離廢石就達4億噸以上，占用了大量的土地 ；
礦山固體廢物堆存誘發次生地質災害，諸如排土場崩塌、滑坡、泥石流、尾礦庫潰壩等多起重大工程與地質災害，給社會帶來了極大的損失。堆置的廢石中有害成分淋滲使地表和地下水體受到嚴重汙染；
堆置的廢石中有害成分淋滲使地表和地下水體受到嚴重汙染。如湘潭錳礦露天廢石場所滲出的酸性水每日達6700m3之多，造成河水汙染、農田減產；南山鐵礦廢石場酸性水使四條小河和萬餘畝農田受到汙染。堆置在洪水通道上的廢石，可能由於洪水產生泥石流，造成人員傷亡和財產損失。

對地質和自然環境的破壞日趨嚴重
據1173家國有大中型礦山調查，地下開采占68.89%，塌陷區占地麵積為84201.4公頃,占礦山開發破壞土地麵積的39.57%。
地下開采遺留下了大量的采空區 ，致使礦山開采條件惡化。造成礦柱變形破壞，相鄰作業區采場和巷道維護困難等地壓現象；引發大麵積頂板冒落和岩移，引起地表塌陷；采空區突然垮塌的高速氣浪和衝擊波造成人員傷亡和設備破壞；采空區老窿的積水，形成突水隱患等，給礦山生產和安全帶來嚴重威脅。
地下水資源遭到破壞。
自然景觀、地形地貌、土地山林受到破壞。
國內外充填法采礦的應用情況
充填采礦法在我國有色、黃金礦山的應用曆史悠久
凡口、金川、安慶銅礦、冬瓜山銅礦等礦山均已使用充填法采礦，都是年產礦石百萬噸級的大型地下礦山
嗣後充填采礦方法即空場法采礦，將采礦所產廢石和尾礦全部或大部分充填到采空區
目前采用空場法采礦嗣後充填的鐵礦主要有安徽霍邱地區的草樓鐵礦、李樓鐵礦，山東張馬屯鐵礦、金嶺鐵礦、馬莊鐵礦和穀家台鐵礦、新疆寶山鐵礦等

提高采礦回收率，大大減少礦山減少用地
以安徽草樓鐵礦為例。總儲量8600萬噸，地表多為農田，且礦體上覆存在170m左右的第四係岩層；設計能力200萬t/a，采用全尾砂充填，每噸礦石增加成本12元，按全部開采需增加投入10億多元，多采鐵礦石2000多萬噸、鐵精砂700萬噸，可多創效益約16億多元。

尾礦用作充填料
以全尾砂或全尾砂為主的各類膏體充填料或高濃度的充填料用於礦山充填，即可減少或取消尾礦庫，降低水泥消耗及充填成本，又可大大改善坑內外環境，徹底解決了尾礦的處理問題。如廣東凡口鉛鋅礦，采用全尾砂高濃度膠結充填料自流輸送工藝，將尾砂產出總量的80％用於井下充填，輔以尾砂用作生產水泥的原料，基本上消除了尾砂的地表堆放。

控製地表塌陷
用充填法采礦可以避免可能導致地表和地下巷道破壞的岩石力學問題。可以開采幾乎整個礦床，回來率最高，貧化率最低。把充填體看作是盤區和采場支護方式，在特定區域內至少可使彈性閉合速度以及由此引起的能量釋放率降低50％，根據國內外研究目前充填開采是用來控製地表沉陷與變形的主要開采技術措施之一。
改善地下采礦環境
礦石采出後進行及時的充填，不僅保護了待采礦體和主要運輸大巷道，在一些多金屬高品位高硫礦體中，還避免了高硫礦石的自燃和自爆，同時也降低了氧等有害氣體的析出量。
空場嗣後充填采礦方法應用前景
嗣後充填采礦方法在我國金屬礦山的市場是巨大的，具有廣闊的應用前景。理由是：
我國正處於發展經濟的高潮之中，經濟建設的發展對資源的需求也不斷增加，雖然一部分可以通過進口來解決，但對於我們這樣一個資源需求大國來說，主要還要依靠發展自己的采礦工業來滿足經濟建設的需要。因此，采礦工業的發展是必須的、肯定的。
我國礦山企業數量巨大。全國縣以上國營礦山近10000座，鄉鎮和個體礦山20多萬座，這些礦山中相當一部分礦山廢石、尾礦占地和環境汙染問題還十分嚴重。采用空場嗣後全尾砂充填法采礦方法，把尾礦充填至井下采空區，即可減少或取消尾礦庫，徹底解決尾礦占地和環境汙染問題。

我國的環境保護要求越來越高，相關法律法規不斷出台和完善，這就使得許多礦山必須實施無廢開采以滿足環境保護的要求。在建和待建礦山必須滿足環保要求才能批準投產，因而其無廢或少廢開采勢在必行。這就要求在建和待建礦山必須采用空場嗣後全尾砂充填法采礦方法。
金屬礦山礦岩多半比較穩固，能保證生產期內空場下采礦的安全；
空場采礦生產能力大、開采成本低，比較適合低價值的鐵礦等金屬礦山采用。

我國近期開發或即將開發的礦山多數為厚大第四係（含流沙層）下礦床。如安徽霍邱地區和淮北地區的鐵礦床、山東萊蕪地區的萊蕪、固家台礦床、山東黃金集團的昌邑鐵礦床、河南許昌武莊、磨李、翟莊和崗河礦床，河北省中關鐵礦床、司家營鐵礦床，等等,資源量近50億噸。特別是安徽霍邱鐵礦區南北走向長度近30km，寬1～2km內已探明十餘個大型鐵礦床，資源量近20億噸。其特點是：緩傾斜～急傾斜礦體，礦床上部為巨厚的第三、四係鬆散沉積物，地表地形平坦，多為大量的農田、水田。開采此類礦床時如何確保地表不塌陷、不沉降或減緩沉降，是極其關鍵的問題。而采用空場嗣後全尾砂充填法可大大地減緩地表沉降，甚至確保地表不塌陷、不沉降。

謝 謝