嗣后充填采矿方法的应用，充填采矿法

空场嗣后充填采矿方法在黑色金属矿山的应用前景

中钢集团马鞍山矿山研究院 张传信
2009年11月

金属矿山开采中存在的一些问题
采矿产生的废石、尾矿堆置占地和环境污染日趋严重
占地。2008年末我国尾矿堆积量为63亿吨，每年新增尾矿近3亿吨，需占用土地面积20km2；剥离废石（岩土物料）的堆存量达数百亿吨，仅我国露天铁矿山每年剥离废石就达4亿吨以上，占用了大量的土地 ；
矿山固体废物堆存诱发次生地质灾害，诸如排土场崩塌、滑坡、泥石流、尾矿库溃坝等多起重大工程与地质灾害，给社会带来了极大的损失。堆置的废石中有害成分淋渗使地表和地下水体受到严重污染；
堆置的废石中有害成分淋渗使地表和地下水体受到严重污染。如湘潭锰矿露天废石场所渗出的酸性水每日达6700m3之多，造成河水污染、农田减产；南山铁矿废石场酸性水使四条小河和万余亩农田受到污染。堆置在洪水通道上的废石，可能由于洪水产生泥石流，造成人员伤亡和财产损失。

对地质和自然环境的破坏日趋严重
据1173家国有大中型矿山调查，地下开采占68.89%，塌陷区占地面积为84201.4公顷,占矿山开发破坏土地面积的39.57%。
地下开采遗留下了大量的采空区 ，致使矿山开采条件恶化。造成矿柱变形破坏，相邻作业区采场和巷道维护困难等地压现象；引发大面积顶板冒落和岩移，引起地表塌陷；采空区突然垮塌的高速气浪和冲击波造成人员伤亡和设备破坏；采空区老窿的积水，形成突水隐患等，给矿山生产和安全带来严重威胁。
地下水资源遭到破坏。
自然景观、地形地貌、土地山林受到破坏。
国内外充填法采矿的应用情况
充填采矿法在我国有色、黄金矿山的应用历史悠久
凡口、金川、安庆铜矿、冬瓜山铜矿等矿山均已使用充填法采矿，都是年产矿石百万吨级的大型地下矿山
嗣后充填采矿方法即空场法采矿，将采矿所产废石和尾矿全部或大部分充填到采空区
目前采用空场法采矿嗣后充填的铁矿主要有安徽霍邱地区的草楼铁矿、李楼铁矿，山东张马屯铁矿、金岭铁矿、马庄铁矿和谷家台铁矿、新疆宝山铁矿等

提高采矿回收率，大大减少矿山减少用地
以安徽草楼铁矿为例。总储量8600万吨，地表多为农田，且矿体上覆存在170m左右的第四系岩层；设计能力200万t/a，采用全尾砂充填，每吨矿石增加成本12元，按全部开采需增加投入10亿多元，多采铁矿石2000多万吨、铁精砂700万吨，可多创效益约16亿多元。

尾矿用作充填料
以全尾砂或全尾砂为主的各类膏体充填料或高浓度的充填料用于矿山充填，即可减少或取消尾矿库，降低水泥消耗及充填成本，又可大大改善坑内外环境，彻底解决了尾矿的处理问题。如广东凡口铅锌矿，采用全尾砂高浓度胶结充填料自流输送工艺，将尾砂产出总量的80％用于井下充填，辅以尾砂用作生产水泥的原料，基本上消除了尾砂的地表堆放。

控制地表塌陷
用充填法采矿可以避免可能导致地表和地下巷道破坏的岩石力学问题。可以开采几乎整个矿床，回来率最高，贫化率最低。把充填体看作是盘区和采场支护方式，在特定区域内至少可使弹性闭合速度以及由此引起的能量释放率降低50％，根据国内外研究目前充填开采是用来控制地表沉陷与变形的主要开采技术措施之一。
改善地下采矿环境
矿石采出后进行及时的充填，不仅保护了待采矿体和主要运输大巷道，在一些多金属高品位高硫矿体中，还避免了高硫矿石的自燃和自爆，同时也降低了氧等有害气体的析出量。
空场嗣后充填采矿方法应用前景
嗣后充填采矿方法在我国金属矿山的市场是巨大的，具有广阔的应用前景。理由是：
我国正处于发展经济的高潮之中，经济建设的发展对资源的需求也不断增加，虽然一部分可以通过进口来解决，但对于我们这样一个资源需求大国来说，主要还要依靠发展自己的采矿工业来满足经济建设的需要。因此，采矿工业的发展是必须的、肯定的。
我国矿山企业数量巨大。全国县以上国营矿山近10000座，乡镇和个体矿山20多万座，这些矿山中相当一部分矿山废石、尾矿占地和环境污染问题还十分严重。采用空场嗣后全尾砂充填法采矿方法，把尾矿充填至井下采空区，即可减少或取消尾矿库，彻底解决尾矿占地和环境污染问题。

我国的环境保护要求越来越高，相关法律法规不断出台和完善，这就使得许多矿山必须实施无废开采以满足环境保护的要求。在建和待建矿山必须满足环保要求才能批准投产，因而其无废或少废开采势在必行。这就要求在建和待建矿山必须采用空场嗣后全尾砂充填法采矿方法。
金属矿山矿岩多半比较稳固，能保证生产期内空场下采矿的安全；
空场采矿生产能力大、开采成本低，比较适合低价值的铁矿等金属矿山采用。

我国近期开发或即将开发的矿山多数为厚大第四系（含流沙层）下矿床。如安徽霍邱地区和淮北地区的铁矿床、山东莱芜地区的莱芜、固家台矿床、山东黄金集团的昌邑铁矿床、河南许昌武庄、磨李、翟庄和岗河矿床，河北省中关铁矿床、司家营铁矿床，等等,资源量近50亿吨。特别是安徽霍邱铁矿区南北走向长度近30km，宽1～2km内已探明十余个大型铁矿床，资源量近20亿吨。其特点是：缓倾斜～急倾斜矿体，矿床上部为巨厚的第三、四系松散沉积物，地表地形平坦，多为大量的农田、水田。开采此类矿床时如何确保地表不塌陷、不沉降或减缓沉降，是极其关键的问题。而采用空场嗣后全尾砂充填法可大大地减缓地表沉降，甚至确保地表不塌陷、不沉降。

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