浅谈充填采矿法未来的发展方向_河南省荥阳矿机

新型充填材料、化学添加剂逐步扩大应用
  矿山充填材料主要由骨料和胶结剂两部分组成，骨料大多数就地选取廉价的可用物料，不足部分就地选料破碎加工；而胶结剂绝大多数矿山选用普通硅酸盐水泥或矿渣水泥，少数矿山掺入粉煤灰、赤泥、石灰等物料。目前适用于矿山充填特点的专用水泥还不多见。高水速凝材料是一种典型的专用充填胶结剂，其在硬岩矿山的应用仍处于试验研究和推广阶段。
   除了常规的充填材料，如砂石集料、水泥、粉煤灰、炉渣以及水之外，在充填料制备之前或混合之后直接加入的外加剂，已在国内外一些矿山开始研究和试用。例如速凝剂用来缩短凝固时间，缓凝剂用来延长凝固时间，减水剂用来改善易性和提高强度，减阻剂用来降低高浓度物料的管道输送阻力等，其目的是为了提高充填料的物理性能，包括强度、稳定性、可输送性、可泵性、和易性以及浇注性等，这些特性满足于充填与采矿工程需要，特别是减水技术和水化过程控制技术已在国外矿山生产中应用。许多化学添加剂如絮凝剂、减水剂、减阻剂和泥浆杂物快速固化剂等也在矿山得到了不断应用，依赖水泥单一品种的局面已得到改变。
充填设施、机械、监测仪表将不断更新
   在充填设施中，充填料贮料仓的作用是十分重要的，但往往被人们所忽视。贮存干料的卧式贮料仓简单，而采用湿法处理技术产出的分级尾砂或全尾砂的贮存通常用立式贮料仓，要求贮料仓中以高浓度料浆(例如65%～70%)稳定的、可靠的排出，对于制备充填料而言十分重要。因此，对现代两相散体流动特性与理论研究十分必要。对现行使用的几种立式贮料仓：半球形底部结构多点放砂型、锥形底部单点放砂型以及带搅拌器的贮罐型进行综合分析评价，并开发和设计出无搅拌器重力排放充填料贮料仓，对浆体充填系统或膏体充填系统都是十分必要的。澳大利亚Wollongong大学松散固体与颗粒技术中心已开展了这方面的研究。
   充填料制备的专用混合搅拌机得到进一步发展，出现了立式强力搅拌机、卧式叶片搅拌机、卧式圆筒旋转搅拌机、卧式双轴螺旋搅拌输送机、水泥活化搅拌机以及高剪力高速搅拌机等。由于尾砂充填的广泛应用，处理尾砂的分级脱泥设备、各种类型、各种尺寸的水力旋流器，输送尾砂的各种耐磨砂泵、油隔离泵、隔膜泵等，特别是全尾砂技术的开发，促进了连续脱水技术和脱水设备的发展，大型盘式过滤机和大型水平带式真空过滤机研制水平有了较大的提高，过滤效率和处理能力完全可以满足生产需要。
   充填搅拌站常规的国产监测仪表、涡街流量计、电磁流量计、质量流量计、超声波流量计、同位素密度计、各种料位计、液位计和电子秤等已经得到普遍应用，技术等级更高的智能化仪表、核子秤、远传电子压力表也在少数充填系统中应用。但是选用于高浓度和高体管道输送监测压力的仪表还不够完善，尤其是井下充填管网的监测仪表还极少，这也是国内外矿山需要解决的问题。
充填模式向生态化、无公害化发展
   采矿工业在提供原材料的同时也不可避免地破坏自然环境。随着矿产需求量的增加，由资源开发利用引发的环境破坏和废料排放己成为全球性的严峻问题。因此，尽量使矿山固体废料不向地面排放和采空区被有效地充填，已是亟待研究解决的重大课题。按照工业生态学的观点，解决矿山环境问题有效的途经是将矿山废料转化为资源被重新利用。生态的充填模式就是要将矿山的各个工序作为一个系统对待，把矿山充填作为固体废料资源化的一个有效手段，降低矿山固体废料排放，从根本上解决矿山环境保护问题。
   新的充填模式由3个基本要素组成:内循环技术、经济效益、废料流量。该充填模式必须以低成本、高效率和高可靠性能的充填技术作为支撑，是其核心要素；第二要素为充分条件，在该充填模式下能够实现经济平衡甚至获取新增效益；第三要素则表征废料的资源化程度。
   近年来，由于充填采矿法的回采工作应用了高效率的铲运设备，充填工作实现了管路化、自动化，并广泛使用选厂尾砂作为充填料，矿石损失贫化小，作业安全。特别是对于围岩和地表需要保护，地压大，有自然火灾危险，矿体形态复杂的高品位或贵重金属矿床，充填采矿法的优势更为突出，因此充填采矿法的应用范围将会不断扩大。

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