充填采矿技术在金属矿山采矿工程中的应用
摘要：金属是一种重要的战略性能源，在各个行业中都有很大的应用。在金属矿的常规采矿过程中，由于采矿效率不高，造成了大量的资源浪费与很大的经济损失。在对充填采矿技术的特征进行清晰认识的前提下，文章以山西紫金第二采矿厂实际开采情况为例，对充填采矿技术在施工过程中做出的技术改进措施进行了阐述，希望能够给有关矿业公司在生产中提供一些借鉴，从而推动我国金属矿业的健康发展。
繁忙的英语关键词：金属矿山；采矿工程；充填采矿技术
工匠精神事例引言
充填采矿技术被广泛地用于金属矿产开发，对于一些采矿困难，岩体结构不稳定的矿井，采用充填技术可以达到保护生态环境和安全稳定运行的目的。在金属矿开采中采用充填技术，具有以下特点：一是可以有效减少顶板冒落、片帮等后继问题，提高工作面及周边围岩的结构稳定，提高开采的安全性。二是其采掘、准切等工作工作量较少，作业流程弹性大，可以更好地控制工作中的矿难发生几率，将绿色环境保护理念贯彻到采矿工作中。三是在成本控
制上的优越性比较显著，在实际操作中，可根据具体情况选用可供使用的天然资源，从而实现了对总费用的有效控制。
一、项目概况
山西紫金第二采矿厂负责对义兴寨-义联金属矿田的河湾型斑岩矿石进行全面的采掘工作。标高在610米至950米范围内，工业矿的矿量约2674.02万t（边界品位1.0克/吨），平均品位为2.11克/吨，金属含量为56.38吨。该区共有22处斑岩金属矿体，其中BK1和BK2是主矿体，主要矿床标高为970-600米，矿床形状为近垂直的、东、西轴线略为较长的囊状岩体。中段厚度较大且连续，从东到西长度为245-291米，平均为268米；北南长度为245-296米，平均长度为271米。鉴于目前矿区内的工业用地、办公楼和居民区都在矿体的正上方，地面不能发生坍塌，而且矿体又在义兴寨河床的下面，所以只能采用充填法开采。鉴于该矿体属于大倾角、大厚度、大块头，且岩石稳定，因此，本课题选择了大直径深孔阶段空场嗣后充填法进行开采的方法[1]。
二、提升充填采矿技术应用水平的策略
（一）加强对重点技术的管理
在金属矿开采系统中，首先是要对充填费用进行全面控制，按照目前开采技术的要求，充填费用占到了开采费用的70%，而水泥费用则占到了整个充填费用的70%。所以，成本控制的关键在于水泥的成本控制和替代材料的开发。当前，利用集料代替的方法，可以获得更好的控制结果，但仍有提高的空间。所以在使用过程中，还需技术人员进行预实验，并加入合适的助剂，以保证充填效果满足采矿需求，从而提高企业的经济效益。与此同时，要想提高技术的运用程度，就必须要用到更高的自动化程度。例如山西紫金二矿，就要求合作企业，在掘进和开采的过程中，都要进行自动化作业，用台车来进行锚网支护，用湿喷机来进行巷道喷浆，用掘进车来进行掘进，用潜孔钻机和中深孔钻机来进行钻孔，用天井钻机来进行天井的施工，用液压破碎锤来破碎工作面，用电动铲车来装车，用防爆同力货车来运输。随着机械化水平的提高，降低了工人的劳动强度，为地下开采工程提供了很好的保障。
（二）提升自动化技术应用水平度
在充填技术的运用中，通过引入自动化技术，可以实现对设备运行状况的分析，对设备运行进行综合调配，从而提高设备整体运行效率与项目的经济效益。例如，在机械方面，山
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西紫金第二采矿厂引进CYTJ45KJ311（前者钻杆长4.3m，进尺3.8m，实际效率210m~230m/月）和安百拓（4台）Boomerk111掘进台车（钻杆长4.3m进尺3.8m，实际效率210m~230m/月）；安百拓EST1030的4立方电铲运载能力为10t，铲斗容量4m3。在软件方面，山西紫金第二采矿厂引进了一套无人驾驶系统，包括智能调度监控系统、远程监控与应急接管系统、井下高精度定位系统、车路协同感知系统、车载无人驾驶系统、远程启停系统、模拟系统等多个子系统[2]。其中，井下高精度定位系统能够最大限度地反映出井下的工作和矿山环境的先验信息，提高了对环境的描述精度，从而减少了无人驾驶的复杂性，确保了无人驾驶的安全性和合理性；实现了矿井、矿山的3D点云地图，超宽带标记，视觉标记的定位功能；在此基础上，提供道路节点的拓扑连接信息，辅助执行全局路径规划提供道路的坡度、宽度、平整度、限速信息，计算合理路径；通过设置电子围栏，使传感器能够更好的对障碍做出情境分析，增强了算法的稳健性。二是采用胶凝填料站的自动控制技术，通过对有关参数的设置，可以对主料、辅助料进行自动配比，从而提高了胶凝填料的自动化操作程度。
（三）改进技术管理方式
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企业管理活动是企业高层次技术的运用过程，首先要求管理者有较强的生态环境意识；其次，要重视管理制度的执行，只要有了定型的制度，不管在什么情况下，都要始终坚持抓好管理的细部控制，这样才能保证矿井的安全生产。山西紫金第二采矿厂设计了“四受控”制度，即计划受控、作业受控、人员受控、环境受控。“计划受控”是指每个作业项目都要有一套作业计划，要避免“指导性”工程，要通过编制一套有针对性的、可行性的、可操作性的作业计划，来识别出安全隐患，并采取相应的预防对策。“作业受控”就是对每一项操作都要有专人负责，操作要有批准，操作要有编号。其目标是要杜绝一种操作无人管理，不知情，执行混乱的操作。“环境受控”就是要求工人根据操作计划所确定的风险，采取的预防措施，梳理操作工程的“人”“机”“料”“法”“环”等要求操作前的安全验证。在野外工作中，对危险因素的辨识和排除是最后一个最重要的步骤，也是最重要的步骤。以加强对工作场所的安全保障，保证工作场所的安全。“人员受控”就是指进行某种工作的人，必须接受过相应的训练，并具有相应的安全操作技术；禁止随便找个人去做一些事情[3]。比如对新员工进行“三级”安全教育、培训及考核，通过考核的才能颁发上岗证书；对新来的员工进行跟班培训，直至通过考核能够独立工作；在每天进行作业之前，作业项目负责人都会对参加作业的人员展开一次安全技术交底，并将有关的记录和拍摄视频都做好，以保证参
加作业的人员能够了解到操作的风险和控制措施；按区域划分和分级管理，不属于本工作范围的人员禁止进入。
（四）优化矿山节能管理
一是推广新技术、新工艺和新装备，推动开采技术的发展，减少矿山开采的能源消耗。二是为降低压缩空气管道损耗，使空气加压站尽可能接近压缩空气加压点，其总压降不得大于压缩空气加压站压力的12%。三是为降低废石抬升量和节省电力，在采空区内采用了回填方式。四是勘探工程与掘进、采准工程的设计应相互配合，应以钻井为主要手段，尽可能降低井下勘探的工作。五是矿山采取单侧向倾斜的通风方式，进、回风井设置在矿山的北部和南部，以减小漏风，增加有效风量。风机选用轴流型节气门，可适当调节其叶片，使之符合矿山环境的变化需求，并使其在各工况点的效率达到70%以上。
川百合
结束语
总之，对于我国金属矿开采事业来说，充填采矿技术的整体应用水平还比较低，不但影响了企业的生产效率，而且也对生态环境的保护产生了不利影响。所以，有关技术人员一定
要持续地对自己的思想进行创新，加强对新技术的控制，以有效地提高整个技术的应用水平，从而保证金属矿产开采的经济效益、社会效益和环保效益三者之间的有机统一。
中元节诗句
参考文献
[1]杨庆元,魏诚.地下金属矿山充填采矿技术分析[J].冶金管理,2023(04):84-88.
[2]郭利杰.我国首个金属非金属矿山充填工程国家标准发布[J].中国矿业,2022,31(10):172.
[3]刘铁军,乐敏杰,许高锋.某小型金属矿山充填站设计方案研究[J].现代矿业,2022,38(09):178-183.
