采矿充填下的尾矿处置技术运用实践探究.pdf

40Mine engineering矿山工程采矿充填下的尾矿处置技术运用实践探究蒋成云摘要：随着时代的发展，我国的社会经济也在不断地发展，经济水平的持续发展使得我国对能源的需求急剧上升。其中，矿产资源是工业建设的重要资源保障，目前我国对矿产资源的需求已经到达一个较高的水平。因此，如何针对矿山建设的矿产资源开发进行管理，并结合现代化的采矿技术装备不断强化采矿出矿率水平已然成为当今矿山开采行业的重点工作。关键词：尾矿处理；采矿填充；处置技术如今的矿山开采行业发展蒸蒸日上，矿山企业不断地对矿山进行开采的过程中会产生大量的污染物排放，并且随着人类生产活动对矿山能源的需求逐年增长的情况下，每年的矿山开采污染排放物数量都在持续增多，呈现出翻倍增长的现象。目前，为了贴合绿色发展的理念，众多中大型的矿山企业都将尾矿的排放污染治理作为首要解决问题，并不断地研究优化尾矿的处置技术。1 尾矿处置技术发展趋势直至如今，矿山开采行业的研究人员仍在尾矿的科学处置道路上不断探索，企图能够发掘出适合大多数矿区的尾矿应急处置技术。从事矿山开采工程行业的专业人员也清楚地认识到，寻求一个合理可行的尾矿处理方案对采矿工程的经济收益是多么的巨大，不仅能够解决尾矿因大量堆积而无地方储存的难题，还能对尾矿中的可再次利用资源进行回收。某些矿区处于露天情况下，一旦遭受强降雨侵袭极易引发山洪，接连着出现尾矿堤坝崩塌，由此看来，处理尾矿的问题任重而道远，绝不能掉以轻心。在当前的环境保护建设、国家经济形势和技术政策形势的基础上，传统使用的矿山尾矿处置方法已然不再符合我国的发展所需。如何利用现有技术手段以更好地解决矿山开采后的尾矿处理问题，解决环境污染的隐患是采矿行业的重要研究对象。许多国内外的矿山研究人员探索出废弃尾矿的干式堆存法、采矿充填处置法以及尾矿井下排放法等有效减少尾矿排放的途径。其中，采矿充填技术是在矿山开采过程的中，做好支护采矿的同时不断地将矿石传输到存放地点，以减少岩石在开采中的崩塌现象和地表运动，能够提升矿石的采出率。在岩层结构稳定较差的围岩开采区域进行深层开采作业时能极大增加采矿工程开展的安全性。当前采矿行业的回填采矿技术的发展已从最初的干法充填逐渐发展至水泥充填和糊状充填。2 尾矿处置技术分类2.1 尾矿干式堆存在矿产行业中，干式堆存法是指使用半干法对尾矿进行处理存放。尾矿的干式堆存方法使用简单，主要处理工艺是对尾矿的矿石进行表面脱水处理，通过干燥脱水，矿石表层可以获得膏体状的干燥尾矿砂。在整个矿石地脱水干燥处理的工作过程中，需要保证工作环境的水分湿度超出泵送脱水的湿度，尾矿矿石在脱水后及时地运送到地表划定的存放区域或者尾矿库中，反复不断地对这些处理后的矿渣进行推填和碾压，直至尾矿石和填土形成稳固致密的结构，这种干燥不饱和程度的尾矿处理能够有效避免尾矿中的污染物流出，降低对环境的污染。在干式堆积法的施工作业现场，整个工作过程不用发生有效离析和渗析，只要使矿渣获得足够的支撑力就能够自然堆积起来，可以在水平的对方地面形成自然山脊形状堆积块。该种方法在各种地形的矿区都能够有效应用，无论是高山河流或者低洼坡地都能够形成自然堆存的矿堆，并且该种建设方法投入费用低，建设完成后的维护简单，综合来说能够很好地控制建设成本。在我国的北方地区，低温以及干旱是其主要气候特征，尤其是在冬季，高寒低温的环境导致水的输送十分困难，而低温干式自然定向堆积输送技术可以完美解决这个问题。我国当前使用的干燥生产工艺中，膏体式尾砂快速干燥堆积是能够快速形成干燥膏体的技术，并且膏体能够自动堆积，省去另外的辅助尾砂凝固的絮凝剂添加的人工人力。使用该种工艺来处理矿渣和尾砂，能够生产足够干燥的膏体尾砂并且进行堆积，对于堆积尾砂的场地要求较低，通常在平整的环境下接受自然阳光的暴晒就能够快速实现尾砂的干燥堆积。尾矿的矿渣经可以通过低温脱水或者真空脱水来进行干燥堆积，一定程度上可以节约矿山开采的投资建设经费，并且在后期管理维护上也能够节约成本，减少了技术管理人才的使用，并使回水能够得到充分地开发利用，尾矿堆积处理后能够节约矿库的使用空间，并且提升的工程建设的41Mine engineering矿山工程安全性，有利于大型地下矿山的规划和建设，减少矿区复垦活动，有利于地质环境保护。2.2 尾矿井下排放尾矿的井下排放处置方式在空闲区域，废旧矿井巷道比较适用，同时，在井下空区排放井下进行尾矿的排放和处理是一项对环保作业十分有效的技术手段。首先，在井下对尾矿进行环保处理和技术作业时，需要在工作前期对矿井展开全方位的深度检测工作，由于矿井的井下巷道工程的特殊性，其需要连接井下许多的采矿作业和探测工作，所以全方位的探测阶段性步骤十分重要。同时需要重点注意，在选择尾矿井下排放技术作业时，对于井下和采空区域内不能出现大面积的尾矿潜在液化的情况，这种情况会诱发井下采空区被渗入饱和状填充材料，一旦尾矿采空区的地下岩石层受到强力的震动或者水压冲击，将会对周边的岩石层和地质结构造成严重影响，出现的地质结构变化甚至能够导致岩层裂缝的出现，产生安全隐患。尾矿的处理工作对环境的保护和矿业的发展都有很大的联系，对于这类工作矿企应当加以重视，由于矿井防空区周边的岩层在地质的演变中很容易出现天然的岩层裂缝，并同时存在一些天然岩石碎块在周边，因此对于井下的尾矿处理的废水和废料处置时还需更进一步的规划，比如考虑到地下矿区的围岩承压能力，保证开采过程中地表和周边建筑不会因此出现安全风险，采空区的支撑足以保证矿区表层的结构稳定性。只有全面的做好采空区的结构支撑，才能从根源上解决安全问题，也更有利于井下尾矿排放处理工作的开展，消除不利因素带来的局限性。同时加强对矿企和采矿工作人员的安全意识培养，做好矿产开采的预算和进行环境质量评价等工作，以保证高质量高效率的进行矿区作业。2.3 采矿填充近年来，矿产开采开发行业的发展突飞猛进，采矿填充技术也被大众所认可并大范围的推广起来，在矿采行业受到高度认可。因为采矿填充技术也是我们需要重点关注分析的一项。总的来说，在尾矿填充工作当中应用新技术来处理采空区的回填工作，重点需要突出一个如何准确并高效的将凝胶物质填入采空区，并达到很好的稳固采空区地质结构的效果。对于整个采矿业的发展来说，这项新型采矿填充技术是推动采矿业和生产发展进程的一大助力。在采矿行业来说，矿区附近通常能够观察到大量的金属矿石物质流露地表层的情况。同时，人们还能够在地表发现采矿后的区域出现一些矿尾砂和一些金属类的废料遗留表面，所以说必须采用合适的填充技术，优化填充工艺才能有效的对矿区周围环境进行保护。采矿填充技术早在20世纪中期就已经诞生并应用于实际采矿行业当中，但是由于当时的各类技术发展水平并未达到一定的水准，因此采矿填充技术的应用效果并未达到理想效果，在当前我国的矿产业发展情况来看，采矿填充技术需要进行灵活的配置。比如说一些资源储量较小的多项目尾矿处理工作中就十分适用。尾矿填充和尾矿井下排放的概念完全不同，尾矿井下排出仅是将井下空间作为尾矿处理的贮存地，尾矿充填和排出的全过程一般与开采的技术性加工工艺并没有多少本质联络。而以上这些与充填加工工艺技术性种类相关的几种关键矿山开采充填技术性加工工艺，材料包括了全矿尾砂、分级全矿尾砂、膏体材料及其选用干固加工工艺和胶结成形技术性制造的另一些其他形式的加工工艺材料等。截止到目前，技术性工作人员从业的一些关于开采全过程的合理充填方式科学研究，早已基本上可以保证挑选多种纯天然矿物石料来填充，作为一种合理的充填及处理材料，防止且合理清除掉了矿山开采因为不合理充填采掘，造成排出大量有危害纯天然尾矿环境污染物排出的安全性风险。可开展有效剖析分辨，开采充填技术性方法的运用，在矿山开采废弃物的处理和实践活动应用中，依然是将会再次地展现比较开阔的矿山开采处理与实践活动的应用范畴。3 采矿充填技术介绍3.1 上向分层充填采矿技术上向分层充填技术的原理是对垂直高度的矿块进行划分，并从下到上的逐层进行灌浆作业。在对矿块进行划分时，可以水平划分也可以倾斜划分，但是在灌浆时需要从下到上按顺序来进行。在矿块分层时，应及时地进行灌浆作业，并就路中将矿井中的斜槽和行人道路放置在灌浆体上，能够起到很好的排水作用。使用上向分层填充技术对围岩稳定性不佳但是矿石稳定性良好的矿体进行开采可以起到很好的作用。如果因为围岩的稳定性影响到实际的开采，可以结合地形环境来做出相应对策，比如采用倾斜开挖的方法，但是开挖的倾角应当控制在7 10的区间之内，这样是为了实现液压填充或者输送填充的自流动。对于稳定性居中的矿石，可以用螺栓加固顶部。3.2 下向分层充填采矿技术下向分层充填采矿技术适用于一些围岩和矿石稳定性不佳的矿体矿山。适用下向分层填充技术需要严格遵守填充物的构造顺序，并从上到下逐步进行填充。在填充完成后的停止阶段，填充物需要呈现出水平或倾斜排列，倾斜的角度需要控制在10 150的区间之内，顶柱和底42Mine engineering矿山工程柱也应当去除。在整个停留的阶段，需安装溜井来运输矿石、安装装填平台运输填充材料以及安装行人天井供工作人员使用。3.3 削壁充填采矿技术削壁充填技术在一些结构脆性大且结构层薄的矿层中十分适用，可以有效降低稀释率。在实际的应用过程中，需要在削壁上转出围岩，这是为了防止围岩和矿石的坍塌，对于坍塌的围岩可以当作填充物，做到物尽其用，并且及时地进行了填充，进一步确保采矿工作的安全。3.4 方框支架充填采矿技术方框支架充填采矿技术又被称为箱式支护充填技术，在一些昂贵的矿体以及矿区周围岩层稳定性不佳的环境中十分适用。在实际的工作中，采取的方框支护以及应当对比坍塌的矿石体积来确定，方框需要放置支撑用的顶板并进行填充支护。3.5 实际应用过程在充填采矿技术的实际应用中，主要将水泥、粉煤灰、尾砂和水作为填充的使用材料。填充的过程应如下介绍的流程所示。首先，对矿山遗留的尾矿进行沉淀处理，经由沉淀池后使用高架起重设备将尾矿送入料斗开始进料，然后使用振动进料设备将料斗里的填充料转移运送到皮带输送设备，最后在搅拌设备内充分搅拌均匀。其中，带式填充料输送设备可以进行动态的称量，具体功能由称量传感器和动态刻度同时配合实现，传感器会记录动态称量的重量并将数据传输至控制中心进行实时记录。其次，使用水泥筒仓并通过输送机将水泥和粉煤灰运送至搅拌机内，通过螺旋输送机输送合理配比的混合料种类，由中央控制室进行记录，并驱使供水系统提供混合用水，用水量可以通过计算机程序计算得出，并由电磁流量计定量输送至搅拌机。最后，当尾矿和各混合料充分搅拌后，高浓度的混合浆体经过活化并搅拌，然后会被转移到专用的填充泵料斗里面，紧接着对工作表面进行灌装填充。4 采矿充填在尾矿处置中的应用优势4.1 除排优势充填采矿技术的应用意义深远，在世界上有许多直接进行尾矿充填的典型矿山，比如德国的Grund铅锌矿，在该矿区的生产建设过程中，将残留的尾矿与沙子、碎石混合形成糊状填充物并向下填充矿坑。又如在一些旅游景点或是自然保护的区域开展矿山开采工作时，比如早期的奥地利的布雷堡铅锌矿，将大量的采矿遗留废物重新回填到地下，因此也节约了大量的废物排除工作。在今后的矿山开采工作中，应当将处理矿山开采中产生的大量工业废物视为首要解决对象，避免对矿区的自然环境造成污染。4.2 减少地表下沉使用充填技术来进行矿区开采作业活动可以及时地对采空区进行填补，对矿坑区域的围岩能够进行很好的支护，边岩的变形受到抑制，不会产生大幅度的位移现象。经由回填填充的部位能够快速地形成有效的新工作支持面域，在后续开采工作中可以充分利用这项有利条件，提升施工效率和矿区的综合生产水平。充填开采技术的应用最明显的效果就是能够极大程度地防止岩石层大规模的产生位移。因此，能够在一些水体或者建筑物下进行工作的开展，同时也保护了地表不会受到过度侵害，使地理环境迅速恢复至开采前的原始状态，有效地保护了生态环境。4.3 提升矿区安全性利用采矿充填技术可以对矿区开挖产生的地压进行有效控制，能够提供矿坑周围的岩层有效的支撑，进而使地表运动现象减少，矿坑周围的岩层更加稳固可靠，充分提升矿区的安全性。对于尾矿的矿石回收，回填采矿技术也能极大地提升其回收率，并且降低具有高自然风险的矿物沉积，防止矿区火灾发生。在矿区的回填工作中，主要进行作业的设备具有高度自动化，减少了人力资源的投入，比如凿岩机、铲运机和其他设备的作业，能够很好地代替人力，也降低了工作人员的操作失误风险，提升了矿区开采的产能和作业安全性，企业的生产效率得以大幅度提升。5 结语总而言之，采矿行业朝向绿色节能方向发展是时代所需，也是我国可持续发展战略的要求。在未来中长期的矿业发展计划中已经涵盖了绿色无废物采矿技术。对矿区的尾矿处置采用充填技术可以提升矿区资源的利用率，并且能够降低矿渣的流失对环境的污染，有关行业部门应当不断地进行采矿技术的技术创新和提供更有效的工程支持以为矿业的发展保驾护航。（作者单位：云南屹岭技术咨询有限公司）