充填采矿技术在采矿中的应用与问题分析

摘要：充填采矿技术通过人工支护与采空区回填，在提高矿产回采率、控制地压、保护地表环境等方面发挥关键作用。本文系统梳理充填技术的应用现状，分析其面临的材料成本高、技术适配性不足、设备利用率低等核心问题，结合削壁充填、分段充填等具体技术案例，提出优化管理体系、强化技术研发、提升材料利用率等对策，并展望其智能化与绿色化发展前景，为采矿工程的高效与可持续发展提供理论支持。

关键词：充填采矿技术；采矿工程；应用分析；问题对策；环境保护

前言

随着浅层易采矿产资源日趋枯竭，深部开采逐渐成为主流，但传统采矿模式引发的采空区塌陷、地表沉降及生态破坏问题日益严峻。据估算，我国因采矿导致的地表塌陷面积年均增长超200平方公里，PM2.5污染指数在矿区周边较全国均值高出40%。充填采矿技术通过回填采空区实现“边采边充”，既能提升围岩稳定性、降低矿石贫化率，又可利用尾砂、废石等废弃物减少环境污染，成为破解深部开采安全与环保双重难题的核心技术。同时，在国际上，德国探索废弃物功能化充填，而国内学者系统提出了削壁充填、分段充填等四类技术体系，并针对矿体倾角、厚度优化参数设计。然而，现存研究多侧重单一技术场景应用，对材料成本控制、设备效率提升及智能化转型等共性瓶颈缺乏系统分析。此外，现有充填体强度标准（≥5MPa）与深部高地压环境的适配性仍需验证。

1充填采矿技术目前面临的主要问题

1.1材料成本高昂

在某些特殊充填任务中，例如下向分层性填充或深部矿体的开采，需要选用优质的河沙、水泥或其他高强度材料来保证填充质量。然而，这些材料的成本较高，可能导致部分低价值贫矿丧失开采收益。例如，在一些铜镍矿的开采中，为了确保采空区的稳定性，必须使用高比例的水泥掺合料，这显著增加了企业的运营成本。同时，废石充填质量问题虽然利用废石进行充填可以降低材料成本，但废石的整体质量较差，难以达到预期的充填目标。废石通常存在颗粒不均匀、强度不足等问题，导致填充体的稳定性和支撑能力不足[1]。

2.2技术适配性不足

不同矿山的地质条件和矿体结构差异较大，因此对充填技术的要求也不尽相同。然而，许多企业在选择充填技术时并未充分考虑矿山的具体情况，导致技术适配性不足。这种“一刀切”的做法不仅浪费资源，还可能引发安全隐患。在实际操作中，许多矿山未能根据具体的地质条件和矿体特性进行详细的充填工艺设计。此外，对于一些倾斜度较高的矿体，如果未采用合适的充填方法（如下向分层充填），可能会加剧地表沉降和地压失衡的风险。随着矿山开采深度的不断增加，传统的充填技术已难以满足现代矿山的需求

2.3设备利用率低

充填采矿技术的机械化覆盖水平较低，尤其是在充填过程中需要人工精确控制填充精度，这限制了设备的高效利用。这种模式不仅效率低下，还容易受到人为因素的影响，导致充填质量不稳定。现有的充填设备往往针对特定类型的矿山设计，难以适应多样化的地质条件和充填需求。此外，部分设备的操作复杂性较高，需要专业技术人员进行维护和管理，进一步增加了企业的负担。由于充填设备的研发和制造成本较高，许多矿山企业未能及时更新老旧设备，导致设备性能下降，影响充填效率[2]。

2.4管理体系不完善

目前，充填采矿技术的应用尚无统一的标准和规范，导致不同企业在实施过程中存在较大的差异。由于充填采矿技术的透明性较差，其受监管能力也受到一定限制。部分填充区域甚至成为矿产产业的灰色管理地带，导致充填过程未能严格按照方案执行。充填采矿技术的实施需要专业技术人员的支持，但在实际操作中，许多企业未能提供足够的培训机会，导致施工人员的技术水平参差不齐。

3充填采矿技术问题的应对措施

3.1降低材料成本的措施

加强对新型充填材料的研发，探索低成本、高强度的固化材料。例如，可以利用矿山废弃物（如尾矿砂、废石）与其他添加剂（如工业副产品飞灰、粉煤灰）混合，开发经济环保的充填材料。这种材料不仅能够有效利用矿山废弃物，还能显著降低充填成本。在实际应用中，通过精确计算和实验验证，优化充填材料的配比设计。此外，还可以引入化学添加剂（如减水剂、早强剂），提高充填浆料的流动性和早期强度。推动矿山废弃物的综合利用，建立完善的尾矿处理和再利用体系。

3.2提升技术适配性的措施

根据矿山的具体地质条件和矿体特性，合理选择削壁充填、分段充填或下向分层充填等技术。例如，在矿体厚度较小的情况下优先采用削壁充填技术；在复杂地质条件下则选用分段充填技术，以确保填充体的稳定性和安全性。针对不同矿山的特点，进行针对性的设计和技术优化。例如，对于倾斜度较高的矿体，可以采用下向分层充填技术，并结合地应力监测系统实时调整充填参数。此外，还可以引入数值模拟技术，提前预测充填效果并优化设计方案。积极引进和推广先进的充填技术，特别是在深部矿体开采中，采用全尾砂膏体充填或高水速凝充填技术。

3.3提高设备利用率的措施

引入自动化设备和智能控制系统，提高充填过程的机械化水平[3]。例如，采用高压泵送系统实现充填浆料的远程输送，使用机器人完成充填材料的精准投放。此外，还可以利用物联网技术对充填设备进行实时监控和故障预警，提升设备运行效率。根据矿山的实际需求，合理选择充填设备类型和规格。例如，在长距离输送场景中，优先选用大容量、高压力的泵送设备；在狭窄空间作业中，则选择小型化、灵活性强的充填设备。同时，加强设备维护保养，延长使用寿命，降低运营成本。提升施工人员的操作技能和管理水平，定期组织技术培训和经验交流活动。

3.4完善管理体系的措施

联合行业协会和政府部门，制定充填采矿技术的统一标准和规范。例如，明确充填材料的选择原则、充填工艺的设计要求以及质量检测的方法。这些标准的出台可以为企业的技术实施提供科学依据，促进技术的规范化发展。建立健全的监管体系，对充填采矿技术的实施过程进行全程监督。例如，设立专门的监管部门，定期检查充填材料的质量、充填工艺的执行情况以及安全防护措施的落实情况。同时，将充填质量纳入企业绩效考核指标，推动企业重视技术管理。加强对技术人员和管理人员的培训，提高其专业能力和管理水平。

4结论

综上所述，充填采矿技术在矿山采矿工程中展现出显著的优势，不仅提高了矿山开采的安全性和效率，还在环境保护方面发挥了重要作用。通过优化操作流程、提高废弃物利用效率、加强技术设备支持和对填充区域的管理，可以有效解决充填采矿技术存在的问题，进一步提升其应用效果。未来，应继续加强技术优化和创新，提升充填采矿技术的应用水平，为矿产资源的可持续发展提供有力保障。

参考文献

[1]赵仕朝.采矿工程中充填采矿技术的应用[J].中国金属通报，2023，14（12）：29-31.

[2]罗领.矿山采矿工程中充填采矿技术的实践[J].世界有色金属，2024.20（19）：208-210.

[3]张立中.采矿工程中充填采矿技术及应用[J].矿业装备，2023，6（4）：100-102.