地下矿山无（低）废采矿技术发展与应用周勃吴爱祥（中南工业大学）作块石充填料充填到采空区，选厂尾矿确实为无法利用的废渣，回填或不出窿到采空区，形成一个无（低）废采矿的封闭系统缓解废石场与耕地争地的矛盾，建立无生态危害的低度采矿系统，使我国矿业能持续发展1概述根据国家环保局资料，目前我国各类工业固体废料累计存量近100亿t其中金属矿山存贮的尾矿就超过40亿t这些尾矿对水体大气造成严重污染，对生态也造成不同程度的破坏我国的尾矿每年新增废石场要占用土地20卜300km2，大面积植被被破坏，大量有毒有害物质通过地表水及风力作用，大范围污染水体，正常生态环境受到巨大的破坏。由于矿山开采范围大，一个矿山能对周围数十平方公里的水体造成污染，如一个铀矿开采对水体大气的污染可影响直径达100多km即是矿山闭坑，对水体的污染还可延续数百年人类只有一个地球，因此不能加剧生态环境的破坏目前，采用无废率来评价矿山企业的好坏，所谓无废率是指商品产量与包括顺采脉石在内的全部采下矿岩量之比。此比值越大，矿床开采的经济效益越高，将采下矿岩制成商品所用的费用就小，产品生产中的废料也少因而给周围环境造成的损害也减小。在完全无废生产时，此值等于1，一般小于1这是因为在采出的矿岩中通常含多种有用成份，但在大多数情况下却只生产一种商品因此，综合利用可使无废率指标近似等于1 2无（低）废采矿是采矿发展的必然趋势在目前条件下，应用露天采矿工艺一般无法实现无（低）废采矿，其原因是靠近地表的矿床越来越少，露天矿开采深度逐步增加，剥离范围逐步增大相对来说，地下开采法产生的废石较少。如果采用充填采矿法，空区可以容纳选厂尾矿，地面不需构筑大面积的尾矿库因此，地下采矿具有更大的发展前途通常认为，地下开采的效率不如露天开采高。然而，考虑到生态环境对社会的综合影响，充填采矿法应该成为优先发展的地下采矿方法附图用无（低）废工艺开采时流程原理周勃，中南工业大学资源环境与建筑工程学院，高级工程师，410083湖南省长沙市岳麓山。
矿业快报无（低）废采选生产的基本工艺系统包括充填法采矿，布置在开采水平之间的地下选厂。选厂尾矿用作充填材料，精矿和商品碎石运到地面。其工艺流程见附图所示。
由附图可以看出，无（低）废采矿归结为实现两个构思：保证合理利用资源和保护周围环境统一的矿山生态；利用高效装备和工艺，强化矿山生产。
3地下选厂地下选厂目前在我国还没有实例。然而，从世界范围看，国民经济的各个部门都有利用地下采空区的经验在国外开采有色金属矿石的矿山中，己有建筑地下选厂的实例在地下布置选厂，首先决定于矿山的地质力学条件要求岩体强度应大大超过选厂所在开采深度的地压应力暴露面积大小和稳定性，决定于围岩的袭隙发育程度。当然还可使用岩体加固法进行支护。一般布置选厂设备的硐室必须有225~270m2大的断面选择地下选厂的位置时，可采用矿石从回采工作面运至选厂受矿仓与选厂尾矿运回采场进行充填的费用最低为标准。同时还要考虑选厂运送选矿设备是否方便，矿床开拓方法及中段开采顺序等因素。
国外的实践证明，建立地下选厂，可大幅度减少提升到地表的矿岩量降低基建费用，加商品产量和利润，经济效益显著。前苏联某矿原拟用露天开采，后改为地下开采，将崩落采矿法，改为充填法，实现了无（低）废开采4全尾矿充填技术选厂尾矿全部用作充填料，不仅解决了充填料的来源问题，而且可省去尾矿坝，改善矿山环境，对矿业可持续发展具有重要的意义由于尾矿中含有的桂质细泥普遍带有负电荷，这种同性的表面电荷使细泥固体颗粒互相排斥，延缓其沉淀过程，并阻止它们形成一种致密的渣。这是全尾充填的一个难题20世纪70年代，凡口铅锌矿，试验了充填料的动电固结工艺，并获得了成功国内外经验证明，动电固结法能有效地加速全尾矿充填料的脱水和固结硬化过程，可提高充填体的初始强度，为设备作业提供坚硬的底板。
如果充填料在进入采场之前能制成高浓度的混合料，不但能获得理想的充填体，而且可简化工艺节省电能，大大降低成本。20世纪70年代初，金川镍矿便开始了高浓度胶结充填料管道输送的研究，并获得成功。为我国利用全尾砂充填奠定了基础，为实现无（低）废开采提供了可能充填料的极限可输送浓度：平均粒径0.054mm的尾砂胶结砂浆为73%；平均粒径0.213mm的风砂胶结砂浆为80%；平均粒径0.615mm的棒磨砂胶结砂浆为83%. 5块石胶结充填在采矿过程中，废渣除产生大量的尾砂外，还有大量的块石，因此，要实现无（低）废采矿，除考虑全尾砂充填外，还必须考虑块石充填。形式最简单的胶结块石充填料是由级配的块石骨料，胶结料和水三种基本成分组成胶结块石充填料制备方法有两种：采用混凝土搅拌法，将所有的成分一起加入滚筒式盘式或螺旋叶片式搅拌机内；泥浆，而后将水泥浆喷射到充填骨料上块石胶结充填采矿法的实质是采用级配良好的块石与水泥浆（或水砂浆）混合进行充填，形成的人工壁柱的强度和稳定性都比细砂胶结的好。同时还能保证第二步回采的安全，因节约了水泥，充填成本可降低30%~5C%，相应减少坑下废石的提升量。
块石胶结充填采矿法的结构，采准切割和回采工艺，基本上与水力充填采矿法相同，不同的就是充填料和充填系统。
块石胶结充填采矿法要求块石级配有合理的孔隙体积与通道，能使胶结浆液均匀分布于块石的孔隙中，浆液的渗入量至少等于孔隙体积为此，块度大于25mm的块石不少于75%.块石充填的应用条件：块石胶结充填最理想的使用条件是急倾周勃吴爱祥：地下矿山无（低）废采矿技术发展与应用斜厚大矿体的大采场嗣后充填；充填6建立无生态危害的低废采矿系统工业生产的集约化促进了矿物原料开采量的长，目前世界的采掘量约为1200t/a随着开采深度的大，矿石品位的降低，矿山废料量无疑将有无减，由此可见，采掘工业同周围环境己保持不了平衡，而且如不考虑生态问题，则矿山原料基地进一步发展将是不可能的通过对矿床综合开发理论与实践的分析，俄罗斯学者提出建立无生态危害的无（低）废采矿系统的三条途径：地回收有用成分如采用地下溶浸溶化熔炼、地下气化等地球工艺开采方法，这类工艺可减少矿物资源采掘量，从而减少废料产生量（2）采矿废料的综合利用。如用作生产建筑材料，筑路、充填采空区、土地复垦和贫瘠土地改良，回收有用成分，生产矿物化肥，用作其它工业部门的原料或添加剂，低级燃料等（3）将采矿与选矿过程中的废料全部或部分堆置（贮存）在井下矿房或露天采场的采空区以供将来利用。具体做法是将废石表外矿石在空间上划分开来，尾矿按矿物组成和有用成分含量分别堆置。
7无（低）废采矿实例南京铅锌银矿位于江苏南京市栖霞镇主矿体为一向南西侧伏的盲矿体，侧伏角42*矿体倾角60* 80*浅部较缓，深部近直立矿体长850m，埋深-28m~-700m，厚度变化较大，由数米至50m，平均厚度23. 1m矿体上盘为各种类型的砂岩，下盘为致密状灰岩采用盲坚井开拓，主井为两段接力提升。所采用的采矿方法为：点柱分层充填法（占80%）和分段空场嗣后充填法（占20%日产废石约100t，全部用于井下充填，而且将原有废石场的废石也回窿到井下，矿山己取消了废石场。
平均日产尾矿约500t；其中大于2讲的全部用于井下充填，小于2少的掺入硫精矿中销售，己成为无尾矿库的矿山如果浮选尾矿中的锰品位越过8%，则通过磁选工艺流程回收碳酸锰，达到综合回收的目的生活锅炉年产煤灰渣200t左右，全部用于制砖。
其中充填搅拌站用水720m3/d，空压机冷却补充水量14m3/d，尾矿输送用水96m3/d，坑内涌水己全部用于生产。选矿废水排放量为4409m3 /d，建有专门的污水处理站，使其水质达到国家二级排放标准由于矿山技术改造成功，环保问题解决的好，矿山年年盈利，是南京市的先进企业之一。
8结论（1）相对露天来说，地下采矿方法产生的废石少，因此，应优先发展地下采矿。尽量应用充填采矿法和空场采矿法，不用崩落采矿法。
（2）采用地下选厂，产出的废矿又回填到采空区，使采矿本身产出的废渣能形成一个无（低）废的封闭系统（3）实现无（低）废采矿，是我国矿业可持续发展的一个重要举措
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