摘要：本文主要介绍块石胶结嗣后充填法在国内外的应用现状,并从安全生产形势与实际应用等方面预测了其未来发展趋势,详细介绍其应用的适用条件、范围及典型矿山，为企业解决了尾矿库、排土场的困扰，创造更大的经济效益。
关键词：嗣后,胶结,应用
1充填采矿法的发展历程
20世纪50年代的施行干式充填,当时设备比较落后、技术水平较低;到20世纪60、70年代以分级尾砂、河砂、风沙、碎石等为骨料的水砂充填和胶结充填工艺。为了防止矿坑内因火灾，采用了碎石充填技术;为了控制采场大面积地压，使用了尾砂水力充填工艺;为了满足采矿工艺要求，首次采用分级尾砂和水泥胶结充填工艺。20世纪80年展起来的全尾砂高浓度胶结充填、高水速凝全尾砂固化胶结充填和块石胶结充填工艺。20世纪90年展起来的膏体泵送充填工艺。此后，各种新型充填技术工艺、新型胶结材料的成功应用与陆续出现,随着科学技术的发展及安全形势的要求，如何妥善处理尾矿及废石的排放，已经成为众多矿山企业及设计单位共同研究的课题。
充填采矿法根据矿体赋存条件、矿岩稳固性的特点，按采场布置、构成要素、回采顺序及采矿工艺特点等划分为分层(单层)充填采矿法、分段充填采矿法、阶段充填采矿法和嗣后充填采矿法。
1.1充填采矿法的优点
(1)适应矿体形态变化的能力强，灵活性大，矿石回采率高.(2)能够有效地维护顶板围岩，减缓围岩移动，保护地表及矿区生态环境。(3)对于极薄矿脉或多品种矿石的矿体，可进行选别回采。(4)采准工程量少。(5)能防止矿床的内因火灾，有利于深热矿井工作面降温。
1.2充填采矿法的缺点
(1)增加一道充填工艺，致使采矿成本增高(2)充填作业环节较多(3)采出矿石和充填采空区须保持基本平衡。
1.3充填采矿法的适用范围
(1)矿石和围岩破碎、稳固性较差、矿石价值高、品位较高的富矿体。(2)稀有、贵重金属矿床。(3)矿体形态变化较大，很不规则，分支复合现象严重，含夹石多的矿体。(4)地表有建筑物、铁路、公路、水体、农田、果园、风景区、村庄等需要保护，不允许陷落。(5)露天地下联合开采，露天开采需要保护。(6)地压较大、赋存深度较深的矿体。(7)矿体垂深很大，需要在垂直方向上分数个区段同时开采的矿床。(8)因某种原因，需从下而上回采的矿体。
总的来说,充填法的应用范围很广,种类很多,选择哪种充填采矿方案取决于矿体的稳固性和矿体产状及价值、取决于该企业矿山所处位置的地形地质条件和实际生产情况。
2块石胶结嗣后充填采矿法在于城铁矿的应用
2.1矿山情况简介
于城铁矿为河北钢铁集团有限责任公司所属矿山，由河北恒坤集团公司于城铁矿负责开采，下设于城、守恒两个选矿厂，矿区位于涞源县杨家庄镇和易县桥家河乡交界处，于城岭东西两侧，累计查明资源储量1373.14万吨,矿石品位TFe32.97%,矿山生产规模45万吨/年。矿石主要为所属铁选厂加工成铁精粉后对外销售。
目前于城、守恒选矿厂相配套的尾矿库设计库容分别为25万方、45万方，现已经达到约15万方、20万方，排土场的设计库容75万方，现已排至42万方，基本已经过半，这样会给以后矿山及选矿厂的持续、稳定生产带来一定的困难，尾矿及废石排放不得不重新选择新的库址，但新建尾矿库又存在着无合适的沟谷可选的局面。因此将干选出来的废石及选矿厂排放的尾矿输送到井下全部用来充填采空区势在必行。于城铁矿成功地运用块石胶结嗣后充填采矿法，解决了这一难题。
2.2矿区地质概况
地层整体为宽条带状，呈北北东(16度)方向展布，出露长度约2000米，宽近1350米。主矿体(1号矿体)呈厚大透镜体或局部似层状赋存于接触带矽卡岩中，总体产状与接触带一致，走向100度-120度，倾向NE，倾角70-80度。矿体向南东倾伏，2—8线倾伏较缓，近于水平产出，矿体沿走向长740米，沿倾斜长850米，矿体厚度0.85-3.13米，平均厚度2.01米，矿床类型为矽卡岩型矿床，工业类型为自溶性磁铁矿，矿石结构以自形-半自形粒状结构为主。
2.3.矿区工程地质及水文地质条件
矿体产状稳定，厚度较大，矿体被厚-巨厚层状、碎石条带状白云岩、石英二长岩和中西里花岗岩所包围，岩石坚硬、完整、节理、裂隙不太发育。属微弱岩溶裂隙含水层，地表长年水体，水源补给靠大气降水，主要矿体深埋地下，距地表100余米，生产实践证明坑内涌水现象极少发生，矿区水文地质条件简单，工程地质条件较好，远离居住区，附近无农田和森林。
2.4于城铁矿现状及采矿方法
1998年3月邯钢集团有限公司对于城铁矿于城岭矿段进行开发，矿区以5-6勘探线之间为界，分东西两个采区，采用平硐、竖井、盲竖井开拓，在西采区采用分阶段崩落法开采。2010年矿山西采区基本无矿可采，采矿重点放在了东采区，本采空区使用无底柱浅孔留矿法采矿,后期对大部分矿柱采用分层崩落法进行了回采，形成了大约980多万方的采空区，分布在不同中段、不同区域;由于采空区的存在，致使部分区域塌陷，已经有3号、5号、6号三个竖井井筒发生了错动、位移，现已废弃停用。目前正在使用的井筒有1号、2号、4号、7号竖井及878主运输平硐，其中1号及7号竖井担负主提升井的作用，2号及4号竖井是辅助井的作用，井下涌水均排至878米水仓后，全部由878平硐自流入洞口处10米*5米*3米的集水池，作为选矿厂生产用水。
2.5干选车间情况
在矿区900米标高5号竖井处建设了一座处理能力2000吨/日的干选车间,矿石经竖井提升及平硐出矿运至干选车间,采用两段一闭路流程,破碎机PE1080*600一台、250*1000两台及YK1836振动筛，将矿石破碎粒度为25mm的矿石和废石，经过CTB-1021磁选机将矿石、废石分开，矿石由自卸汽车运至守恒、于城选矿厂生产铁精粉，完全能满足两个选矿厂持续生产，废石同样由自卸汽车运至3号、5号、6号竖井口处的较大场地，用于临时储存废石与矿石。
2.6选矿厂情况
2009年，受铁精粉市场价格的影响，为降低运输及选矿成本;将矿石经过干选后，再运往选矿厂加工处理。集团公司现有处理能力1000吨/日的守恒选矿厂及600吨/日的于城选矿厂，工艺流程基本相似，即粗碎—细碎—磨矿—高频筛—磁选机。距离矿山分别7.5公里、2.5公里左右，由于距离较近，采空区充填均可就地取材，非常适合将尾矿(尾砂分级别处理)、废石混合,以适当比例的砂浆排入井下,充填采空区，在地表尾矿多余的水经过水池澄清后，返回选矿厂再利用。
3块石胶结嗣后充填采矿方法应用情况
3.1充填工艺
该矿山由于使用的是无底柱浅孔留矿采矿法和分段崩落采矿法，矿岩属于中等稳固，属急倾斜矿体，矿块布置沿走向60米划分一个矿块，宽度为矿体的水平厚度，阶段高度40米,平均厚度2.01米。根据不同的工程采用不同的充填方式。(1)对于废弃的斜井、竖井，采用干式充填的方法，不再使用胶结充填。(2)对于已经采完的采场采用块石胶结嗣后充填,块石由汽车从干选车间废石场运至废弃的3号竖井、5号竖井、6号竖井空场地。块石由溜井溜放至通往采空区充填井的悬吊式皮带，将块石输送到每个采场矿块顶部的3个充填井，在此处块石、砂浆混合在一起，放入采场充填井，在下放过程中块石和砂浆充分混合后充入采空区。砂浆制备中，采用于城选矿厂的-20mm重介质尾砂经棒磨而成的-3mm人工砂，采用425号普通硅酸盐水泥或425矿渣硅酸盐水泥，在地表搅拌成砂浆后利用直径133mm的主运输管道经竖井和充填天井输送至井下，充填料浆及块石进入采场采空区时，属多点同时下料，这样使充填料均匀上升，形成良好的充填体。水泥砂浆质量浓度68%，矿房下部10米用灰砂比1:8的充填料充填，待固结后用灰砂比1：(10-15)的充填料充填其余部分。块石:砂浆比为3:1，使采场内无多余积水和充填泄水，脱水量较少，该矿的块石胶结充填技术成功地用在了废弃的竖井、斜井及嗣后采空区,在采空区将砂浆三支管分流，三点同时下料的充填方式,工艺简单、可靠、易行,便于操作。
3.2块石胶结嗣后充填系统
4块石胶结嗣后充填采矿法的发展前景
干选废石和两个选矿厂的尾矿在采空区有计划地排放，经过统筹安排、定期凝固与沉淀,这样对选矿厂、干选车间来说，减少了废物(废石、尾矿)排放压力，充填了采空区，在一定程度上降低了岩石移动给竖井、斜井带来的安全隐患,又可缓解尾矿库、排土场的建设压力，不仅成本低廉，而且可以减少占地，缓解对环境的污染，为创造无废矿山树立了典范，为构建生态采矿环境创造了条件.根据矿山、选矿厂生产能力，需建设两座四等尾矿库和一座库容30万方的排土场，征山、征地、砍伐树木、设计、建设费用、监测监控设备等计划投资约1000多万元。将尾砂及干选的废石充填采空区，购买输送设备、搅拌设施、水泥、管路、铲装设备、运输机械及运输等费用共计投资了300多万元，这样不仅为企业产生了巨大的经济效益和社会效益，而且又符合目前国家矿业鼓励政策及安全形势发展方向。
5结语
从尾矿库、排土场的选址与建设,井下采空区施行块石胶结嗣后充填采矿法的应用，可以看出将干选出来的废石及选矿厂排放出来的尾矿搅拌、混合后充填到采空区，确实给于城铁矿带来了较大的经济效益和社会效益，同时也给选矿厂的选址与建设指明了一定的方向,具有广阔的发展空间与应用前景。
参考文献
[1] 彭福军，蔡曙光，崔新玉等.西部铜业公司胶结充填采矿法实践与探索.中国矿山工程。
[2] 于润沧.采矿工程师手册.冶金工业出版社。
[3] 梅国栋.尾矿综合利用与无尾矿山建设探讨.金属矿山2010总第412期。
