陈鑫政1,2，郭利杰1,2
（1. 矿冶科技集团有限公司 北京 100160；2. 国家金属矿绿色开采国际联合研究中心，北京 102628）
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引用格式：
①陈鑫政，郭利杰. 金属矿山充填技术工程实践与发展趋势[J]. 铜业工程,2024(4):130-141.
②CHEN Xinzheng，GUO Lijie. Engineering practice and development trend of metal mine backfill technology[J]. Copper Engineering, 2024(4):130-141.
doi: 10.3969/j.issn.1009-3842.2024.04.015
充填采矿法是实现绿色矿山和无废矿山建设的重要途径，也是深部矿产资源的首选开采方法。金属矿山充填技术经过几十年的发展，工艺技术逐渐成熟，但仍面临深井开采长距离高落差管道输送等一系列难题，并受充填成本的制约，随着人工智能为代表的新一代信息技术与采矿技术的交叉融合，传统充填工艺面临新的机遇和挑战。本文回顾了金属矿山充填技术的发展历程，从充填骨料角度对分级尾砂充填、戈壁集料充填、全尾砂充填和多元骨料充填等国内外工程案例进行了详细分析，总结了不同骨料充填工艺在骨料的供给方式、搅拌工艺、设计理念等方面的差异，展望了金属矿山充填工艺技术的发展趋势，提出未来应着重开展充填工艺系统的标准化、模块化、智能化、无人化建设，以及绿色充填技术，低成本深井固废充填技术和功能性矿山充填技术4个方向的研究，为国内矿山的充填工艺设计及充填技术创新提供参考。
矿产资源是经济发展的物质基础。目前中国绝大部分地区仍处于工业化的中后期，矿产资源开发仍是不少市县区域的支撑性产业。矿产资源开采，通常产生大量采空区和固体废弃物，以前经常造成地表塌陷、水资源流失、土地占用等问题。据统计，中国因矿产资源采选积存的尾砂达到了146亿t，侵占土地面积8700 km²，且每年以6亿t的速度增加，妥善处置矿山固废已成制约矿产资源开发的瓶颈问题。2024年4月15日，自然资源部等七部门联合印发了《关于进一步加强绿色矿山建设的通知》，要求全面推进绿色矿山建设，加快矿业绿色低碳转型发展。充填采矿法可将矿山固废回填至井下采空区，有利于从源头治理矿山采空区和处置矿山固废，具有安全、环保、经济、高效的技术优势，是绿色矿山建设的有效途径。同时，我国金属矿山将逐步进入1000~2000 m的深井开采阶段，面临“三高一扰动”的复杂条件，充填采矿法因其特有的优势被广泛应用于深部金属矿床开采，如思山岭铁矿、陈台沟铁矿、纱岭金矿等均采用了充填采矿法。
充填工艺技术自20世纪50年代在中国应用以来，经过了干式充填、水砂充填、胶结充填、高浓度胶结充填及膏体充填等不同阶段。近年来，随着先进制造技术、智能化信息化技术与充填采矿技术的交叉融合，金属矿山充填工艺与设备得到了迅速发展。吴爱祥等系统介绍和分析了膏体充填技术的基础理论、发展历程、中国的主要创新成果与关键技术应用等。刘浪等以充填能效为主线将矿山充填技术的演进历程分为体积性充填、结构性充填、功能性充填和智能性充填4个阶段并进行了详细论述。郭利杰等从充填采矿方法、充填工艺、充填体力学等方面对金属矿山采矿技术进行了系统梳理分析。本文从充填骨料角度对分级尾砂充填、戈壁集料充填、全尾砂充填和多元骨料充填的工程实践进行详细地论述分析，梳理了金属矿山充填工艺技术的发展趋势，以期为国内矿山充填工艺设计及未来科技创新提供参考。
图1 安庆铜矿充填工艺流程图
图2 凡口铅锌矿充填工艺流程图
图3 武山铜矿充填工艺流程图
图4 Fruta del Norte金矿充填工艺流程图
图5 阿舍勒铜矿充填工艺流程图
图6 喀拉通克铜镍矿充填工艺流程图
图7 Kidd-Creek铜锌矿充填工艺流程图
1）充填工艺系统的标准化、模块化、智能化和无人化建设。充填工艺技术已经历几十年的发展，日趋成熟，下一步应着力开展地表充填系统的标准化体系构建、装备和技术的模块化建设，引入5G、大数据、物联网等为代表的新一代信息技术，形成充填智能化管控平台，实现矿山充填系统的标准化设计、高效化建设及三维可视化智能操作。下一步还应开展井下充填无人化建设，利用新一代信息技术开展井下充填管网三维可视化自动监测预警和机器人巡管技术的研究，实现危险作业无人化、繁重作业机械化。
《铜业工程》创刊于1984年，由江西铜业集团有限公司主管主办，是我国铜工业领域全面反映铜产业链技术进步和金属材料科技创新的双月刊。中国工程院外籍院士、加拿大工程院院士、加拿大皇家科学院院士徐政和为期刊特约主编。期刊为《有色金属领域高质量科技期刊分级目录（2023）》T3级别，同时被美国《化学文摘》、俄罗斯《文摘杂志》《中国核心期刊（遴选）数据库》《万方数据库》《维普中文科技期刊数据库》等国内外检索数据库平台收录。本刊主要刊登铜、铅锌、稀有金属、贵金属等有色金属在采选、冶金、加工、环保、分析测试等方面的最新科研成果及应用，以及有色金属领域产业数字化、“双碳”战略推进等研究论文和综述文章。
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