随着社会经济的发展，我国矿山开采已经由浅部向深部延伸。与浅部矿体相比，深部矿体具有矿岩破碎、地压增大、裂隙发育、断层多等特点，因此，开采条件更复杂。开采深度的增加不仅导致充填难度增大，而且还会带来一系列的工程问题，如采场冒顶、地表塌陷、地压增大等问题。深部开采充填材料和工艺的优化是实现深部采矿安全高效的关键。在对深部矿体进行开采时，需要充分考虑充填体强度、充填材料、充填工艺等因素。为保证深部采矿过程中充填体强度和质量满足要求，需要研究开发一种能够满足深部矿体开采要求的高强度充填材料，并且研制出能够满足现场施工要求的充填工艺。
1.深部开采面临的新问题
随着我国矿业开采技术的不断提高，一些金属矿床开采进入了深部，地质条件也变得复杂，尤其是开采深度的增加，矿体和围岩的稳定性变得越来越差。我国地下矿山资源储量占世界已探明储量的1/3，但目前采矿深度均在千米以下，有的已达到或超过千米。随着矿产资源开采深度的增加，开采过程中面临着一系列新问题：充填体强度要求增大；充填体需要具有很强的流动性；充填体需要具有很强的抗压强度和很高的极限变形；深部开采需要高成本、高浓度的充填材料；充填工艺和技术要求更加复杂，如何解决深部开采面临的问题是矿业工程领域面临的一项艰巨任务。如何解决这些新问题，使地下矿山在复杂条件下安全高效开采是亟待解决的问题，而要解决这些问题，就需要开展深部开采的基础理论研究和工程实践[1]。
2.充填材料与工艺优化
随着矿山开采深度的增加，对充填材料的要求也越来越高，因此对充填材料与工艺进行优化以满足充填的要求就显得非常必要。目前，金属矿床开采过程中采用的充填材料主要有水泥、石灰和粉煤灰等。水泥作为充填体最重要的组成部分，其用量和添加方式直接影响着充填体的质量，影响着整个矿山开采过程中的安全性和效率。石灰作为一种简单、廉价、无毒的材料，其在深部开采中能够发挥重要作用，是目前研究较为广泛的一种充填材料。粉煤灰是矿山开采过程中最常用的固体废弃物之一，其应用范围也十分广泛。但粉煤灰作为固体废弃物在使用过程中存在很多问题，如浪费资源、污染环境等，因此需要对粉煤灰进行一定的改良和优化。
3.高水材料制备与输送系统
充填开采时，高水材料是一种新型的高流动性充填材料。为了满足井下充填对材料的要求，可根据需要选择不同的原料、配方及制备工艺，制备出满足不同条件充填体。高水材料的主要制备技术有：高水材料的配制和输送技术、高水材料的制备和输送工艺等。随着高水材料应用领域的不断拓宽，其制备和输送设备也得到了相应的发展，主要有：传统高速搅拌机、立式搅拌、卧式搅拌机等；新型高水材料制备技术；新型高水材料输送系统；基于高速搅拌机、立式搅拌机设备研发的新型充填系统。
4.井下充填工艺与设备
根据不同的充填对象、充填方法和充填体强度，矿山井下充填工艺可分为：井下地面工业广场充填、地表深孔充填、空场嗣后充填和采空区空场嗣后充填等4种。井下充填工艺的选择主要取决于矿山开采的具体情况。对于不能采用地面工业广场或地表深孔进行充填体强度较低时，采用采空区空场嗣后充填可以避免地压对地表建筑造成破坏；对于采用地下采空区空场嗣后充填可以防止地压对地表建筑的破坏。对于不能采用采空区空场嗣后充填或采用不能实现充填的围岩稳固的矿山，地表深孔充填可以为巷道掘进提供空间，并且有利于控制巷道围岩变形；对于采用地表浅孔或地表深孔进行充填体强度较高的矿山，采空区顶板不会产生变形[2]。
5.深孔爆破及井下充填
深孔爆破技术是指采用深孔爆破代替浅孔爆破，以达到降低开采成本、提高生产率的目的。通过对深孔爆破的研究，确定了深孔爆破的相关参数，使深孔爆破效率提高，从而降低开采成本。另外，随着我国矿山开采深度的增加，深部开采的各种问题也越来越突出，例如：高应力作用下的岩石损伤破坏、深孔爆破引起的岩爆和井下充填体强度等问题。针对上述问题，采用了深孔爆破参数优化设计技术、深孔爆破工艺优化技术和深孔爆破装备及井下充填技术。采用优化设计方案后，不仅能解决井下充填体强度不足、采场稳定等问题，还能降低深孔爆破对地表建筑及人员的影响。同时采用优化设计方案后，深孔爆破作业效率提高了6倍。
6.结语
深部开采充填材料的研究，是固体废物安全处置及减少环境污染的有效手段，是金属矿床充填材料的发展方向。对固体废物进行分选，将尾砂、矿渣等与矸石分开，根据不同用途选择不同的充填材料和充填工艺是解决目前充填材料与工艺难题的关键。采用高质量浓度的水泥替代普通硅酸盐水泥，可以提高胶结料的强度和稳定性，减少水泥用量，降低成本。该方法既可以实现深部开采中的充填，又可以实现原地开采中的充填。在实验室研究基础上，优化了深部开采高质量浓度水泥基充填材料配比及性能，设计出一种新型高强度低成本胶凝材料及制备工艺，研发出一种新型高强高流动性充填材料。提出了一种新型水泥基复合充填材料和充填工艺。该方法充分发挥了不同组分材料的优点，将水泥、粉煤灰和细矿粉三种组分按一定比例混合，制备成新的水泥基复合充填材料；采用新的施工工艺（如：分层胶结）实现高质量浓度和低成本的同步充填；研究出了一种新型高强高流动性低成本胶结充填工艺。
参考文献：
[1]祁重先,苑举鑫,包元华.金属矿床深部找矿中的地质研究重点分析[J].世界有色金属,2022(15):55-57.
[2]郭利杰, 深部金属矿床开采过程充填材料与工艺优化技术. 北京市,北京矿冶科技集团有限公司,2019-09-20.