淺談現代煤礦采礦理念與充填采礦

劉廷成

摘 要：科學技術的進步推動了現代煤礦行業(yè)的發(fā)展。為了在采礦過程中實現科學開采與環(huán)境保護的結合、保證礦區(qū)周圍的生態(tài)環(huán)境，就必須更新采礦理念、應用新的采礦方法。從傳統(tǒng)采礦理念入手，分析了傳統(tǒng)采礦中存在的問題和現代采礦中的填充采礦方法，以期為進一步優(yōu)化采礦方法，實現煤礦的現代化開采提供參考。

關鍵詞：煤炭；填充物；環(huán)境保護；礦區(qū)

中圖分類號：TD853.34 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.05.093

在我國，大多數煤礦已開采了50年以上。在以往的開采過程中，大多數采用傳統(tǒng)的開采技術，隨著開采深度的增加，開采難度不斷加大，開采環(huán)境已由傳統(tǒng)的表面開采轉化為高應力作用下的深度開采，這對開采技術、開采安全和開采成本等提出了更高的要求。隨著開采深度的增加，開采對周圍水資源、環(huán)境、居民和重要設施等的影響更大，破壞程度更深。因此，如何在礦業(yè)開采中實現安全、和諧和經濟開采是當前社會重點關注的問題。本文以此為背景，對現代煤礦的采礦理念和填充采礦進行了簡單分析。

1 傳統(tǒng)采礦理念中存在的問題

在傳統(tǒng)的煤礦開采中，大多數采用開采后自然垮落法管理采空區(qū)，即煤炭開采后，煤層頂板靠自然隨機垮塌，根據巖石的松散系數自然充填采空區(qū)，直至裂隙到達地表，但這樣會導致地表受到直接影響，進而引起開采區(qū)域地表水向采空區(qū)滲透，同時，地下水系也會受到破壞，造成地表土地無法正常耕作、地面建筑和設施受損、城市大面積建筑受到威脅等。因此，傳統(tǒng)開采已給社會帶來較多的遺留問題，開采出的生物質礦渣對地面環(huán)境業(yè)造成了非常大的影響，甚至存在礦渣堆積引發(fā)爆炸和泥石流等重大安全事故的現象。

1.1 煤炭資源浪費嚴重

人均自然資源嚴重不足一直是影響我國社會生產能力的重要因素。我國是一個多煤少油的國家，已探明的煤炭儲量占世界煤炭儲量的33.8%，可采量位居第二，產量位居世界第一，出口量僅次于澳大利亞。我國煤炭1 000 m以上保有儲量約為1.0×1012 t，其中，探明可采儲量為1.145×1011 t。按目前的生產和消費水平看，可開采使用100年。從資源的分布統(tǒng)計情況看，我國的煤炭資源分布極為不均，呈現出南少北多的分布格局。同時，我國的人口基數龐大，雖然資源總量較多，但與巨大的社會需求相比，人均資源占有量并不樂觀。煤炭屬于不可再生資源，由于開采技術的原因，煤炭資源浪費較嚴重，資源豐富、賦存較好的礦區(qū)丟棄不開采的煤層比南方一些礦區(qū)開采煤層還多的情況時有發(fā)生。

1.2 煤炭開采成本較高，安全事故頻發(fā)

特別是在我國南方一些礦區(qū)，由于煤層賦存較差，開采成本居高不下，開采安全風險特別大，受水、火、瓦斯、頂板和煤塵等五大災害威脅特別嚴重，安全事故頻發(fā)。

1.3 開采后礦區(qū)地表塌陷嚴重

資料表明，我國因礦物開采而造成的地表塌陷面積已達到1.8×105 km2，且呈快速發(fā)展趨勢。因礦物開采而出現塌陷的地表，其利用價值會逐年下降，且難以在短時間內恢復，并會對自然生態(tài)環(huán)境產生不利影響，最終引發(fā)一系列的社會問題。

煤炭開采后的地表塌陷與開采技術密切相關。具體而言，與開采煤層的厚度、傾角、開采后采空區(qū)的處理方式有直接聯系。

2 現代采礦理念和充填采礦方法

2.1 特點

隨著開采技術的不斷提高，社會對開采給礦區(qū)帶來的相關問題越來越關注。在可持續(xù)發(fā)展的前提下，對采礦理念和填充采礦方法進行研究和應用已經提高到與煤礦企業(yè)是否能繼續(xù)生存和發(fā)展相關聯的高度。因此，應制訂科學、合理和對環(huán)境影響最小的現代化開采模式，其特點主要表現在以下2方面。

2.1.1 緩解地表下沉，改善生態(tài)環(huán)境

在煤炭開采的過程中，使用填充技術能對開采后的采空區(qū)進行充填，保證被開采區(qū)域的煤層頂板不被破壞，區(qū)域巖層的結構不發(fā)生較大的改變，從而有效阻止地表發(fā)生大范圍的裂隙和位移。同時，能夠降低地壓的釋放速度，降低地壓差異性對地表的影響，最終實現科學開采，減少煤炭開采對地表造成的影響，達到改善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的目的。

2.1.2 充分利用礦渣，降低環(huán)境污染

隨著填充技術在我國的應用范圍進一步拓展，填充法在環(huán)境保護中發(fā)揮著重要的作用，且根據不同的環(huán)境管理要求，實現了多樣化的環(huán)境管理。在采用充填技術時，可充分利用煤礦井下掘進的礦渣作為充填物充填采空區(qū)，這樣可以實現礦渣的直接再利用，并減少地面排渣帶來的一系列問題，達到節(jié)約成本和環(huán)保的雙贏目標。

2.2 實施措施

2.2.1 以人為本，構建和諧礦區(qū)

在煤礦開采中，要樹立保護環(huán)境的理念。礦井的服務年限一般為幾十年，如果對開采后的煤礦處理不當，則會給礦區(qū)帶來毀滅性的災難。因此，必須樹立環(huán)境保護意識，保護我們賴以生存的地球。

在煤礦開采中，要樹立“以人為本、構建和諧礦區(qū)”的理念。煤礦的礦區(qū)面積大，在礦區(qū)生活的人口較多，開采后會帶來諸多的問題。因此，必須全面、綜合地考慮開采后的治理方案。

2.2.2 從技術層面消除開采帶來的影響

在煤礦開采中，要充分利用現代開采技術，綜合煤炭開采、環(huán)境保護、安全效益與礦區(qū)穩(wěn)定等多方面要求，科學處理煤炭開采過程中可能出現地質災害、水土流失和環(huán)境惡化等問題。

充填采礦在我國煤炭開采中所占的比例較小，但隨著現代環(huán)境保護要求的提出，該方法的推廣將越來越重要。采用該技術可對開采后的采空區(qū)用替代物質充填，從技術層面消除煤炭開采后對煤層附近巖石層位的破壞，從而減少地面采動影響造成的經濟損失。礦渣可當作充填物，也可將礦渣處理成定性產品，從而利用該產品對采空區(qū)進行有效支護。

2.3 發(fā)展方向

從國際上的煤炭開采技術看，采礦理念和充填技術有可能發(fā)生顛覆性的變化。從采礦的角度看，煤炭是一種資源，且是一種主要能源，不一定都要用傳統(tǒng)的采煤方法開采和利用，應考慮從地面直接打鉆孔至煤層，并對煤炭進行氣化或采用其他方式轉變再抽出，這樣可大大減少煤炭開采中的安全問題。然而，無論采用哪種方式開采，都要對開采后的采空區(qū)進行充填。因此，充填技術在今后的煤炭開采中有廣闊的發(fā)展前景。對于充填技術的發(fā)展方向，主要在充填的新材料和新工藝上需要進一步研究，比如采用水充填或其他價廉充填物等；充填方式主要以地表直接充填為主要方向。

3 結束語

現代采礦理念和充填技術在現代采礦生產中的作用越來越明顯，如何正確認識現代采礦理念和充填采礦技術已成為各大煤礦企業(yè)關注的重點。本文對現代采礦理念和充填采礦技術進行了簡要分析。對于相關工作人員而言，在煤炭生產中必須充分認識到現代采礦理念對煤礦生產的積極作用，并將相關理念運用到實踐中。只有這樣，才能為煤礦企業(yè)提供科學、有益的指導，從而獲得可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

[1]葉祥暉.現代采礦理念和充填采礦研究[J].中國新技術新產品（工程技術），2014（11）：90-91.

[2]張大鵬.試論現代采礦理念與充填采礦[J].科技論壇，2014，12（19）：129-130.

〔編輯：張思楠〕

Abstract： The progress of science and technology to promote the development of modern coal mining industry. In order to realize the combination of science， mining and environmental protection in the mining process to ensure the ecological environment around the mine， must renew the concept， application of new mining method of mining. Starting from the traditional mining concept， analyzed the filling mining method in mining problems existing in traditional and modern mining， in order to optimize the mining method， the realization of modernization of coal mining to provide reference.

Key words： coal； filler； environmental protection； mining area