現(xiàn)代采礦理念與充填采

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摘要：現(xiàn)代化采煤的形式下，煤礦開采技術(shù)的進步始終是采礦學科發(fā)展的主題，在現(xiàn)代采煤工藝的同時繼續(xù)發(fā)展多層次，多樣化的采煤工藝建立具有特色的采煤工藝都在不斷提高。本文介紹了傳統(tǒng)采礦理念及綠色采礦，闡述了綠色采礦與充填采礦技術(shù)，分析了采場圍巖控制技術(shù)。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代采礦理念；充填采礦；綠色采礦

在礦產(chǎn)資源大規(guī)模開發(fā)的前提下，采用傳統(tǒng)采礦模式會在開發(fā)過程中排出大量固體廢料，如廢石這些固體廢料的排放會造成嚴重的環(huán)境破壞，甚至會引發(fā)各類事故。大規(guī)模開發(fā)礦產(chǎn)資源，排放的大量工業(yè)廢料、廢水、廢氣使環(huán)境污染嚴重，為此，加強礦山環(huán)保及礦山資源綜合利用的重要性和緊迫性受到人們越來越多的重視，并寄望于綠色采礦能有效解決這類問題。因此，在新形勢下，采礦模式應(yīng)倡導綠色采礦。在綠色采礦中，礦山固體廢料充填采礦工藝是主體的支撐技術(shù)。

一、傳統(tǒng)采礦理念

傳統(tǒng)采礦理念認為，采礦與礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)和環(huán)境治理分屬于礦產(chǎn)資源開發(fā)利用中的兩個不同的工序。傳統(tǒng)采礦開發(fā)造成大量土地遭到不同程度的破壞，導致大量固體廢料堆放于地表、井下形成大量采空區(qū)、開采區(qū)地表塌陷等各類問題和安全隱患。據(jù)不完全統(tǒng)計，采礦所破壞的土地面積達到2萬平方公里以上。

二、綠色采礦

綠色采礦即為能最大程度地使廢料的產(chǎn)出和排放減少，資源綜合利用率全面提高，礦產(chǎn)資源開發(fā)所帶來的負面影響降低的采礦模式。它能最大限度地使采礦對環(huán)境和資源的不利影響減輕，進而使經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益達到最佳。其基本內(nèi)涵有三個：首先，使資源的綜合利用程度能夠提高，回收低品位礦石能有規(guī)劃地進行，做到既要充分回收可利用礦物，又要實行保護性的良性開采；其次，實現(xiàn)廢料排放最低化，在采礦過程中，應(yīng)盡可能地降低廢氣、尾氣產(chǎn)出排放量，削弱采礦對環(huán)境的污染和危害，減弱或者消除地表沉降導致的人文生態(tài)環(huán)境的破壞；再次，推動廢料的資源化，實現(xiàn)廢料的回收再利用。

三、綠色采礦與充填采礦技術(shù)

礦山固體廢料充填采礦工藝為綠色采礦的主體支撐技術(shù)。充填法即在采礦作業(yè)完成后，用一些廉價或者是廢棄的物料填充礦區(qū)，避免地表發(fā)生塌陷，這樣不僅使資源能有效利用，還能對地質(zhì)災(zāi)害進行有效控制，其適用的條件有：首先，地表沒有塌陷情況；其次，礦產(chǎn)價值較高的礦體適合用充填法，因用的多是廉價的物料或者廢石，故有較高的回收率，在開采鎳礦、金礦等高價值礦體中適合采用；最后，適合含有破碎巖體的礦體。在充填法中，膠結(jié)充填法在未來或?qū)@得逐步推廣。其是混合膠結(jié)劑和尾砂、廢石等來作為材料，生成一種有膏體性質(zhì)的充填漿體，再用這種充填物填充采空區(qū)，充填時，工作人員可以在充填體的下方作業(yè)，提高了充填的安全性，充填法適用于礦體埋藏比較深的情況。在礦體埋藏深度較深的情況下，采完礦之后，會引起巖石局部爆裂，這種情況下，就需要對采空區(qū)充填充填漿體，這樣才能使巖石的應(yīng)力變化得到有效控制，防止巖石爆裂。

四、充填采礦技術(shù)的主要功能

1.降排功能。大量的煤矸石、粉煤灰、冶煉渣以及廢石伴隨礦產(chǎn)資源開發(fā)利用時也產(chǎn)生了，這些廢棄物也是我國工業(yè)廢棄物中排放量最大的，在固體廢棄物總量中占到了85%左右。若能將這類工業(yè)廢棄物用于充填，使其深埋于地下，不僅可以實現(xiàn)礦產(chǎn)資源的合理充分利用，還能有效改善自然環(huán)境。但充填采礦技術(shù)的降排功能不僅局限于改善礦山開采的環(huán)境，還能有效解決礦區(qū)環(huán)境污染問題。在未來，想必如何集中處理工業(yè)固體廢料將成為礦山設(shè)計重點考慮的方向之一。

2.消除地表沉降、改善采礦應(yīng)力環(huán)境。充填技術(shù)可有效支撐采空區(qū)圍巖、防止其變形，并能有效防止大規(guī)模的移位發(fā)生。充填技術(shù)可在充填的時候能使新的工作面快速形成，為后續(xù)工作提供了便利的環(huán)境，使采充循環(huán)周期最大限度地縮短了，全面提高采礦綜合生產(chǎn)能力。它還能有效阻止巖層大幅度位移，從而使得在水體下、建筑物下開展采礦作業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)，還能有效保護地表，保護好生態(tài)環(huán)境。采空區(qū)周圍二次應(yīng)力分布的狀況通過充填體能得到顯著改善，從而使礦柱圍巖自身的穩(wěn)定性提高。

3.充低貧損開采功能。廢石、尾礦、廢碴中含有的一些有用物質(zhì)是當前技術(shù)所不能回收的，放在地表造成了大量土地的浪費，還破壞了生態(tài)環(huán)境。充填采礦技術(shù)則是一種可靠的保護方式，它為開采復(fù)雜的難采礦床提供了強有力的技術(shù)支撐，它能夠?qū)μ囟ㄐ枰獌?yōu)先開采下部、底盤富礦的礦山實行“采富保貧”，并能減少礦產(chǎn)資源的破壞和損失。

五、采場圍巖控制技術(shù)

1.進一步完善采場圍巖控制理論以科學合理、優(yōu)化高效的巖層控制技術(shù)來保證開采掘活動的安全、高效、低成本為目標入總結(jié)我國幾十年的礦山壓力研究成果以理論分析解法、現(xiàn)代數(shù)學力學統(tǒng)計分析預(yù)測、數(shù)值法和實測法相結(jié)合運用的計算機技術(shù)深入研究各種煤層地質(zhì)及開采條件。

2.研究堅硬頂板與破碎頂板條件下應(yīng)用高技術(shù)低成本巖層控制技術(shù)。目前由于應(yīng)用高壓注水、深孔預(yù)爆裂破處堅硬頂板和應(yīng)用化學加固技術(shù)存在工藝復(fù)雜、成本高的問題因而需進一步研究開發(fā)新技術(shù)、新工藝、新材料解決這些問題。

3.支護質(zhì)量與頂板動態(tài)監(jiān)測技術(shù)在總結(jié)緩傾斜中厚長壁工作面開展支護質(zhì)量與頂板動態(tài)監(jiān)測方面應(yīng)進一步在堅硬頂板、破碎頂板、急傾斜、放頂煤工作面開展支護質(zhì)量與頂板動態(tài)監(jiān)測同時應(yīng)不斷完善有現(xiàn)有的監(jiān)測技術(shù)發(fā)展智能化監(jiān)測系統(tǒng)改進監(jiān)測儀表向直觀、輕便、小型化方向發(fā)展。

4.沖擊地壓的預(yù)測和防治通過計算機模擬研。沖擊性礦壓顯現(xiàn)發(fā)生的機理進一步完善沖擊性礦壓顯現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展遙控測量和預(yù)報技術(shù)完善沖擊性礦壓綜合防治措施的優(yōu)化選擇專家系統(tǒng)。研究開發(fā)新型的支護設(shè)備研究煤層、硬頂板放頂煤液壓支架和厚煤層巷道錨索和可伸縮錨桿。

六、充填采礦的研究方向

1.礦山固體廢料充填采礦工藝是綠色采礦的主體支撐技術(shù)，基于現(xiàn)時期下充填工藝技術(shù)的應(yīng)用與研究現(xiàn)狀，尾砂與廢石仍然是礦山充填的主體骨料，而且尾砂排放量更大。因此，礦山應(yīng)著力研究并推廣尾礦干排技術(shù)，重點研究尾礦高效回填采空區(qū)大規(guī)模工程化過程中尾礦低成本濃縮技術(shù)、尾礦高濃度大泵量井下輸送技術(shù)、采空區(qū)快速充填關(guān)鍵技術(shù)和井下充填污染控制技術(shù)。須攻克選礦尾礦不入庫、連續(xù)回填采空區(qū)技術(shù)及尾礦高效回填采空區(qū)成套裝備及自動控制技術(shù)。因地制宜推廣現(xiàn)有全尾砂膠結(jié)充填采礦技術(shù)，研究開發(fā)尾礦膠結(jié)充填用低成本高效新型膠凝材料大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)、尾砂膏體一似膏體膠結(jié)充填料高效制備技術(shù)、充填料大泵量高效輸送技術(shù)。須研究解決復(fù)雜采空區(qū)高效密閉技術(shù)、尾礦膠結(jié)充填料在采空區(qū)快速充填及快速固化技術(shù)。

2.廢石是礦山企業(yè)的又一大宗工業(yè)廢料且不存在來源不足問題，而現(xiàn)有礦山廢石充填工藝技術(shù)還遠不能滿足礦山環(huán)境保護的要求。目前仍然以自然級配采掘廢石作為充填集料、水泥漿為膠結(jié)介質(zhì)，并且只能利用采空區(qū)落差條件，通過充填料分流輸送和自淋混合方式實現(xiàn)膠結(jié)充填，因而廢石的利用率有限，只能在少數(shù)礦山推廣，而采用分層充填法的礦山（如金川公司所屬礦山、凡口鉛鋅礦等）還不能有效利用廢石進行充填。因而需要研究礦山廢石充填新模式，須重點研究廢石破碎集料長距離管輸充填工藝技術(shù)，以降低充填成本和減少礦山廢料向地表的排放。

隨著能源總需求的煤炭產(chǎn)量的不民增長，人類的生產(chǎn)和社會發(fā)展環(huán)境將受到嚴重威脅。資源與環(huán)境協(xié)調(diào)的綠色開采是解決煤炭開采環(huán)境問題的根本出路，要實現(xiàn)綠色開采，需要綜合研究的解決經(jīng)濟與技術(shù)等方面的問題的根本出路，要實現(xiàn)綠色開采，需要綜合研究和解決經(jīng)濟等方面的問題，綠色采礦可以送減小環(huán)境污染，還能帶來良好的社會經(jīng)濟效益，為人類與自然協(xié)調(diào)發(fā)展做出貢獻。

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