采礦工程中充填技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

洪靜(金誠(chéng)信礦業(yè)管理股份有限公司中南分公司，湖北 大冶 435100)

采礦工程中充填技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

洪靜(金誠(chéng)信礦業(yè)管理股份有限公司中南分公司，湖北 大冶 435100)

近幾年，我國(guó)采礦工程不斷擴(kuò)大，充填技術(shù)的理論和實(shí)踐被廣泛應(yīng)用，尤其是隨著膠結(jié)充填技術(shù)的不斷改進(jìn)，提升了充填技術(shù)在采礦工程中的地位。在采礦過(guò)程中，主要利用的還是水力和膠結(jié)作為充填技術(shù)，可以提高礦產(chǎn)的采礦率，促進(jìn)采礦工程的總體效率以及安全性，提高采礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)采礦工程的快速發(fā)展。這些填充技術(shù)能夠適用各種煤礦環(huán)境，更好的處理采礦工程中所遇到的問(wèn)題，在我國(guó)采礦工程中起著非常重要的作用。此外，采礦工程中充填技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，在很大程度上提升了采礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)了采礦技術(shù)的發(fā)展。本文主要闡述了充填技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用和發(fā)展，并且針對(duì)問(wèn)題，提出合理的解決措施。

采礦工程；充填技術(shù)；應(yīng)用與發(fā)展

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，傳統(tǒng)的采礦技術(shù)已經(jīng)不能現(xiàn)代化社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)，不能順應(yīng)新形勢(shì)下的社會(huì)發(fā)展要求。面對(duì)這樣的局面，就要利用采礦充填技術(shù)，具備高回采率，安全性能高和環(huán)保的特點(diǎn)，采礦充填技術(shù)的關(guān)鍵是充填，主要選擇砂礫，煤灰渣，碎石以及石塊等物質(zhì)，對(duì)在地下采礦過(guò)程中挖出來(lái)的空區(qū)進(jìn)行充填。研究數(shù)據(jù)表明，與傳統(tǒng)采礦技術(shù)相比，充填技術(shù)略顯勝出，充填技術(shù)可以有效的加強(qiáng)采煤區(qū)地層的穩(wěn)定性，以免發(fā)生倒塌。還可以提升礦產(chǎn)資源的回收率，提高企業(yè)的發(fā)展能力，廢石是填充材料的關(guān)鍵，其經(jīng)濟(jì)性較好。在尾砂回填后，可以降低自然災(zāi)害的發(fā)生率，此外，還能夠在一定程度上降低礦井深處高溫帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，保證生產(chǎn)的安全性。

1 采礦工程中采用的填充技術(shù)

充填技術(shù)是對(duì)采礦工程采空區(qū)用碎石，砂子等材料進(jìn)行填充，從而達(dá)到支撐的效果，以免圍巖跨落和變形。如今的充填技術(shù)，應(yīng)用比較多的方法有水力充填法，膠結(jié)充填法以及膏體充填法。

1.1 水力充填法

水力充填法是一種應(yīng)用最早的充填技術(shù)，目前這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成為“三下”煤層，特厚煤層開(kāi)采的關(guān)鍵頂板管理技術(shù)。水力充填法的原理是把固體物料作為漿體或膏體，在通過(guò)遠(yuǎn)距離進(jìn)行傳送，其特點(diǎn)就是成本低，傳送效率高，并且不會(huì)受到季節(jié)和地勢(shì)的影響。如今我國(guó)也已經(jīng)研究成功了高濃度漿料管道直流輸送工藝。

1.2 膠結(jié)充填法

膠結(jié)充填法是以尾料作為材料進(jìn)行膠結(jié)充填的，被采礦工程廣泛應(yīng)用。充填物所選擇的尾料包含很多的顆粒，對(duì)此膠結(jié)面積增大，形成了觸變性質(zhì)體制。目前，高濃度全尾礦膠結(jié)填充技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，被采礦工程廣泛應(yīng)用，應(yīng)用率高達(dá)80%，物料傳送質(zhì)量高達(dá)70%。

1.3 膏體充填法

現(xiàn)階段，我國(guó)膏體充填法的應(yīng)用發(fā)展還不是很完善，和其他充填技術(shù)相比還處于落后狀態(tài)。膏體充填法的質(zhì)量會(huì)受到很多因素的影響，例如攪拌方法，水含量，攪拌質(zhì)量以及顆粒成分。膏體充填法在工藝上比較繁瑣，技術(shù)含量非常高，操作管理流程復(fù)雜，需要在大量的實(shí)踐中深入分析和不斷優(yōu)化。

2 我國(guó)填充技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)我國(guó)煤礦以往的產(chǎn)礦量和充填技術(shù)有關(guān)的數(shù)據(jù)表明，可以對(duì)充填技術(shù)未來(lái)的發(fā)展作出以下分析。隨著我國(guó)煤礦的不斷開(kāi)采，在采礦過(guò)程中造成的土地坍塌的賠償費(fèi)用逐年增加，呈上升趨勢(shì)，變得越來(lái)越高。煤礦利用充填技術(shù)開(kāi)采所增加的成分得知，早在幾年前發(fā)現(xiàn)充填采空區(qū)增加的煤開(kāi)采成本約等于采煤所造成的土地坍塌賠償所增加的噸煤成本。我國(guó)是一個(gè)礦產(chǎn)資源豐富，并且資源存儲(chǔ)量以及消耗量最大的國(guó)家，在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，周?chē)沫h(huán)境和地表會(huì)受到破壞，就在礦產(chǎn)開(kāi)采成本上升的同時(shí)，周邊環(huán)境也受到了影響，容易帶來(lái)安全事故。對(duì)此，研發(fā)了一項(xiàng)矸石充填技術(shù)，就是常說(shuō)的一種綠色充填技術(shù)。采空區(qū)利用充填技術(shù)可以降低周邊環(huán)境和地表的破壞程度，降低廢料排放率。在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)很多采空區(qū)，還會(huì)使頂板和礦柱發(fā)生變化，容易發(fā)生安全事故。在采空區(qū)應(yīng)用矸石充填技術(shù)，矸石不用上井，就能很好的處理矸石污染耕地以及環(huán)境帶來(lái)的嚴(yán)重后果。并且減少煤柱，資源回收率也明顯升高。這項(xiàng)技術(shù)會(huì)在未來(lái)的采礦工程中應(yīng)用最廣泛的一種充填技術(shù)，會(huì)得到很好的推行和使用。

3 填充技術(shù)的應(yīng)用原則

3.1 環(huán)境保護(hù)為前提

在采礦工程中使用充填技術(shù)，第一要考慮的就是環(huán)境因素。我國(guó)現(xiàn)階段提出的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，對(duì)采礦工程來(lái)講，不但要完成自身的可持續(xù)發(fā)展，還要重視環(huán)境的保護(hù)。對(duì)此，要選擇適合的充填技術(shù)，要了解采礦工程的地勢(shì)環(huán)境，并且綜合分析目標(biāo)地區(qū)的周?chē)h(huán)境，掌握環(huán)境和環(huán)境之間的聯(lián)系。選擇適合的充填技術(shù)，可以很好的掌控環(huán)境污染，加強(qiáng)對(duì)環(huán)境的保護(hù)。在采礦工程中使用充填技術(shù)，要注意整理開(kāi)采過(guò)程中的材料，以免浪費(fèi)材料，要充分利用材料資源。對(duì)采礦工程中的尾砂和煤灰，要加強(qiáng)回收利用，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，以保護(hù)環(huán)境為前提。

3.2 安全生產(chǎn)為基礎(chǔ)

在工程展開(kāi)中，安全是每個(gè)工程都非常重視的一個(gè)問(wèn)題。所以在采礦工程實(shí)施中，必須要保證施工人員的生命安全問(wèn)題，選擇適合的充填技術(shù)。對(duì)此，在選擇采礦充填技術(shù)過(guò)程中，首先需要對(duì)采礦地域的環(huán)境進(jìn)行勘察，排除地質(zhì)方面的安全問(wèn)題，綜合考慮低壓措施以及采礦方法，確保在采礦工程利用充填技術(shù)時(shí)，不會(huì)帶來(lái)安全隱患。

3.3 合適的充填系統(tǒng)

在采礦工程中利用充填系統(tǒng)時(shí)，必須以充填量的多少來(lái)作為基本準(zhǔn)則。在采礦工程展開(kāi)之前，要嚴(yán)格把控好采充平衡，對(duì)采礦地進(jìn)行預(yù)測(cè)和規(guī)劃，合理的制定采礦地的礦產(chǎn)量和采礦量。確保所用的礦產(chǎn)量和所采出的礦產(chǎn)量相同，掌控好二者的產(chǎn)量。所以，要合理的制定充填系統(tǒng)，防止因過(guò)度開(kāi)采導(dǎo)致浪費(fèi)礦產(chǎn)資源，保證在采礦工程中不出現(xiàn)安全隱患問(wèn)題。

4 填充技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中的問(wèn)題

現(xiàn)如今，充填技術(shù)在我國(guó)采礦工程中被廣泛應(yīng)用，并且這樣采礦技術(shù)已經(jīng)非常成熟，對(duì)采礦工程的發(fā)展有很大的推動(dòng)作用，具有很大的優(yōu)勢(shì)，能夠取得很好的經(jīng)濟(jì)效益。但從總體上來(lái)講，采礦充填技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中還是存在一些問(wèn)題。大多數(shù)采礦企業(yè)在采礦過(guò)程中，所選擇的充填技術(shù)缺乏科學(xué)性，沒(méi)有完全掌握好采礦工程所在地的實(shí)際狀況，導(dǎo)致采礦技術(shù)的應(yīng)用沒(méi)有按照因地制宜的基本原理，造成采礦工程的效率下降，所取得的礦產(chǎn)在質(zhì)量和數(shù)量上都比較低。充填采礦技術(shù)對(duì)材料的要求非常高。在采礦工程的實(shí)際施工當(dāng)中，需要利用非常繁瑣的采礦技術(shù)，操作性與技術(shù)性都非常強(qiáng)。但是礦山自身結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，導(dǎo)致礦產(chǎn)量和預(yù)想的產(chǎn)量存在很大的差異。對(duì)此，在礦產(chǎn)開(kāi)采過(guò)程中，僅僅利用充填技術(shù)是不夠的，還需要融合高強(qiáng)度的新型填充材料，從而保證采礦的效率和產(chǎn)出量。然而，采礦企業(yè)要想購(gòu)買(mǎi)大量的新型填充材料，就會(huì)影響企業(yè)的生產(chǎn)成本以及企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

5 填充技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展展望

5.1 優(yōu)化填充管理制度

充填站擔(dān)任著采礦工程的調(diào)配管理工作。首先，充填站具有大量的先進(jìn)開(kāi)采機(jī)械和電子設(shè)備，這類(lèi)先進(jìn)的安裝設(shè)備，為充填材料提供了很大的便利。同時(shí)，也要考慮充填站在管理上的不足。充填站的設(shè)備相對(duì)齊全，然而如果沒(méi)有科學(xué)的管理制度，那么這類(lèi)設(shè)備的系統(tǒng)就不能完成自身的工作，對(duì)采礦工作起不到任何推進(jìn)作用。對(duì)此，就要不斷優(yōu)化充填站的管理制度，定期對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，制定合理的檢查制度，像一些分散的填充材料，要進(jìn)行統(tǒng)一保管。定期對(duì)機(jī)械設(shè)備以及電子設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，保證設(shè)備的系統(tǒng)質(zhì)量符合工作展開(kāi)的標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)充電站設(shè)備與系統(tǒng)的管理，有安全專(zhuān)門(mén)的人員去監(jiān)管，并派遣專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員定期檢查工作，一旦發(fā)展設(shè)備具有安全隱患，要馬上實(shí)施維修，以免帶來(lái)不必要的麻煩。

5.2 創(chuàng)新采礦充填技術(shù)

我國(guó)采礦工程的不斷發(fā)展，離不開(kāi)采礦技術(shù)的創(chuàng)新與進(jìn)步。在使用充電采礦技術(shù)的同時(shí)，也要對(duì)充填采礦工藝進(jìn)行創(chuàng)新，加強(qiáng)采礦企業(yè)的快速發(fā)展，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。關(guān)于充填采礦工藝的創(chuàng)新，第一要對(duì)傳統(tǒng)的充填工藝進(jìn)行詳細(xì)分析，了解傳統(tǒng)充填工藝的特點(diǎn)。第二，要根據(jù)本地的礦產(chǎn)類(lèi)型和特性，研究和創(chuàng)新充填工藝。例如在一些大礦體的礦山，都非常穩(wěn)定，但礦產(chǎn)的開(kāi)采非常困難。在這種狀況下，就要選擇中深孔和淺孔空?qǐng)黾夹g(shù)，就能獲取很好的采礦效果。在這種情況下，充填材料最好利用高水材料和塊石膠結(jié)材料，這些材料能夠更好的對(duì)采空區(qū)進(jìn)行充填。利用科學(xué)合理的創(chuàng)新充填采礦工藝，可以減少采礦的生產(chǎn)成本，提高采礦效率。對(duì)此，充填工藝的創(chuàng)新，可以實(shí)現(xiàn)更好的采礦效果，提高采礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

5.3 提高對(duì)創(chuàng)新充填技術(shù)材料的研究

在充填采礦技術(shù)中，充填材料是必備的。充填材料的不同，對(duì)充填采礦技術(shù)的應(yīng)用效果也是不同的。好的充填材料不但可以提升采礦工程的工作效率和工作質(zhì)量，在很大程度上也保證了采礦工程的安全性。隨著采礦技術(shù)的不斷創(chuàng)新，充填材料的應(yīng)用正漸漸走向新型的充填固化材料。對(duì)此，就要不斷增強(qiáng)新型填充固化材料的研發(fā)，全面分析充填材料的物理特征，掌握材料的成本和組織方法以及骨料框架。新型的充填固化材料強(qiáng)度高，成本低，對(duì)采礦行業(yè)的發(fā)展以及可持續(xù)發(fā)展都有著非常重要的意義。就目前狀況來(lái)講，我國(guó)已經(jīng)研發(fā)出固化材料，其材料的固結(jié)速度非常快，效率高并且濃度低，方便使用。其自身具備輕質(zhì)性，便利性等特征，能夠更好的適應(yīng)材料的遠(yuǎn)程傳送，為采礦工程提供了便利。

5.4 充填技術(shù)設(shè)備的維護(hù)

隨著充填技術(shù)的快速發(fā)展，其作業(yè)方法和相關(guān)設(shè)備以及充填儀器的更新?lián)Q代也非?？?。在這些充填設(shè)備當(dāng)中，充填料貯倉(cāng)起著關(guān)鍵性作用，它能夠直接影響充填材料的質(zhì)量和充填效果，但是在傳統(tǒng)充填工藝上卻不被重視。然而在新型充填技術(shù)當(dāng)中，采用了加以改過(guò)的立式充填料貯倉(cāng)，可以更好的確保充填料的質(zhì)量。而在尾砂處理環(huán)節(jié)，就要利用精準(zhǔn)度非常高的水力旋流器。在漿料傳送階段利用這些先進(jìn)的技術(shù)和自動(dòng)化控制系統(tǒng)，能夠提升作業(yè)質(zhì)量以及作業(yè)效率。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展和采礦工程的不斷擴(kuò)大，采礦工程的相關(guān)采礦技術(shù)也是日新月異，而充填技術(shù)的廣泛應(yīng)用為采礦企業(yè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。采礦企業(yè)要想在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中站穩(wěn)腳跟，就要不斷優(yōu)化充填站的管理制度，不斷對(duì)采礦工程的充填技術(shù)以及采礦工藝進(jìn)行創(chuàng)新研究。利用新型充填材料，提高充填材料的強(qiáng)度，進(jìn)而較少材料成本，選擇輕便的充填材料進(jìn)行遠(yuǎn)程傳送。充填技術(shù)的逐漸發(fā)展，推進(jìn)了高效，自動(dòng)化，智能化的采礦作業(yè)方式的展開(kāi)，進(jìn)而提高了采礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境的發(fā)展。并且礦區(qū)里的工作人員得到了解放，改善了他們的工作環(huán)境，減少了工作人員的工作量，在很大程度上提高了工作人員的勞動(dòng)生產(chǎn)力和工作效率。特別是對(duì)一些工作環(huán)境復(fù)雜，稀有礦床的開(kāi)采，充填技術(shù)被廣泛應(yīng)用，不斷滿足新形勢(shì)下采礦資源的發(fā)展要求，促進(jìn)了采礦工程中充填技術(shù)的發(fā)展。

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