采礦工程中充填技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

洪靜(金誠信礦業(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題，在我國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，并且針對問題，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，不能順應(yīng)新形勢下的社會(huì)發(fā)展要求。面對這樣的局面，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)，對在地下采礦過程中挖出來的空區(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)和地勢的影響。如今我國也已經(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 我國填充技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)我國煤礦以往的產(chǎn)礦量和充填技術(shù)有關(guān)的數(shù)據(jù)表明，可以對充填技術(shù)未來的發(fā)展作出以下分析。隨著我國煤礦的不斷開采，在采礦過程中造成的土地坍塌的賠償費(fèi)用逐年增加，呈上升趨勢，變得越來越高。煤礦利用充填技術(shù)開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。我國是一個(gè)礦產(chǎn)資源豐富，并且資源存儲量以及消耗量最大的國家，在煤礦開采過程中，周圍的環(huán)境和地表會(huì)受到破壞，就在礦產(chǎn)開采成本上升的同時(shí)，周邊環(huán)境也受到了影響，容易帶來安全事故。對此，研發(fā)了一項(xiàng)矸石充填技術(shù)，就是常說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。在煤礦開采過程中，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。我國現(xiàn)階段提出的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，對采礦工程來講，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)。對此，要選擇適合的充填技術(shù)，要了解采礦工程的地勢環(huán)境，并且綜合分析目標(biāo)地區(qū)的周圍環(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)，要注意整理開采過程中的材料，以免浪費(fèi)材料，要充分利用材料資源。對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)

在工程展開中，安全是每個(gè)工程都非常重視的一個(gè)問題。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題，選擇適合的充填技術(shù)。對此，在選擇采礦充填技術(shù)過程中，首先需要對采礦地域的環(huán)境進(jìn)行勘察，排除地質(zhì)方面的安全問題，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作為基本準(zhǔn)則。在采礦工程展開之前，要嚴(yán)格把控好采充平衡，對采礦地進(jìn)行預(yù)測和規(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)，防止因過度開采導(dǎo)致浪費(fèi)礦產(chǎn)資源，保證在采礦工程中不出現(xiàn)安全隱患問題。

4 填充技術(shù)在應(yīng)用過程中的問題

現(xiàn)如今，充填技術(shù)在我國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，能夠取得很好的經(jīng)濟(jì)效益。但從總體上來講，采礦充填技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中還是存在一些問題。大多數(shù)采礦企業(yè)在采礦過程中，所選擇的充填技術(shù)缺乏科學(xué)性，沒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。對此，在礦產(chǎn)開采過程中，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)要想購買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)開采機(jī)械和電子設(shè)備，這類先進(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)備相對齊全，然而如果沒有科學(xué)的管理制度，那么這類設(shè)備的系統(tǒng)就不能完成自身的工作，對采礦工作起不到任何推進(jìn)作用。對此，就要不斷優(yōu)化充填站的管理制度，定期對這些設(shè)備進(jìn)行檢測，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。定期對機(jī)械設(shè)備以及電子設(shè)備進(jìn)行檢測，保證設(shè)備的系統(tǒng)質(zhì)量符合工作展開的標(biāo)準(zhǔn)要求。對充電站設(shè)備與系統(tǒng)的管理，有安全專門的人員去監(jiān)管，并派遣專業(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，以免帶來不必要的麻煩。

5.2 創(chuàng)新采礦充填技術(shù)

我國采礦工程的不斷發(fā)展，離不開采礦技術(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)競爭力。關(guān)于充填采礦工藝的創(chuàng)新，第一要對傳統(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)的開采非常困難。在這種狀況下，就要選擇中深孔和淺孔空場技術(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。就目前狀況來講，我國已經(jīng)研發(fā)出固化材料，其材料的固結(jié)速度非?？?，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，采用了加以改過的立式充填料貯倉，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

綜上所述，隨著我國科學(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)要想在激烈的市場競爭中站穩(wěn)腳跟，就要不斷優(yōu)化充填站的管理制度，不斷對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，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。特別是對一些工作環(huán)境復(fù)雜，稀有礦床的開采，充填技術(shù)被廣泛應(yīng)用，不斷滿足新形勢下采礦資源的發(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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