關(guān)于現(xiàn)代采礦理念與充填采礦分析

陳志剛

摘要：隨著科技水平的不斷提高，現(xiàn)代工業(yè)也處于快速發(fā)展的過程中，礦產(chǎn)資源的開發(fā)與利用規(guī)模也在不斷加大。但在開采礦產(chǎn)資源的過程中，開采的對象都是一些比較難采的礦體，經(jīng)常會遇到深部巖石爆裂、地表坍塌、沖擊地壓等狀況。而且礦業(yè)在不斷的開發(fā)中，環(huán)境也面臨著重大的考驗，大量的工業(yè)廢氣、廢水為環(huán)境帶來了惡劣的影響，在這種形勢下，綠色采礦技術(shù)被提出，所謂綠色采礦，就是盡最大可能的減少廢料的排放，使資源利用率大大提高。

關(guān)鍵詞：采礦理念;充填采礦;充填料漿

在礦產(chǎn)資源大規(guī)模開發(fā)的情況下，采用傳統(tǒng)采礦模式會使開發(fā)過程中有大量固體廢料排出，例如尾砂、冶煉渣、廢石塊等。這些固體廢料堆放在地表會給環(huán)境帶來嚴(yán)重的影響，甚至?xí)l(fā)一些事故。所以采礦模式要根據(jù)形勢進(jìn)行創(chuàng)新，現(xiàn)代采礦理念倡導(dǎo)的是綠色采礦，其中固體廢料充填工藝對解決礦山固體廢料有著很好的作用，而且它也是綠色采礦的主要技術(shù)

一、關(guān)于現(xiàn)代采礦理念

要想更好的實施我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，實現(xiàn)生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展是首要前提。生態(tài)的可持續(xù)是要對環(huán)境的容量與資源進(jìn)行合理協(xié)調(diào)，以保持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。從堅持可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，根據(jù)采礦對環(huán)境造成的嚴(yán)重影響，綠色開采這一理念被提出。綠色開采理念是以廣義資源為出發(fā)點來認(rèn)識一切可利用的資源，包括土地、地下水等，它是為了減少采礦對環(huán)境的破壞，形成的一種可以協(xié)調(diào)環(huán)境與資源之間關(guān)系的開采技術(shù)。它的意義是盡最大可能的減少采礦對生態(tài)環(huán)境的破壞，在此基礎(chǔ)上獲得可觀的社會效益、經(jīng)濟效益以及環(huán)境效益。綜上所述，綠色采礦的實行是礦山企業(yè)在貫徹落實科學(xué)發(fā)展觀的體現(xiàn)，在實行綠色采礦的過程中，礦山企業(yè)要全面考慮各項因素，將污染與破壞降到最低。

二、充填采礦法的適用條件

傳統(tǒng)的采礦方法會產(chǎn)生大量的廢料，對環(huán)境造成負(fù)面影響，而且在采礦過后，會形成采空區(qū)，引發(fā)地質(zhì)方面的一系列問題，而要想解決這些問題，充填采礦法是最適合的。所謂充填法，就是在采礦完成后用一些廉價的材料對采礦區(qū)進(jìn)行填充，這樣可以防止地面塌陷情況的發(fā)生，不僅可以充分的利用有效資源，還控制了地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。下面將具體闡述這種充填采礦法的適用條件：

（一）地表不能有塌陷現(xiàn)象

比如在建筑物下面進(jìn)行采礦或是在水體下采礦，在采礦進(jìn)行完畢后，用混合材料或者廢石將采空區(qū)填滿，這樣能夠?qū)Φ貕哼M(jìn)行有效控制，防止地表的塌陷。

（二）適用于礦產(chǎn)價值較高的礦體

由于進(jìn)行充填時填的是廉價的材料或廢石，所以充填法的回收率比較高，適合在開采一些如鎳礦、金礦等高價值的礦體中使用。

（三）適用于含有破碎巖石的礦體

現(xiàn)階段的膠結(jié)充填采礦是將膠結(jié)劑和尾砂、廢石等混在一起作為材料，形成具有膏體性質(zhì)的一種充填漿體。用這種充填物對采空區(qū)進(jìn)行填充時，工作人員可以在充填體的下方進(jìn)行操作，這樣使操作的安全性得到提高。

（四）適用于變化較大、埋藏較深的礦體

對于那些埋藏深度較深的礦體，在采礦完成后容易產(chǎn)生局部巖石爆裂的現(xiàn)象，這時將充填漿體對采空區(qū)進(jìn)行充填，就能夠?qū)r石的應(yīng)力變化進(jìn)行控制，在一定程度上防止巖石的爆裂。一些價值較高的金屬礦的變化就比較大，充填法很適合這樣的礦體。

二、充填采礦法的技術(shù)要點解析

（一）關(guān)于成本控制方面

采用充填法進(jìn)行充填時產(chǎn)生的成本是整個采礦成本的百分之七十左右，其中水泥的成本是充填成本的百分之七十左右，所以要想控制充填材料的成本，就要先控制水泥的成本，其關(guān)鍵就是要尋找可以替代水泥的充填材料。

根據(jù)目前的狀況來看，可以從水泥與骨料方面來節(jié)約成本。充填料漿在形成充填體之后，要達(dá)到操作所要求的強度，而充填體的強度與灰砂配比和骨料配比的情況有關(guān)，如果采用較高級配的骨料，在其達(dá)到操作所要求的強度時使用的水泥量最少。所以在從材料上節(jié)約成本的過程中，骨料與水泥是互相作用的。

（二）關(guān)于充填骨料的級配的研究

充填骨料主要是由開采過程中挖出的廢石、選礦廠的河砂以及尾砂等組成的。由于礦山地理位置是不同的，所以組成骨料的各種成分的質(zhì)量都具有著一定的差異，所以產(chǎn)生的成本也是不同的。現(xiàn)如今對充填骨料級配可以根據(jù)最大密度曲線理論來完成，W.B.Fuller在經(jīng)過試驗后發(fā)現(xiàn)，可以按照顆粒大小將固體顆粒進(jìn)行排列，然后將它們進(jìn)行搭配，就能夠在最大程度上降低混合料的空隙、增大混合料的密度。他研究出最大密度的理想曲線，通過曲線可以進(jìn)一步看出，顆粒級配的曲線越與拋物線接近，密度就越大。后來由Bolomey經(jīng)過修整，最后形成一個公式：，其中P代表的是篩孔通過率，d代表骨料的粒徑，D代表最大粒徑，n代表級配指數(shù)。

（三）關(guān)于充填料漿的管道運輸?shù)姆治?/p>

如今礦山的生產(chǎn)能力都呈不斷上升的趨勢，所以充填作業(yè)也要跟上形勢，滿足礦山生產(chǎn)力的需求。雖然管道運輸具有較強的連續(xù)性，運輸效率也較高，但對管道運輸方面的研究不夠全面，很多試驗都采用傳統(tǒng)的環(huán)管試驗方式對料漿各方面的數(shù)值進(jìn)行測定，隨著科技水平的不斷提高，很多學(xué)者開始采用數(shù)值模擬的方式。

通過試驗對充填漿體管道的運輸進(jìn)行了研究，可以看出其具有以下幾方面的特點：

1.在制備充填漿體的時候，由于充填材料來源于開采時挖出的廢石、選礦廠的河砂與尾砂等，他們的性質(zhì)具有著一定的差異，所以在進(jìn)行運輸時，有多種成分的混合運輸方式，也有單一成分的運輸方式。

2.在充填漿體的組成中，有廢石等一些粗骨料，也有水泥等膠凝性質(zhì)的材料，所以它們的粒徑是不同的，有的十幾毫米，有的幾十微米，所以充填漿體骨料的粒徑具有較大的變化。

3.在制作充填材料的過程中，尾砂的質(zhì)量濃度在百分之七十四到百分之七十八的范圍內(nèi)，水砂的質(zhì)量濃度是從百分之三十到百分之五十，而廢石形成的膏體的濃度為百分之七十九到百分之八十四，可以看出充填漿體的濃度變化很大。

4.在應(yīng)用充填采礦方法的時候，往往都是建立一個充填站，然后將充填漿體制作好，再用管道將充填漿體運到采空區(qū)進(jìn)行充填。由于礦山地理位置的不同，所以經(jīng)常會遇到各種各樣的地勢，所以運輸?shù)墓苈芬彩菑?fù)雜的，有水平管道，也有垂直管道，必要的時候還要設(shè)置相應(yīng)的減壓管道，也就是將管道設(shè)置成S型的轉(zhuǎn)彎形式，或設(shè)置一些障礙在管道里，使管道的阻力得到增強，這樣可以在一定程度上避免有的部位壓力過大而產(chǎn)生管路爆裂的現(xiàn)象。

5.在用充填管道運輸充填漿料時，如果操作不當(dāng)，管路中可能會有空氣進(jìn)入，這樣會對漿體流動的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，經(jīng)過實際的調(diào)查表明，垂直的管段經(jīng)常不是滿管輸送的，所以要注意操作，盡量不使空氣進(jìn)入管道中。

結(jié)束語：

在這個現(xiàn)代工業(yè)迅速發(fā)展的時期，采礦的規(guī)模也越來越大，在傳統(tǒng)的采礦模式下，環(huán)境受到了很大程度的破壞，所以綠色采礦模式被提出，它也體現(xiàn)了現(xiàn)代采礦的理念。本文首先對現(xiàn)代采礦的理念進(jìn)行了深入分析，接著闡述了充填采礦的適用條件，又對充填采礦的成本、充填骨料的配比方式、充填料漿管道輸送的要點進(jìn)行了分析。

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