淺析現(xiàn)代采礦理念及充填采礦技術(shù)

張華猛

摘 要：礦產(chǎn)資源是我國的重要資源之一，在國民經(jīng)濟建設(shè)的過程中發(fā)揮著重要的作用，然而傳統(tǒng)的采礦模式會產(chǎn)生大量的工業(yè)固體廢料排放，如廢石、冶煉渣和尾砂等，不僅對環(huán)境造成了污染，還會引發(fā)尾礦潰壩和泥石流等事故，給國民經(jīng)濟帶來巨大的損失，并嚴(yán)重威脅著人們的生命安全。文章對現(xiàn)代采礦理念和充填采礦技術(shù)進行了深入細(xì)致的分析和探討，以期為相關(guān)人士提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代采礦理念；充填采礦技術(shù)；綠色環(huán)保

1 現(xiàn)代采礦理念

隨著自然環(huán)境、生態(tài)環(huán)境的逐漸惡化，可持續(xù)發(fā)展的理念日益深入人心，成為了具有劃時代意義的全新的發(fā)展觀和理念?？沙掷m(xù)發(fā)展主要包含三個方面，即社會可持續(xù)、經(jīng)濟可持續(xù)以及生態(tài)可持續(xù)。我國可持續(xù)發(fā)展的根本目標(biāo)即社會可持續(xù)，并且以經(jīng)濟可持續(xù)作為核心，將生態(tài)可持續(xù)作為前提和基本保障。生態(tài)可持續(xù)的目的是促進和維護生態(tài)系統(tǒng)正常功能的發(fā)揮和實現(xiàn)，主要體現(xiàn)在環(huán)境容量和資源環(huán)境兩個方面，基于生態(tài)環(huán)境的有限條件而開展。而生態(tài)可持續(xù)的實現(xiàn)，則需要充分利用資源并循環(huán)利用資源，其中高新技術(shù)更是必不可少的關(guān)鍵要素。采礦產(chǎn)業(yè)在給國民經(jīng)濟帶來巨大效益的同時，對生態(tài)和環(huán)境也造成了巨大的污染，因此將可持續(xù)發(fā)展的理念應(yīng)用到采礦產(chǎn)業(yè)中，更是時代發(fā)展的必然趨勢。應(yīng)用現(xiàn)代化的綠色采礦模式，使礦山企業(yè)將經(jīng)濟因素、人文環(huán)境、資源利用以及生態(tài)環(huán)境有機地結(jié)合起來，形成一個統(tǒng)一的工業(yè)系統(tǒng)。

2 傳統(tǒng)采礦理念及其后果

傳統(tǒng)的采礦模式下，人們較為忽視礦床開采對自然環(huán)境產(chǎn)生的影響，只注重了經(jīng)濟利益的獲取，將采礦作為礦產(chǎn)資源開發(fā)利用的前端工序，不重視環(huán)境治理和生態(tài)恢復(fù)，并將其視為末端工序。在這種采礦理念下，礦區(qū)的環(huán)境受到污染、生態(tài)遭到破壞，甚至于出現(xiàn)重大危險源后才采取相應(yīng)的末端治理。沒有做到生態(tài)環(huán)境和礦產(chǎn)資源開發(fā)的相互協(xié)調(diào)，沒能從每一個工序入手，解決開采和環(huán)保之間的矛盾問題。

2.1 資源浪費與資源不足

當(dāng)前，我國在市場資源配置和利用程度之間存在很多矛盾，短缺礦產(chǎn)的資源利用程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于優(yōu)勢礦產(chǎn)。很多礦山企業(yè)僅僅重視短期利益的獲得，對于優(yōu)勢礦產(chǎn)資源過度利用，開發(fā)強度過高。而與之相對的，礦產(chǎn)資源的后備資源卻存在不足，對優(yōu)勢資源的地位造成了嚴(yán)重的威脅。我國的很多礦山企業(yè)成立的時間較早，經(jīng)過多年來的開采和利用，超過一半的礦山進入到中晚期。此外，很多企業(yè)現(xiàn)有的裝備較為落后，技術(shù)水平不高，資金也不夠充足，導(dǎo)致礦山深部找礦以及生產(chǎn)勘探受到影響，不利于礦山企業(yè)的發(fā)展。

2.2 開采區(qū)地表塌陷造成的破壞

2.2.1 對地形地貌的破壞

采煤造成的沉陷會使地形地貌的穩(wěn)定性下降，地表變形，導(dǎo)致塌陷坑和地裂縫的產(chǎn)生，并形成地表移動盆地，即比采空區(qū)面積還要大的，位于采空區(qū)上方的洼地。這種洼地對于土地的原有形態(tài)造成了破壞，嚴(yán)重的情況下，甚至?xí)雇恋刭|(zhì)量下降，地面長期積水，地表下沉到潛水以下，失去使用的價值，造成耕地面積的減少。即使破壞的程度較輕，也會使地面起伏不平，不利于灌溉和耕種。地表裂縫的存在使巖體和土地的連續(xù)性遭到破壞，導(dǎo)致水土流失，不利于耕種，同時也容易發(fā)展成為重大地質(zhì)災(zāi)害的危險源。

2.2.2 對土地資源的破壞

因采空塌陷而導(dǎo)致的地表變形，使土地的營養(yǎng)成分遭到破壞，土壤酸化，土地的自然形態(tài)也發(fā)生了改變，逐漸形成干旱地或者沼澤地，使土地的質(zhì)量下降甚至失去使用的價值。

2.2.3 對水資源的破壞

人為疏干排水是傳統(tǒng)的采煤系統(tǒng)所采用的方法，這種方式下形成的導(dǎo)水裂隙會自然疏干煤系的含水層，使地下水源干枯，對地下水資源造成了嚴(yán)重的破壞。采空區(qū)沉降還會使機井、水渠、地面河道和池塘發(fā)生變形甚至干枯，給礦區(qū)居民的生活也造成了嚴(yán)重的影響，出現(xiàn)飲水困難的問題。

3 現(xiàn)代采礦理念與充填采礦

為了解決煤炭開采造成環(huán)境問題，基于可持續(xù)發(fā)展觀的理念，提出了煤炭綠色開采的概念，目前綠色開采的技術(shù)框架已經(jīng)初步建立。綠色開采模式所涉及到的資源是比較廣義的資源，涵蓋一切可以利用的資源，如矸石、地下水、煤、土地、瓦斯等。綠色開采以減少采煤對于環(huán)境的影響和破壞為目的，因此要形成一種全新的開采技術(shù)，使環(huán)境和資源能夠相互協(xié)調(diào)，從而在開采的過程中減輕或者避免因開采煤礦而引發(fā)的各類不良影響，獲得更好的社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。

3.1 綠色采礦模式與充填技術(shù)

通過分析綠色開采的理念可知，符合科學(xué)發(fā)展觀的綠色采礦模式應(yīng)具備三個要素，即廢料排放小、資源綜合利用率高、地表不受破壞，而綠色采礦的主體技術(shù)則是充填采礦工藝，也是礦山固體廢料處理的有效方法。充填采礦技術(shù)不僅可以改善采礦應(yīng)力環(huán)境，還能夠有效消除地表下沉的現(xiàn)象，提高資源的綜合利用率，有效保護環(huán)境。除此之外，充填采礦技術(shù)的適用性很強，可以適應(yīng)各類復(fù)雜的、難開采的礦床，能夠降低固體廢料的排放，如廢石尾砂等，甚至能夠?qū)崿F(xiàn)無廢開采，消除采礦末端處理。

3.2 充填采礦技術(shù)的降排功能

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步，充填工藝技術(shù)也獲得了飛快的發(fā)展，充填采礦方法的應(yīng)用范圍越來越廣，充填采礦的意義和作用已經(jīng)不再局限于礦山開采領(lǐng)域。隨著城市化進程的加快和人口的增長，大量工業(yè)廢料也因此產(chǎn)生，給生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響，同時也危害著人們的健康。利用充填工藝將工業(yè)廢料深埋在地下，可以改善環(huán)境，并實現(xiàn)了礦產(chǎn)資源的合理利用，符合我國的國情和可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。目前，世界范圍內(nèi)已經(jīng)有了典型的無廢料排棄的礦山，由此可見，充填采礦技術(shù)具有廣闊的發(fā)展?jié)摿桶l(fā)展前景。毫無疑問，充填采礦技術(shù)的應(yīng)用其關(guān)鍵的問題是如何將工業(yè)固體廢料回填到地下，這是礦山設(shè)計中首先要考慮的主要內(nèi)容，同時也是改善礦區(qū)環(huán)境、減少污染的有效途徑。

3.3 充填采礦技術(shù)消除地表下沉與改善采礦應(yīng)力環(huán)境的功能

利用充填技術(shù)快速、有效地充填采空區(qū)，可以及時支撐采空區(qū)圍巖，阻止和抵抗圍巖進一步變形，防止大幅度的位移發(fā)生。充填體可以明顯改善采空區(qū)周圍二次應(yīng)力分布狀況，提高礦柱圍巖自身的穩(wěn)固性。通過充填可以快速形成新的工作面，為后續(xù)作業(yè)創(chuàng)造條件，縮短采充循環(huán)周期，實現(xiàn)強化開采，提高采礦綜合生產(chǎn)能力。充填體可以減緩地壓能量的釋放速度，避免或減輕深部沖擊地壓的發(fā)生。

3.4 充填采礦的研究方向

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)。基于當(dāng)前充填工藝技術(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，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)。

參考文獻

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