淺析充填采礦技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及其未來(lái)發(fā)展

豆晨瑜 華北理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院

淺析充填采礦技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及其未來(lái)發(fā)展

豆晨瑜 華北理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院

本文在查閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)并介紹了充填采礦技術(shù)三個(gè)發(fā)展階段。其次，進(jìn)一步分析了充填采礦技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，分別從技術(shù)優(yōu)勢(shì)、經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)和環(huán)境優(yōu)勢(shì)等方面做了相關(guān)的分析論述。最后，根據(jù)當(dāng)前的研究狀況，從新技術(shù)、新材料、新機(jī)械等方面對(duì)其未來(lái)的發(fā)展做了一定的研究。

充填采礦技術(shù) 優(yōu)勢(shì)分析 發(fā)展趨勢(shì)

1 前言

充填采礦技術(shù)因其工作效率高、安全性高、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)而在采礦行業(yè)得到了廣泛運(yùn)用。隨著我國(guó)采礦行業(yè)的迅速發(fā)展使得充填采礦技術(shù)也迅猛發(fā)展起來(lái)，查閱大量文獻(xiàn)可知，我國(guó)的采礦充填技術(shù)主要分為三個(gè)階段。第一階段始于上世紀(jì)60年代左右，此技術(shù)主要是干式和削壁充填法，在北方礦區(qū)運(yùn)用的較為廣泛。第二階段始于上世紀(jì)80年代左右，上向水平分級(jí)尾砂充填技術(shù)得到了發(fā)展，主要以焦家、新城的金礦為代表。這標(biāo)志著我國(guó)充填采礦技術(shù)的發(fā)展步入一個(gè)嶄新階段。第三階段始于上世紀(jì)90年代左右，高水固結(jié)尾砂充填采礦新工藝被提出并得到了廣泛運(yùn)用。隨后的幾十年，混合充填技術(shù)以其節(jié)能、低耗、環(huán)保的優(yōu)勢(shì)在全國(guó)大部分礦區(qū)開(kāi)展開(kāi)來(lái)。本文在分析充填采礦技術(shù)的優(yōu)勢(shì)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提出了未來(lái)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，以期能為采礦技術(shù)的發(fā)展做出一點(diǎn)貢獻(xiàn)。

2 充填采礦技術(shù)的優(yōu)勢(shì)分析

2.1 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

我國(guó)礦山經(jīng)過(guò)多年的開(kāi)采，大多開(kāi)始轉(zhuǎn)入了深部開(kāi)采，隨之出現(xiàn)了一些如高應(yīng)力、高溫、巖層冒落和巖爆等難題，尤其是巖爆問(wèn)題尤為突出。針對(duì)此問(wèn)題，可以采用降低回采寬度、留間隔的條形礦柱和充填采空區(qū)三種辦法。前兩者方法在一定程度上可以避免巖爆，但是會(huì)帶來(lái)生產(chǎn)效率低下、礦石回收率低的問(wèn)題。相比較得知，充填采礦不僅可以避免以上帶來(lái)方法帶來(lái)的問(wèn)題，還可以有效的解決通風(fēng)漏風(fēng)問(wèn)題，極大提高通風(fēng)效率，保證了高效生產(chǎn)效率和工人的人身安全。

2.2 經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)

不論是煤礦開(kāi)采，還是金屬礦開(kāi)采，經(jīng)濟(jì)成本都是每個(gè)企業(yè)需要考慮的重要方面之一。充填采礦法以其礦石回采率高，貧化率低，工業(yè)廢料有效利用等特點(diǎn)，使其成為目前礦山采空區(qū)回填的主要方式方法。另外，充填技術(shù)的實(shí)現(xiàn)以全程機(jī)械化操作為支承，雖然初期投入成本較大，但是總的看來(lái)，機(jī)械化施工的效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人工效率，后期回報(bào)收益十分可觀?？傊畛浼夹g(shù)與其它技術(shù)相比，經(jīng)濟(jì)方面占據(jù)很大的優(yōu)勢(shì)。

2.3 環(huán)境優(yōu)勢(shì)

隨著我國(guó)的采礦行業(yè)的迅速發(fā)展，由于過(guò)去不合理的開(kāi)采和回填方式，很多地區(qū)的環(huán)境惡化十分嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境變得十分脆弱。例如，地表植被砍伐導(dǎo)致水土流失嚴(yán)重；河流被攔截改道導(dǎo)致水資源緊張；地表塌陷導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的惡化。為此，采用充填采礦技術(shù)一方面可以有效防止地表下沉、開(kāi)裂。例如棲霞山鉛鋅礦地因其特殊地理位置而采取充填技術(shù)，不僅保護(hù)了風(fēng)景區(qū)原貌，還實(shí)現(xiàn)了無(wú)廢開(kāi)采。另一方面，有效的減少了地表尾礦庫(kù)的堆存量，尾砂填充到采空區(qū)，避免造成了不必要的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也利于環(huán)境保護(hù)。

3 充填采礦技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 采用新技術(shù)，降低生產(chǎn)成本

目前，充填采礦技術(shù)的社會(huì)效益和綜合經(jīng)濟(jì)效益可以說(shuō)是最好的，但是使用該技術(shù)的成本占據(jù)了企業(yè)采礦成本的20%~50%，企業(yè)承受著很大的資金壓力。因此，研發(fā)運(yùn)用新技術(shù)勢(shì)在必行，比如如何降低灰砂比，運(yùn)用高效且廉價(jià)的膠凝劑等方面，可以有效地降低生產(chǎn)成本。

3.2 大膽使用新型充填材料

采礦的過(guò)程涉及到方方面面的技術(shù)，充填的材料也是需要重點(diǎn)考慮的一個(gè)方面。例如目前使用較多的高水材料，它可以快速的固定住充填體，而且可以實(shí)現(xiàn)無(wú)重力排水。另外，膏體充填料漿流變性能的研究也是目前研究的熱點(diǎn)方向之一，此類材料可以改善作業(yè)環(huán)境、提高充填強(qiáng)度等?？傊?，新型材料的研究需要考慮到各個(gè)方面，包括材料的抗壓特性、抗拉特性、顆粒組成、彈性特性等等方面。

3.3 新型充填機(jī)械的開(kāi)發(fā)研究

不管是開(kāi)挖礦山還是充填材料，都需要一定的機(jī)械設(shè)備來(lái)輔助。因此，機(jī)械設(shè)備在這一過(guò)程中承擔(dān)了重要的角色。目前，機(jī)械設(shè)備越來(lái)越朝著智能化、模塊化、敏捷化和綠色化方向發(fā)展，對(duì)于從事礦山工作的機(jī)械也應(yīng)該緊跟時(shí)代腳步，積極研發(fā)新型機(jī)械設(shè)備。

充填采礦法具有礦床整體開(kāi)采安全性好、回收礦石效率高、有效保護(hù)地表、廢棄物最大化利用等優(yōu)點(diǎn)，是將來(lái)礦山企業(yè)優(yōu)選的采礦方法，必將得到廣泛推廣應(yīng)用。

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