采礦工程中充填采礦技術(shù)的應(yīng)用

摘要：充填采礦技術(shù)作為采礦工程中常用技術(shù)之一，能夠滿足深層礦產(chǎn)資源的開采要求，回采作業(yè)時(shí)，充填采空區(qū)，可保證開采區(qū)域結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，為開采作業(yè)創(chuàng)設(shè)安全條件，提高礦區(qū)采礦率。充填采礦技術(shù)主要包括削壁充填采礦技術(shù)、分段充填采礦技術(shù)、上向分層充填采礦技術(shù)和下向分層充填采礦技術(shù)等，實(shí)際運(yùn)用時(shí)，應(yīng)以保護(hù)環(huán)境為前提，以安全生產(chǎn)為基礎(chǔ)，根據(jù)采礦工程實(shí)際，設(shè)計(jì)合理的填充系統(tǒng)，并按照不同技術(shù)類型的應(yīng)用要求，實(shí)現(xiàn)規(guī)范有序施工作業(yè)，同時(shí)，應(yīng)重視對(duì)各種注意事項(xiàng)的控制與管理，不斷優(yōu)化技術(shù)工藝，提升技術(shù)的先進(jìn)性與完善性，為采礦工程質(zhì)量提供技術(shù)保障。

關(guān)鍵詞：采礦工程? 充填采礦技術(shù)? 充填材料? 安全采礦

Application of Filling Mining Technology in Mining Engineering

WANG Xinxu

（Qitaihe coal production safety administration， Qitaihe， Heilongjiang Province， 154600 China）

Abstract： As one of the commonly used technologies in mining engineering， backfill mining technology can meet the mining requirements of deep mineral resources. During the mining operation， filling the goaf can ensure the stable structure of the mining area， create safe conditions for mining operations， and improve the mining rate of the mining area. Backfill mining technology mainly includes wall-cutting backfill mining technology， segmental backfill mining technology， upward layered backfill mining technology and downward layered backfill mining technology. According to the actual mining engineering， formulate a reasonable filling system， and realize standardized and orderly construction operations according to the application requirements of different types of technologies. It provides technical guarantee for the quality of mining engineering.

Key Words： Mining engineering; Filling mining technology; Filling material; Safe mining

煤礦開采頻次和力度持續(xù)加強(qiáng)，易開采區(qū)域中礦產(chǎn)資源量逐漸下降，其主要存在于地表淺層區(qū)域，為滿足社會(huì)日益增長(zhǎng)的煤炭需求，深層開采工程規(guī)模擴(kuò)大，開展難度提升，環(huán)境條件也更加復(fù)雜。為保障煤礦資源快速高效開展，應(yīng)注重新技術(shù)引進(jìn)，充填采礦技術(shù)應(yīng)用可保護(hù)開采區(qū)域環(huán)境、降低投入成本、提升采礦質(zhì)量，同時(shí)可以穩(wěn)定地層，實(shí)現(xiàn)安全開采作業(yè)，與傳統(tǒng)技術(shù)相比優(yōu)勢(shì)顯著。面對(duì)復(fù)雜的開采條件，加強(qiáng)對(duì)充填采礦技術(shù)這類新型技術(shù)的研究與分析，具有現(xiàn)實(shí)意義，本文主要對(duì)采礦工程中充填技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了探究。

1 充填采礦技術(shù)分析

充填采礦技術(shù)，是采用開采與填充同步進(jìn)行的方式，在落礦和搬運(yùn)作業(yè)期間，使用專門材料充填采空區(qū)，穩(wěn)定該區(qū)域地層結(jié)構(gòu)，以免塌陷，為井下作業(yè)提供安全環(huán)境。充填處理可增強(qiáng)采空區(qū)承力能力，支護(hù)周圍巖層，為上層分層開采提供有力支撐，在巖層結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、開采條件復(fù)雜、稀有金屬礦床和地表保護(hù)要求高的開采區(qū)域較為適用。這一技術(shù)方法實(shí)際應(yīng)用中，礦產(chǎn)資源回收能力很強(qiáng)，還可對(duì)開采地層周圍環(huán)境、地表環(huán)境進(jìn)行保護(hù)，基于多種先進(jìn)材料、技術(shù)、設(shè)備的充填采礦法，適用范圍更加廣泛，采礦水平持續(xù)增強(qiáng)，在有色金屬、貴重金屬礦產(chǎn)開采中得到良好應(yīng)用。在礦產(chǎn)資源日益短缺、價(jià)格持續(xù)增長(zhǎng)的形勢(shì)下，充填采礦法憑借其低成本優(yōu)勢(shì)在該領(lǐng)域得到了大規(guī)模運(yùn)用，是許多礦產(chǎn)資源開采中首選技術(shù)

2 充填采礦技術(shù)應(yīng)用原則

2.1 保護(hù)環(huán)境是前提

充填采礦技術(shù)在正式使用前，需分析整個(gè)采礦工作環(huán)境條件，做好全面調(diào)研，將可持續(xù)發(fā)展理念與技術(shù)應(yīng)用理念相結(jié)合，注重礦區(qū)環(huán)境保護(hù)，將其作為采礦工程開展前提。了解和掌握該區(qū)域地表環(huán)境和地勢(shì)條件，對(duì)多種影響因素綜合分析，找到不同環(huán)境之間的聯(lián)系，以此為依據(jù)選擇適宜充填技術(shù)，降低對(duì)周圍環(huán)境造成的影響，維護(hù)生態(tài)環(huán)境平穩(wěn)定。充填材料在技術(shù)落實(shí)中必不可少，應(yīng)結(jié)合充填需要，對(duì)材料使用進(jìn)行合理規(guī)劃，開采過程中注意對(duì)充填材料的整理，盡可能減少材料使用量，達(dá)到解決資源目的。采礦期間會(huì)產(chǎn)生較多可回收利用的資源，開采期間可安排專人進(jìn)行回收管理，應(yīng)用到有需求的地方，不能隨意堆放在開采區(qū)域，以防污染環(huán)境，將環(huán)保體現(xiàn)在各個(gè)環(huán)節(jié)。

2.2 安全生產(chǎn)為基礎(chǔ)

安全作業(yè)是采礦工程中第一要?jiǎng)?wù)，安全生產(chǎn)是充填采礦技術(shù)應(yīng)用中應(yīng)遵守的首要原則，實(shí)際開采時(shí)應(yīng)將人員安全放在首位，在保障人員安全的基礎(chǔ)上，挑選適宜技術(shù)開展進(jìn)行充填處理。先了解作業(yè)區(qū)域環(huán)境情況，開展細(xì)致、全面的勘察工作，及時(shí)掌握地質(zhì)條件，對(duì)危險(xiǎn)因素進(jìn)行排查，制定安全保護(hù)措施，優(yōu)化充填采礦方法，避免技術(shù)應(yīng)用不合理地對(duì)工作人員安全造成威脅，這是后續(xù)一系列工作穩(wěn)定開展的前提。

2.3 設(shè)計(jì)合理充填系統(tǒng)

充填系統(tǒng)主要是對(duì)充填材料的用量進(jìn)行計(jì)算、分析和管控，基于采礦工程開采實(shí)際，以充填量為基準(zhǔn)，做好統(tǒng)籌規(guī)劃工作。根據(jù)開采情況調(diào)節(jié)好礦采資源開采和采空區(qū)充填的關(guān)系，使二者保持平衡狀態(tài)，通過全面分析和預(yù)測(cè)，了解地下礦產(chǎn)資源總體數(shù)量，合理采礦工程實(shí)施階段具體采礦數(shù)量，保證充填資源與礦產(chǎn)資源采出量一致。充填系統(tǒng)能夠?qū)Σ傻V工程開采量和充填資源的使用量進(jìn)行把控，不僅會(huì)出現(xiàn)礦產(chǎn)資源浪費(fèi)現(xiàn)象，也可以保障采空區(qū)區(qū)域的安全穩(wěn)定。

3 充填采礦技術(shù)在采礦工程中的具體應(yīng)用

3.1 削壁充填采礦技術(shù)的應(yīng)用

3.1.1 技術(shù)應(yīng)用流程

削壁充填采礦常用于礦體厚度小的礦山，實(shí)際作業(yè)中采用混凝土施工方式設(shè)置承重底柱，該礦山開展區(qū)域受條件制約，無法預(yù)留間柱。上層回采工作開展時(shí)，按照先礦石后巖石的順序進(jìn)行開采，提前做好墊層鋪設(shè)，墊層在填充物表面，與填充物共同作業(yè)，為落礦提供有利條件，常用草袋、膠皮進(jìn)行墊層鋪設(shè)。爆破采礦處理時(shí)，先選擇合適區(qū)域，確定炮眼位置，一般深度為1m左右，該階段需依靠電耙完成，出礦后爆破巖層，而后選擇適宜充填材料填補(bǔ)采空區(qū)，充填時(shí)應(yīng)根據(jù)采礦需要，提前留好足夠的作業(yè)空間，便于礦產(chǎn)資源開采。整個(gè)采礦工程操作時(shí)，需按照上述流程反復(fù)操作，直至完成該區(qū)域開采任務(wù)。

3.1.2 爆破處理要求

采礦爆破具有一定危險(xiǎn)性，為做好這項(xiàng)工作，還需規(guī)范操作流程，進(jìn)行科學(xué)爆破處理。爆破礦體時(shí)，選定爆破點(diǎn)后使用小直徑釬頭設(shè)備進(jìn)行爆破孔鉆點(diǎn)，孔深應(yīng)超過1m，控制在1.5m內(nèi)，孔距則控制在0.5m左右，炸藥采用間隔放置方式;爆破巖體時(shí)，先了解回采空間具體情況，盡可能地將這一空間控制在最小范圍，若礦體出現(xiàn)較大傾斜，回采空間應(yīng)超過0.8m;爆破后，散落的礦石應(yīng)及時(shí)收集，運(yùn)輸?shù)街付▍^(qū)域，根據(jù)實(shí)際情況選擇合適運(yùn)輸方式，常用人工運(yùn)輸或電耙運(yùn)輸。若回采空間超過1.2m，則可使用電動(dòng)鏟運(yùn)輸，這種運(yùn)輸方式方便、迅速;為強(qiáng)化填充材料整體承載能力，會(huì)設(shè)置混凝土墊層，使填充區(qū)域不會(huì)受到崩落礦石的影響。

3.2 分段充填采礦技術(shù)的應(yīng)用

3.2.1 技術(shù)工序流程

分段充填采礦法，主要將采礦區(qū)域劃分成若干段，實(shí)現(xiàn)分段處理，一般用于況下作業(yè)面積不較大的礦床，結(jié)合作業(yè)能力進(jìn)行科學(xué)分割，確保采礦面規(guī)劃合理。按照矩形方式進(jìn)行礦面分割，而后開采和填充，每個(gè)矩形單元回采作業(yè)完成后，一次性充填處理能夠?qū)崿F(xiàn)與其他區(qū)域開采、充填同步進(jìn)行，整體工作效率比較高。分段充填采礦能夠?qū)Σ环€(wěn)定區(qū)域及時(shí)充填，促進(jìn)回采作業(yè)順利進(jìn)行。

3.2.2 技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

以某礦區(qū)工作實(shí)際開采情況為例，采礦中主要采用使用分段充填采礦技術(shù)，將作業(yè)段劃分成多個(gè)小段，由于每個(gè)作業(yè)段之間的高度需控制在相似范圍，該采礦工程不同段之間的高度差在10m以內(nèi)，而后按照操作流程落實(shí)開采工作，確定參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，制定相關(guān)規(guī)定。為促進(jìn)回采和充填作業(yè)的同步開展，則需提前在井下作業(yè)面進(jìn)行鑿巖施工，并將礦石及時(shí)運(yùn)送至地上。該工程中主要采用電動(dòng)鏟運(yùn)輸方式，可減少工作量，減輕工作人員壓力，在短時(shí)間內(nèi)完成礦石運(yùn)輸。采礦作業(yè)結(jié)束后，及時(shí)進(jìn)行填充處理，主要使用膠結(jié)物填充，頂板部位充填使用推卸式鏟運(yùn)機(jī)設(shè)備，全過程機(jī)械化水平高，整體生產(chǎn)效益可得到保障[1-2]。

3.3 上向分層充填采礦技術(shù)的應(yīng)用

該技術(shù)又稱為干式充填法，解決采礦工程作業(yè)特點(diǎn)，自上向下采用分層作業(yè)方式，逐層完成礦產(chǎn)資源開采，每層采礦結(jié)束后都會(huì)立即充填。實(shí)際操作時(shí)，在下作業(yè)區(qū)域設(shè)置行人井和排水井及放礦井，為各項(xiàng)工作開展提供充足作業(yè)空間。通常情況下，這一充填技術(shù)落實(shí)階段，通常會(huì)采用沿走向和切走向形式布置礦塊，沿著施工走向設(shè)置礦塊主要用于開采區(qū)巖層和礦石相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境下，礦體整體厚度應(yīng)小于15m，這種作業(yè)條件下沿走向進(jìn)行礦塊布設(shè)，可促進(jìn)充填采礦順利完善。沿著礦塊切走向布設(shè)形式更加適用于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性相對(duì)較差的采礦區(qū)域，礦體厚度在50m以上，實(shí)際作業(yè)時(shí)會(huì)在與礦體垂直方向設(shè)置雙排礦房，內(nèi)部沿著礦體走向設(shè)置縱向礦柱，便于上向分層充填采礦技術(shù)規(guī)范運(yùn)用。

3.4 下向分層充填采礦技術(shù)的應(yīng)用

下向分層充填采礦技術(shù)對(duì)礦體穩(wěn)定性要求不嚴(yán)，即使在較差的穩(wěn)定性環(huán)境中也能夠發(fā)揮良好效果。通常在實(shí)際采礦前會(huì)做好區(qū)域地質(zhì)調(diào)研工作，了解采礦區(qū)域穩(wěn)定性情況，一般會(huì)應(yīng)用于整體穩(wěn)定性極差的采礦工程，按照具體施工操作流程規(guī)范化完成封層施工作業(yè)?；夭勺鳂I(yè)時(shí)，確定礦體位置后，會(huì)在作業(yè)面上設(shè)運(yùn)輸井、天井和礦石溜井等，運(yùn)輸井主要進(jìn)行充填材料運(yùn)輸，從地表運(yùn)輸?shù)讲煽諈^(qū);天井主要進(jìn)行材料、礦產(chǎn)資源和工作人員的提升與下放;礦石溜井可將上部礦石運(yùn)輸?shù)降V內(nèi)巷道。實(shí)際采用這種充填采礦技術(shù)，施工操作順序?yàn)閺南峦?，回采作業(yè)后及時(shí)充填，礦下作業(yè)面中的不同工作井應(yīng)相互聯(lián)通，并將切割巷道位置作為整個(gè)結(jié)構(gòu)分區(qū)的起始點(diǎn)，為提升采礦期間安全性，需在分層填充物上方設(shè)置墊層，構(gòu)筑膠結(jié)頂[3-5]。

4 采礦工程中充填采礦技術(shù)注意事項(xiàng)

充填采礦技術(shù)在采礦工程中得到了大規(guī)模運(yùn)用，在多種類型礦區(qū)資源開采中都可獲得良好應(yīng)用效果，但實(shí)際操作中也有較多的注意事項(xiàng)，充填材料是關(guān)系到充填技術(shù)應(yīng)用效果的關(guān)鍵，應(yīng)根據(jù)采礦區(qū)域環(huán)境條件，選擇適宜充填材料，并及時(shí)運(yùn)輸?shù)讲煽諈^(qū)，為下一階段礦產(chǎn)資源開采提供保障。雖然當(dāng)前礦產(chǎn)資源開采中應(yīng)用的機(jī)械設(shè)備數(shù)量增多，但機(jī)械化水平仍需進(jìn)一步提升，所以許多工作需依靠人工完成，要注重對(duì)工作人員的安全管理，將安全作業(yè)放在重要位置，充分考慮到影響人身安全的各種因素，提前制定防范措施，對(duì)于材料、設(shè)備等都要進(jìn)行嚴(yán)格把控，以免埋下安全隱患。充填采礦技術(shù)在具體應(yīng)用中，應(yīng)掌握不同技術(shù)方式的工藝流程和技術(shù)原理，對(duì)于深層作業(yè)應(yīng)保證技術(shù)應(yīng)用的規(guī)范性，充分結(jié)合環(huán)境條件和采礦要求，選擇合適的充填采礦技術(shù)，切實(shí)發(fā)揮不同技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，滿足采礦工程開展要求。

5 充填采礦技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用前景

在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的支持下，充填采礦技術(shù)也逐漸趨于成熟，以往技術(shù)存在的不足得到了明顯改善，是目前采礦工作中的一項(xiàng)常用技術(shù)，也是核心技術(shù)種類之一，能滿足不同作業(yè)環(huán)境下的采礦要求，為整個(gè)作業(yè)流程的安全穩(wěn)定提供了技術(shù)保障，還提高了礦產(chǎn)資源的開采質(zhì)量和效率，整體經(jīng)濟(jì)效益比較高，促進(jìn)了行業(yè)整體發(fā)展。充填采礦技術(shù)在應(yīng)用時(shí)要做到與時(shí)俱進(jìn)，跟隨科技發(fā)展腳步持續(xù)更新，不斷提升技術(shù)水平，及時(shí)改進(jìn)與完善工作中一系列問題，并做好問題的總結(jié)、整理工作，歸納技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化解決方案，有效控制各類問題的發(fā)生率，同時(shí)也能夠?yàn)楹罄m(xù)技術(shù)更新提供可靠的依據(jù)。這一技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用前景較為廣闊，為進(jìn)一步提升技術(shù)效果，可從技術(shù)設(shè)備著手，基于傳統(tǒng)工具設(shè)備引入先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)操作過程的機(jī)械化和自動(dòng)化作業(yè)，利用數(shù)字技術(shù)和信息技術(shù)構(gòu)建智能化管理系統(tǒng)，對(duì)采礦過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控管理，實(shí)現(xiàn)合理調(diào)度，以此強(qiáng)化技術(shù)水平，保障礦產(chǎn)資產(chǎn)開采質(zhì)量[6-7]。

6 結(jié)語

綜上所述，充填采礦技術(shù)是當(dāng)前采礦行業(yè)中的主力技術(shù)，實(shí)際應(yīng)用期間可穩(wěn)定圍巖結(jié)構(gòu)，降低對(duì)周圍環(huán)境造成的影響，技術(shù)應(yīng)用中的綜合效益很高。由于礦產(chǎn)開采規(guī)模比較大，涉及多項(xiàng)作業(yè)，歷時(shí)比較久，隨著作業(yè)項(xiàng)目的持續(xù)推進(jìn)，采礦深度也逐增加，對(duì)開采技術(shù)要求更為嚴(yán)格，充填采礦技術(shù)正式使用時(shí)，需了解具體標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)范，立足于采礦工程實(shí)際，制訂科學(xué)、合理的采礦方案，充分發(fā)揮充填采礦技術(shù)優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，還應(yīng)加強(qiáng)新型采礦技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，將現(xiàn)代化發(fā)展理念融入其中，從可持續(xù)發(fā)展角度出發(fā)，保障采礦工作的工程效益和生態(tài)效益。

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作者簡(jiǎn)介：王欣旭（1988—），男，大專，工程師，研究方向?yàn)槊旱V開采。 DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2201-5640-5960 中圖分類號(hào)：TD353