充填技術在采礦實踐中的前景探究

摘要:隨著近年來我國采礦產業的不斷發展，充填技術的理論和實踐也相應得到了廣泛的應用，尤其是近年來膠結充填技術的日趨完善，使得充填技術在采礦實踐中的地位也越來越重要。目前在采礦業，主要使用的充填技術是水力充填和膠結充填。這些充填方法的產生，能夠適用于不同礦山的自然環境，使得礦山開采中的很多難題得到解決。本文將在對充填技術種類研究的基礎上，對充填技術廣泛的發展前景做簡要的探討。

關鍵詞:充填技術 采礦 礦山開采 應用前景 發展

1 目前常用的幾種充填系統

1.1 水力充填法。水力充填系統的原理是將固體的物料制作成為漿體或者膏體，通過對其施加外力，進行輸送，輸送的距離近的可到幾十米，遠的可到幾百里，該充填系統的特點在于成本低，輸送效率高，而且不受地形和季節的影響，不會對環境造成影響。在近20年來，在水力充填系統的研制和使用方面，我國已經研發出高濃度漿料管道的自流輸送工藝，達到了國際先進水平。

1.2 膠結充填法。該充填方法是將尾礦作為物料所采用的膠結充填方式，在礦山開采過程中，得到了廣泛的應用。將尾礦膠結作為充填物料，主要是利用其顆粒含量多，會增加膠結表面積的特點，使其形成一個具有觸變性質的體系。我國在上世紀80年代，對高濃度的全尾礦膠結充填技術已經獲得了成熟的使用技術，并且研制成功。在礦山開采中，全尾礦膠結充填技術的使用率已經達到了90%以上，對充填物料的輸送質量也達到了80%以上。隨著全尾礦活化攪拌機的廣泛采用，我國的全尾礦膠結填充技術已經走向成熟。

1.3 膏體充填法。我國在對于膏體充填法的研究領域來說，還不是很完善，相對與其他充填技術的研究，還屬于初級階段，缺少這方面高素質的研究人員。膏體充填受到攪拌的質量，從顆粒的成分，水分的含量和密度，攪拌方式等因素的影響，從整體上說，膏體充填技術比上述兩種充填法要復雜，無論是在物料的準備上，還是在網管的分布，以及操作和管理流程來看，都相對比較復雜，這也是一種高技術含量的新的充填技術，較傳統的充填技術和操作，都先進很多。因此，對于膏體充填法的應用，需要一批高素質的專業人員，通過不斷深入的研究，才能使膏體充填技術在我國廣泛的發展起來。

2 選擇充填技術的基本原則

在進行充填技術的選擇時，需要以礦山的自然條件作為基礎，根據充填技術的特點進行選擇，需要遵循以下幾個原則:

2.1 以保證安全生產作為基本原則。在進行充填技術的選擇上，應當能夠實現最大限度的將地壓進行控制，防止巖爆事故的發生，因此，在選擇充填技術時，應當對地壓和采礦方法等因素進行多方面考慮，根據此，膠結充填技術為首選的充填系統。

2.2 保證充填量能夠滿足開采的需要。礦山進行開采之前，需要對其礦量進行設計，來決定充填量的大小，根據充填量的大小選擇合適的充填系統。在常用的充填系統之中，水力充填的充填能力最強。如果充填量不能保證開采礦山時的采充平衡，則容易發生采充失調的現象，容易發生事故。

2.3 在選擇充填技術時，對系統的操作力求輕松簡潔，方便物料的配比以及控制，同時也方便使用人員的操作。

2.4 把費用降到最低。在進行充填系統的建設中，有的項目其基建費用不高，但是經營費用卻很高，有的項目基建費用高，但是經營費用卻很低，因此，在進行充填系統的選擇時，可以合理的對每項技術進行分析，取其最優的搭配。如果礦山的廢棄砂石比較多，則可以選擇利用廢棄的砂石進行膠結充填。

2.5 保證系統能夠正常運行。在充填系統進行工作時，要能夠保證其故障率低，能夠穩定的運行。當系統出現故障時，能夠較快的進行修復。在礦山開采中，我們一般采用國產的設備，這樣在維修和人員的培訓方面，都比選擇國外的設備方便得多。同時，為了保證系統不間斷的運行，通常需要準備一套備用的系統，需要操作人員對系統的使用及維修技術進行了解，以確保充填系統的穩定運行。

2.6 遵循保護環境的原則。在進行充填系統的設計和選擇時，應當考慮到其對于環境產生的污染問題，對尾砂、煤灰等廢棄物進行充分的回收再利用，在減少充填費用的同時，也能夠減少對環境的污染，促進我國經濟和環境的可持續發展。

3 充填技術的發展前景展望

本文以西部某礦區過去10年的產礦量以及充填技術的使用數據分析，對充填技術的發展前景進行簡要的分析。

3.1 某西部礦區，年產煤炭量為2000W(t)左右，該礦區1990-

2001年萬噸采煤塌陷率為3.33-3.86畝，統計數字如圖1所示。通過該圖，我們可以看出，采煤所造成的土地塌陷的賠償費用呈上升趨勢，而且將會越來越高。

3.2 仍然以該煤礦為例，對充填開采增加的成本進行分析，如圖2所示，我們發現，大約在2015年采煤塌陷土地賠償增加的噸煤成本與采空區充填增加的噸煤開采成本相等，也就是說，要在該礦采用采空區充填控制開采沉陷、保護地面土地，要等到2015年才具有可行性。

3.3 我國是一個礦產資源儲備量最大，同時也是消耗量最大的國家，在進行開礦時，不可避免的要造成對環境和地表的破壞，這在增加了礦產開采的成本的同時，對環境造成污染，容易造成安全隱患，因此，我們提出了矸石充填技術，也就是我們通常所說的綠色充填技術。采空區充填技術能夠減少對地表環境的破壞，減少廢料的排放。由于在進行開采的同時，會形成大量的采空區，會導致采空區的頂板和礦柱發生變形或者移動，造成安全隱患。采用矸石進行充填，使矸石不再上井，在解決了矸石對耕地和環境造成的污染的同時，減少了煤柱的留設，大大提高的資源的回收率。該技術也將是未來礦山開采企業所廣泛采用的一種充填技術，得到大范圍的推廣。

4 總結

通過對各種充填技術的研究，把充填技術的發展前景歸納為以下幾點:第一，繼續對高效的自動化充填設備進行研制，提高充填作業的機械化，推進充填技術的發展，全面實現充填系統的自動化;第二，加強對膏體充填技術的學習和研制，使盤區進路機械化充填采礦法中進路充填接頂的問題得到解決，全面提高采礦的效率;第三，繼續進行對膠結充填材料的研制，使用廢料進行充填，降低充填成本的同時，達到保護環境的目的;第四，目前對環境污染最小的膠結充填技術將是未來一段時間內充填技術的主導力量。

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