淺析現代采礦理念及充填采礦技術

張華猛

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

關鍵詞：現代采礦理念；充填采礦技術；綠色環保

1 現代采礦理念

隨著自然環境、生態環境的逐漸惡化，可持續發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展觀和理念。可持續發展主要包含三個方面，即社會可持續、經濟可持續以及生態可持續。我國可持續發展的根本目標即社會可持續，并且以經濟可持續作為核心，將生態可持續作為前提和基本保障。生態可持續的目的是促進和維護生態系統正常功能的發揮和實現，主要體現在環境容量和資源環境兩個方面，基于生態環境的有限條件而開展。而生態可持續的實現，則需要充分利用資源并循環利用資源，其中高新技術更是必不可少的關鍵要素。采礦產業在給國民經濟帶來巨大效益的同時，對生態和環境也造成了巨大的污染，因此將可持續發展的理念應用到采礦產業中，更是時代發展的必然趨勢。應用現代化的綠色采礦模式，使礦山企業將經濟因素、人文環境、資源利用以及生態環境有機地結合起來，形成一個統一的工業系統。

2 傳統采礦理念及其后果

傳統的采礦模式下，人們較為忽視礦床開采對自然環境產生的影響，只注重了經濟利益的獲取，將采礦作為礦產資源開發利用的前端工序，不重視環境治理和生態恢復，并將其視為末端工序。在這種采礦理念下，礦區的環境受到污染、生態遭到破壞，甚至于出現重大危險源后才采取相應的末端治理。沒有做到生態環境和礦產資源開發的相互協調，沒能從每一個工序入手，解決開采和環保之間的矛盾問題。

2.1 資源浪費與資源不足

當前，我國在市場資源配置和利用程度之間存在很多矛盾，短缺礦產的資源利用程度遠遠低于優勢礦產。很多礦山企業僅僅重視短期利益的獲得，對于優勢礦產資源過度利用，開發強度過高。而與之相對的，礦產資源的后備資源卻存在不足，對優勢資源的地位造成了嚴重的威脅。我國的很多礦山企業成立的時間較早，經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，很多企業現有的裝備較為落后，技術水平不高，資金也不夠充足，導致礦山深部找礦以及生產勘探受到影響，不利于礦山企業的發展。

2.2 開采區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定性下降，地表變形，導致塌陷坑和地裂縫的產生，并形成地表移動盆地，即比采空區面積還要大的，位于采空區上方的洼地。這種洼地對于土地的原有形態造成了破壞，嚴重的情況下，甚至會使土地質量下降，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性遭到破壞，導致水土流失，不利于耕種，同時也容易發展成為重大地質災害的危險源。

2.2.2 對土地資源的破壞

因采空塌陷而導致的地表變形，使土地的營養成分遭到破壞，土壤酸化，土地的自然形態也發生了改變，逐漸形成干旱地或者沼澤地，使土地的質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的采煤系統所采用的方法，這種方式下形成的導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重的破壞。采空區沉降還會使機井、水渠、地面河道和池塘發生變形甚至干枯，給礦區居民的生活也造成了嚴重的影響，出現飲水困難的問題。

3 現代采礦理念與充填采礦

為了解決煤炭開采造成環境問題，基于可持續發展觀的理念，提出了煤炭綠色開采的概念，目前綠色開采的技術框架已經初步建立。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境的影響和破壞為目的，因此要形成一種全新的開采技術，使環境和資源能夠相互協調，從而在開采的過程中減輕或者避免因開采煤礦而引發的各類不良影響，獲得更好的社會效益、環境效益和經濟效益。

3.1 綠色采礦模式與充填技術

通過分析綠色開采的理念可知，符合科學發展觀的綠色采礦模式應具備三個要素，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。充填采礦技術不僅可以改善采礦應力環境，還能夠有效消除地表下沉的現象，提高資源的綜合利用率，有效保護環境。除此之外，充填采礦技術的適用性很強，可以適應各類復雜的、難開采的礦床，能夠降低固體廢料的排放，如廢石尾砂等，甚至能夠實現無廢開采，消除采礦末端處理。

3.2 充填采礦技術的降排功能

隨著經濟的發展和科技的進步，充填工藝技術也獲得了飛快的發展，充填采礦方法的應用范圍越來越廣，充填采礦的意義和作用已經不再局限于礦山開采領域。隨著城市化進程的加快和人口的增長，大量工業廢料也因此產生，給生態環境造成了嚴重的影響，同時也危害著人們的健康。利用充填工藝將工業廢料深埋在地下，可以改善環境，并實現了礦產資源的合理利用，符合我國的國情和可持續發展的戰略目標。目前，世界范圍內已經有了典型的無廢料排棄的礦山，由此可見，充填采礦技術具有廣闊的發展潛力和發展前景。毫無疑問，充填采礦技術的應用其關鍵的問題是如何將工業固體廢料回填到地下，這是礦山設計中首先要考慮的主要內容，同時也是改善礦區環境、減少污染的有效途徑。

3.3 充填采礦技術消除地表下沉與改善采礦應力環境的功能

利用充填技術快速、有效地充填采空區，可以及時支撐采空區圍巖，阻止和抵抗圍巖進一步變形，防止大幅度的位移發生。充填體可以明顯改善采空區周圍二次應力分布狀況，提高礦柱圍巖自身的穩固性。通過充填可以快速形成新的工作面，為后續作業創造條件，縮短采充循環周期，實現強化開采，提高采礦綜合生產能力。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。基于當前充填工藝技術的應用與研究現狀，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，應著力研究并推廣尾礦干排技術。重點研究尾礦高效回填采空區大規模工程化過程中尾礦低成本濃縮技術、尾礦高濃度大泵量井下輸送技術、采空區快速充填關鍵技術和井下充填污染控制技術。

參考文獻

[1]喬登攀，程偉華，張磊.現代采礦理念與充填采礦[J].有色金屬科學與工程，2011（2）.

[2]王秉智.現代采礦理念與充填采礦研究淺析[J].建筑工程技術與設計，2014（13）.

[3]徐振剛，劉鈞.現代采礦理念與充填采礦[J].黑龍江科技信息，2014（21）.

[4]胡啟勇.對現代采礦理念與充填采礦法的分析[J].內蒙古煤炭經濟，2014（3）.

[5]葉祥暉.現代采礦理念和充填采礦研究[J].中國新技術新產品，2014（21）.

[6]楊春立，張國柱.現代采礦理念與充填采礦探析[J].科技創新導報，2014（36）.