采礦工程中綠色開采技術的分析與運用探尋

黃傳光

摘要：采礦是獲得礦產資源的主要途徑之一。近年來，我國的采礦工程呈現出增多的態勢，在采礦過程中，會對自然環境造成一定的破壞。為對礦區環境進行有效保護，減少因采礦引起的各種環境問題，應當在采礦工程中對綠色開采技術進行合理運用。基于此點，本文重點對綠色開采技術中的保水開采技術和充填開采技術的運用進行論述。

關鍵詞：采礦工程;綠色開采;保水;充填

1.保水開采技術在采礦工程中的運用

保水開采是目前應用較為廣泛的一種綠色開采技術，其對于防止采場的突水問題具有顯著效果。不僅如此，還能對水資源起到一定的保護作用，有利于降低采礦過程對礦區水文環境的擾動。在采礦工程中，對保水開采技術進行應用時，除了要對采區進行合理選擇之外，還應適當留設防水砂巖柱，并選取最為有效的開采方法。

1.1采區的選擇

運用保水開采技術進行采礦的過程中，應當按照不同的地質環境予以區別對待。如底部存在厚度較大隔水層的地區，由于此類地區中的導水裂隙帶和冒裂帶并不會發育到含水層的地步，所以基本不會對含水層結構造成破壞。因此，可對其進行保水開采;對于有隔水層分布，但厚度較為有限的區域，開采后應采取相應的措施，從而確保地下水不會受到破壞;如果是埋藏較淺且富含大量水體的區域，開采時，可以借助疏水和降水等技術措施，防止突水問題的發生，但這樣做卻有可能對生態環境造成破壞，所以應當在徹底解決地下水滲漏問題后再對此類區域進行開采。

1.2留設砂巖柱

在對較為松散的含水層進行開采時，通常都是按照采區的水文、地質條件，并結合現有的開采技術，采用留設防水砂巖柱的方式進行開采。在具體開采的過程中，應當先對導水裂隙帶的高度進行確定，然后設計可用于保水條件下的安全砂巖柱。

1.3選取適宜的保水開采方法

常用的保水開采方法有以下幾種：一是減小導水裂隙帶的高度;二是以底板加固為主導;三是淺層長臂作業面保水開采。

（1）條帶開采法。這是保水開采中較為有效的方法之一，其關鍵技術是采留比的設計。在具體應用時，應當先進行力學模型計算，看煤柱群是否能夠保持長時間的穩定性，如果可以保持長期穩定，則可確保開采過程中含水層不會遭到破壞，從而實現保水開采的目標。

（2）淺層長臂保水開采法。當開采作業面的實際長度超過200m，液壓支架的工作阻力在8000kN以上，日推進速度≥15m時，可在開切眼的區域附近和基本頂初次來壓區域內進行局部填充，從而減少采動覆巖貫通裂隙，避免基巖出現整體錯動，這樣能形成穩定性較高的砌體梁結構，可以大幅度增強采動覆巖的阻水作用。這種開采方法能夠對水資源起到良好的保護效果，同時還能減少不必要的浪費，安全、環保。

（3）留設防水砂巖柱。在開采的過程中，留設防水砂巖柱的主要作用是對開采上限進行確定，從而確保斷裂帶不會受到水體波及，防止上覆的水體涌人井下，導致礦井內涌水量增加。該方法適用于以下條件：大型地表水體下開采、需要保護水資源的水體下開采、富水性較強或是松散含水層下的開采。

（4）降低導水裂隙帶的高度。這種方法實質上是一種隔離水體的技術措施，比較常見的方式為疏水降水。其優點在于安全性高，可實現礦井水的資源化利用，能夠對采動破壞的含水層進行恢復和再造。

1.4應用實例

（1）保水開采區。在該區域內，運用留設防水安全煤柱的保水開采措施，具體做法如下：修建供水井，建立水源地。開采時，應當先對富水性較弱、隔水性能良好的地段進行優先開采。同時，為避免開采過程中導致地下水破壞的情況發生，可以利用井工開采方式。對于地下水較為豐富的區域，可最后進行開采。

（2）采煤失水區。在對此類區域進行開采前，應當先對地下水進行疏排，然后留設防塌煤柱。為最大限度地減少疏排水量，可在淺層煤開采完畢后，再對該區域進行開采。

（3）采煤無水區。由于此類區域的開采不會受到水體的影響，故此只需留設防塌煤柱即可進行開采。

2.充填開采技術的采礦工程中的運用

2.1填料的選擇

充填開采中比較常用的填料有以下幾種：干式填料、水砂填料及膠結填料。

（1）干式填料。此類填料應為惰性材料，其中不得含有揮發性的有害氣體，且含硫量應當低于5%，以免產生S02，造成井下空氣環境惡化，甚至引發火災。干式填料的塊度可根據選用的充填設備進行確定，如果采用的是重力充填，干式填料最大塊度的直徑應當小于200mm，不得超過300mm;若是用拋擲機進行充填，填料塊度的直徑應當不超過70mm。干式填料可以選用巷道掘進時產生的廢石，當填料不足時，可在井下開辟專用的采場對廢石進行開采，滿足充填需要。

（2）水砂填料。在國內的大部分礦山中，基本采用的都是尾砂作為填料，河砂和山砂的用量相對較少。由于全尾砂中所含的細泥量較大，從而對滲透性能造成了一定的影響。因此，在對這種填料進行應用時，需要進行水力旋流脫泥，使尾砂的滲透系數達到5cm/h-7cm/h。

（3）膠結填料。常用的膠凝材料有水泥、粉煤灰、細砂等等。在對膠結填料進行應用時，應當對水灰比進行合理確定。如果采用細石混凝土，則應當對配合比進行科學設計。

2.2充填工藝

常用的填充工藝有以下幾種：水力填充、風力輸送和機械填充。其中水力填充的應用較為廣泛。在對此類填充工藝進行應用時，需要對流體類型進行確定，當輸送非均質流填料時，應當確保選用的填料有良好的滲透系數，同時還應對填料進行及時脫水。如果采礦工程中選用的是非均質流膠結填料，因這類填料的含水量較大，容易引起水泥離析，從而導致填充體的強度降低。所以，采場脫水應當以溢流為主，并在充填時，對軟管進行及時移動。

2.3充填系統

常用的充填系統有兩種，一種是干式系統，另一種是水力系統。采用干式充填系統時，可將采石場布設在地面，采下的巖石應當破碎至填充所需的塊度，通過填充井直接下放至井下，然后轉運到待充填的采場上部回風巷道內，利用充填井，借助填料的自重放人采場;水力充填系統有三個部分組成，即貯砂單元、制漿單元和輸送裝置，按照輸送填料的不同，可分為水砂系統和膠結系統兩種，它們之間的差別在于后者配有水泥供給系統，前者對制漿的濃度要求不高。例如，某礦區的破碎砂充填系統，填料選用的是經過破碎后的頁巖，粒徑為0-40mm不等，貯砂裝置為砂盆，采用底部卸料式箕斗進行卸砂。倉底設計為正圓錐形，配有電動圓筒篩。無論選用何種充填系統，都必須對充填設備進行優選，這是確保充填效果的關鍵。

3.結論

綜上所述，隨著采礦工程的不斷增多，對礦區的自然環境造成了一定的破壞，為有效解決這一問題，應當在采礦工程中，對綠色開采技術進行合理運用。目前，常用的綠色開采技術有保水開采和充填開采，這兩種技術在環境保護方面的效果較好，建議采礦工程以此作為首選。未來一段時期，應當加大綠色開采技術的研究力度，除對現有的技術進行改進和完善之外，還應開發一些新的技術，從而使其能夠更好地為采礦工程服務。

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