關于現代采礦理念與充填采礦分析

陳志剛

摘要：隨著科技水平的不斷提高，現代工業也處于快速發展的過程中，礦產資源的開發與利用規模也在不斷加大。但在開采礦產資源的過程中，開采的對象都是一些比較難采的礦體，經常會遇到深部巖石爆裂、地表坍塌、沖擊地壓等狀況。而且礦業在不斷的開發中，環境也面臨著重大的考驗，大量的工業廢氣、廢水為環境帶來了惡劣的影響，在這種形勢下，綠色采礦技術被提出，所謂綠色采礦，就是盡最大可能的減少廢料的排放，使資源利用率大大提高。

關鍵詞：采礦理念;充填采礦;充填料漿

在礦產資源大規模開發的情況下，采用傳統采礦模式會使開發過程中有大量固體廢料排出，例如尾砂、冶煉渣、廢石塊等。這些固體廢料堆放在地表會給環境帶來嚴重的影響，甚至會引發一些事故。所以采礦模式要根據形勢進行創新，現代采礦理念倡導的是綠色采礦，其中固體廢料充填工藝對解決礦山固體廢料有著很好的作用，而且它也是綠色采礦的主要技術

一、關于現代采礦理念

要想更好的實施我國可持續發展戰略，實現生態的可持續發展是首要前提。生態的可持續是要對環境的容量與資源進行合理協調，以保持生態系統的穩定。從堅持可持續發展的角度出發，根據采礦對環境造成的嚴重影響，綠色開采這一理念被提出。綠色開采理念是以廣義資源為出發點來認識一切可利用的資源，包括土地、地下水等，它是為了減少采礦對環境的破壞，形成的一種可以協調環境與資源之間關系的開采技術。它的意義是盡最大可能的減少采礦對生態環境的破壞，在此基礎上獲得可觀的社會效益、經濟效益以及環境效益。綜上所述，綠色采礦的實行是礦山企業在貫徹落實科學發展觀的體現，在實行綠色采礦的過程中，礦山企業要全面考慮各項因素，將污染與破壞降到最低。

二、充填采礦法的適用條件

傳統的采礦方法會產生大量的廢料，對環境造成負面影響，而且在采礦過后，會形成采空區，引發地質方面的一系列問題，而要想解決這些問題，充填采礦法是最適合的。所謂充填法，就是在采礦完成后用一些廉價的材料對采礦區進行填充，這樣可以防止地面塌陷情況的發生，不僅可以充分的利用有效資源，還控制了地質災害的發生。下面將具體闡述這種充填采礦法的適用條件：

（一）地表不能有塌陷現象

比如在建筑物下面進行采礦或是在水體下采礦，在采礦進行完畢后，用混合材料或者廢石將采空區填滿，這樣能夠對地壓進行有效控制，防止地表的塌陷。

（二）適用于礦產價值較高的礦體

由于進行充填時填的是廉價的材料或廢石，所以充填法的回收率比較高，適合在開采一些如鎳礦、金礦等高價值的礦體中使用。

（三）適用于含有破碎巖石的礦體

現階段的膠結充填采礦是將膠結劑和尾砂、廢石等混在一起作為材料，形成具有膏體性質的一種充填漿體。用這種充填物對采空區進行填充時，工作人員可以在充填體的下方進行操作，這樣使操作的安全性得到提高。

（四）適用于變化較大、埋藏較深的礦體

對于那些埋藏深度較深的礦體，在采礦完成后容易產生局部巖石爆裂的現象，這時將充填漿體對采空區進行充填，就能夠對巖石的應力變化進行控制，在一定程度上防止巖石的爆裂。一些價值較高的金屬礦的變化就比較大，充填法很適合這樣的礦體。

二、充填采礦法的技術要點解析

（一）關于成本控制方面

采用充填法進行充填時產生的成本是整個采礦成本的百分之七十左右，其中水泥的成本是充填成本的百分之七十左右，所以要想控制充填材料的成本，就要先控制水泥的成本，其關鍵就是要尋找可以替代水泥的充填材料。

根據目前的狀況來看，可以從水泥與骨料方面來節約成本。充填料漿在形成充填體之后，要達到操作所要求的強度，而充填體的強度與灰砂配比和骨料配比的情況有關，如果采用較高級配的骨料，在其達到操作所要求的強度時使用的水泥量最少。所以在從材料上節約成本的過程中，骨料與水泥是互相作用的。

（二）關于充填骨料的級配的研究

充填骨料主要是由開采過程中挖出的廢石、選礦廠的河砂以及尾砂等組成的。由于礦山地理位置是不同的，所以組成骨料的各種成分的質量都具有著一定的差異，所以產生的成本也是不同的。現如今對充填骨料級配可以根據最大密度曲線理論來完成，W.B.Fuller在經過試驗后發現，可以按照顆粒大小將固體顆粒進行排列，然后將它們進行搭配，就能夠在最大程度上降低混合料的空隙、增大混合料的密度。他研究出最大密度的理想曲線，通過曲線可以進一步看出，顆粒級配的曲線越與拋物線接近，密度就越大。后來由Bolomey經過修整，最后形成一個公式：，其中P代表的是篩孔通過率，d代表骨料的粒徑，D代表最大粒徑，n代表級配指數。

（三）關于充填料漿的管道運輸的分析

如今礦山的生產能力都呈不斷上升的趨勢，所以充填作業也要跟上形勢，滿足礦山生產力的需求。雖然管道運輸具有較強的連續性，運輸效率也較高，但對管道運輸方面的研究不夠全面，很多試驗都采用傳統的環管試驗方式對料漿各方面的數值進行測定，隨著科技水平的不斷提高，很多學者開始采用數值模擬的方式。

通過試驗對充填漿體管道的運輸進行了研究，可以看出其具有以下幾方面的特點：

1.在制備充填漿體的時候，由于充填材料來源于開采時挖出的廢石、選礦廠的河砂與尾砂等，他們的性質具有著一定的差異，所以在進行運輸時，有多種成分的混合運輸方式，也有單一成分的運輸方式。

2.在充填漿體的組成中，有廢石等一些粗骨料，也有水泥等膠凝性質的材料，所以它們的粒徑是不同的，有的十幾毫米，有的幾十微米，所以充填漿體骨料的粒徑具有較大的變化。

3.在制作充填材料的過程中，尾砂的質量濃度在百分之七十四到百分之七十八的范圍內，水砂的質量濃度是從百分之三十到百分之五十，而廢石形成的膏體的濃度為百分之七十九到百分之八十四，可以看出充填漿體的濃度變化很大。

4.在應用充填采礦方法的時候，往往都是建立一個充填站，然后將充填漿體制作好，再用管道將充填漿體運到采空區進行充填。由于礦山地理位置的不同，所以經常會遇到各種各樣的地勢，所以運輸的管路也是復雜的，有水平管道，也有垂直管道，必要的時候還要設置相應的減壓管道，也就是將管道設置成S型的轉彎形式，或設置一些障礙在管道里，使管道的阻力得到增強，這樣可以在一定程度上避免有的部位壓力過大而產生管路爆裂的現象。

5.在用充填管道運輸充填漿料時，如果操作不當，管路中可能會有空氣進入，這樣會對漿體流動的穩定性產生影響，經過實際的調查表明，垂直的管段經常不是滿管輸送的，所以要注意操作，盡量不使空氣進入管道中。

結束語：

在這個現代工業迅速發展的時期，采礦的規模也越來越大，在傳統的采礦模式下，環境受到了很大程度的破壞，所以綠色采礦模式被提出，它也體現了現代采礦的理念。本文首先對現代采礦的理念進行了深入分析，接著闡述了充填采礦的適用條件，又對充填采礦的成本、充填骨料的配比方式、充填料漿管道輸送的要點進行了分析。

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