採礦充填技術論文
在高速發展的現代工業階段，逐漸擴大了採礦規模。這是小編為大家整理的，僅供參考!
篇一
淺析充填採礦技術應用及現狀
[摘 要]本文總結了充填採礦的發展現狀歷程與成功應用的經驗，並且分析了國內外充填採礦的情況，對礦山充填採礦技術發展趨勢和所應解決關鍵技術問題進行了評述。最後得出在資源利用和環境保護協同並進的地下礦山，充填採礦技術必將得到優先發展。
[關鍵詞]充填採礦;資源利用;環境保護
中圖分類號：TD853.34 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X***2015***14-0067-01
1 我國充填採礦技術應用現狀
我國的充填採礦技術經歷了廢石乾式充填、分級尾砂水力充填、碎石水力充填、混凝土膠結充填、磨砂膠結充填、分級尾砂或天然砂充填、廢石膠結充填、全尾砂膠結充填、赤泥膠結充填和膏體充填的發展過程。但中國礦山數量多，開發與應用的充填工藝與技術型別多，尤其是近十餘年來，在新的充填技術的研究開發和推廣應用方面均取得了長足的進步。綜合起來，中國的充填採礦技術發展大體分以下幾個階段。
第一階段是20世紀50年代、60年代，均是以處理廢棄物為目的的廢石乾式充填工藝。但廢石乾式充填因其效率低、生產能力小和勞動強度大，滿足不了採礦工業的發展，國內乾式充填採礦所佔比重逐年下降，幾乎處於被淘汰的地位。
第二階段是2O世紀70年代、80年代，開始應用尾砂膠結充填技術，由於非膠結充填體無自立能力，難以滿足採礦工藝高回採率和低貧化率的需要。所以在水砂充填工藝得以發展並推廣應用後，開始採用膠結充填技術。這一時期的細砂膠結充填料主要以尾砂、天然砂和棒磨砂等作為充填集料，膠結劑為水泥。
第三階段是20世紀90年代以來，隨著採礦工業的迅速發展，原充填工藝已不能滿足回採工藝的要求和進一步降低採礦成本或環境保護的需要。因而發展了高濃度充填、膏體充填、廢石膠結充填和全尾砂膠結充填等技術新。
2 國外充填採礦法的使用概況
2.1 加拿大充填採礦技術的發展
加拿大地下礦山充填技術從20世紀30年代開始，普遍採用衝擊砂作為充填料，到40年代末廣泛採用選廠沖積尾砂進行充填。50年代中期到末期，用尾砂膠結充填澆面作為扒礦底板，採用分層水砂充填代替勞動強度大且靈活性差的方框支架採礦法。1985～1991年，加拿大在充填材料、充填工藝方面的研究取得了很大的成就。加拿大礦山相繼採用塊石膠結充填、高濃度管道輸送充填、膏體充填等，不僅提高了礦山的綜合生產能力，降低了充填成本，而且改善了井下的生產環境。
2.2 德國充填採礦技術
德國在過去的幾年間，發展了不同的膠結充填採礦系統。其中比較典型的有：拉梅爾斯貝格鉛鋅礦，採用了下向分層膠結充填採礦法結合風力充填，回採了高品位的鉛鋅銅礦，採用碎石和高爐爐渣水泥的混合物作充填料。梅根鉛鋅礦，根據礦體各部位的情況不同，採用了不同的採礦方法，主要是分層充填法和巷道充填法回採脈狀鉛鋅礦，用帶式拋擲充填車輸送和拋放含水泥和飛灰的漿液塊石充填料。格隆德鉛鋅礦，在20世紀60年代至70年代初，該礦採用無底柱分段崩落法採礦，由於礦巖不穩固，採礦條件差，礦石損失和貧化大，故改用分段充填採礦法。
3 充填採礦的優勢
3.1 減排功能
充填採礦技術的作用和意義已遠遠超出了礦山開採的範疇。在世界上已經出現了少數典型的無廢料排棄的礦山。例如，德國格隆德鉛鋅礦利用浮選後的全尾砂和重選碎石製備膏體充填料回填下向充填進路，不再有尾礦排棄到尾礦庫。勿庸置疑，這類礦山開採的首先條件是能否將大量工業固體廢物回填到地下。大量處理工業固體廢料將是礦山今後設計優先考慮的重要任務，是解決礦區環境汙染問題的最好方法。
3.2 消除地表變形及下沉功能
利用充填技術快速、有效地充填採空區，可以及時支撐採空區頂部岩層，阻止和抵抗圍巖進一步變形，防止大幅度的位移發生。通過充填可以快速形成新的工作面，為後續作業創造條件，縮短採充迴圈週期，提高採礦綜合生產能力。充填採礦技術可以有效地阻止岩層發生大規模移動，實現水體下、建築物下采礦，同時保護了地表不遭破壞，維持原有的生態環境。
4 充填採礦發展存在的問題及改進措施
從上面的原因可以看出，充填採礦法從某些方面代表了國內外礦山發展的趨勢，但是充填採礦的技術研究和應用方面還存在著某些問題，下面筆者對充填採礦發展提出一些粗淺的改進觀點，供研討。
4.1 創造新型採礦工藝，保證充填質量
充填採礦技術要結合礦山特點，礦床開採技術條件，發明或創造一些與其他採礦技術相結合的新型採礦法。對於緩傾斜極薄礦脈開採，可用礦巖分掘，廢石拋擲充填空區，即削壁充填和爆力運礦相結合的採礦法。對於厚大而礦巖較穩固的礦體，可用淺孔和中深孔空場採礦法開採，採後空區採用尾砂膠結、塊石膠結或高水材料充填，即階段連續回採快速充填工藝，既降低成本，又提高效率，也做到對採空區的合理處理。
4.2 開發研製低成本、高強度的新型充填固化材料
充填料的物理特性包含：孔隙率、溼度、容重、粒度、固體含量及其級配、滲水度、抗壓、抗剪力學強度、可壓縮性等。充填體的物理力學特徵與許多因素有關，主要取決於骨料的成分及其結構，膠結材料的成分及其組成方式等，它直接影響充填體的強度和採場的穩定性，這是充填採空區必不可少的材料基本效能研究，因此各國都對此進行了深入研究。
4.3 研製高效礦山充填裝置和提高礦山充填自動控制化
礦山充填系統的自動化程度的高低直接影響和制約礦山充填採礦技術的發展，但是由於國產的相關裝置技術性能穩定性差，遏止了礦山充填技術的發展。所以必須加強研製高效濃密裝置***如：高效濃密機、陶瓷過濾機、真空過濾機、盤式過濾機等***，為高濃度全尾礦漿的製造提供有效保證，同時研究減少或消除充填裝置磨損和腐蝕的方法。更重要的是要研製高濃度輸送裝置，採用壓排裝置輸送調節各段輸送壓力，防止輸送堵管現象。對於充填系統卸料濃度和物料流量的自動控制技術正常化，最為關鍵的是要研製和引進適合於礦山應用的自動化裝置和儀表，建立真正意義上的自動控制系統，從而調節充填系統的全尾礦卸料、充填固化材料和清水等物流量來自動調節充填濃度。
5 結束語
為保證我國礦產資源的正常需求，必須發展綠色採礦模式，無廢料採礦技術已納入我國中長期科技發展規劃，而礦山固體廢料充填採礦工藝是綠色採礦的主體支撐技術，無廢、少廢採礦工藝技術的創新及其技術的工程化整合配套，將成為我國礦山技術的主要發展方向。
參考文獻
[1]解偉，隋利軍，何哲祥.基於採礦充填的尾礦處置技術應用前景[J].工業安全與環保，2008，34***8***：37-39.
[2]《採礦手冊》編輯委員會.採礦手冊***第4卷***[M].北京：冶金工業出版社，1990.
篇二
現代採礦理念和充填採礦研究
摘 要：在高速發展的現代工業階段，逐漸擴大了採礦規模。傳統採礦理念已經嚴重破壞了環境，因此迫切需要研究現代採礦理念和充填採礦。本文主要分析了我國傳統採礦理念存在的問題，現代採礦理念概述，綠色採礦理念下的充填採礦技術。
關鍵詞：採礦理念;充填;現代
中圖分類號：TD853 文獻標識碼：A
我國在發展礦產行業過程中，充分結合現代化採礦理念與充填採礦技術，不但極大提升了礦產資源的生產水平，還有效保護了附近的生態環境，進一步保證了我國可持續發展社會主義市場經濟。
一、我國傳統採礦理念存在的問題
在我國傳統開採礦產過程中，人們一般都將開發礦產資源擺在第一位，而在後期工作中沒有積極治理與恢復礦區的生態環境。同時很多開採礦產企業在開發利用礦產資源的過程中，僅僅重視開採礦床工作的經濟行為，對保護附近自然環境問題進行了忽略，因此，嚴重影響了礦區生態環境。
***一***嚴重浪費資源現象
目前，我國利用豐富儲量的礦產資源效率極高，造成我國短缺後備資源，我國回收有色金屬率已經提升至64%，但是相較於世界發達國家還是產生了極大的差異，因此回收有色金屬率依然很低，形成了嚴重的浪費現象。雖然我國擁有豐富的礦產資源總量，但是由於我國人口基數很大，因此礦產人均資源佔有量要比世界平均水平低，導致了礦產資源的嚴重短缺。
***二***開採礦區地表出現了嚴重的塌陷
我國由於開採礦產造成1.8萬km2土地遭到破壞，並且出現了不斷增長的趨勢。開採礦產極易形成地面塌陷，導致在礦區土地上種植作物更加困難，降低了土地使用的價值。開採礦產資源還會極大影響生態環境，破壞了動植物的生存環境，進一步產生了惡化現象，促使生態環境不斷惡性迴圈。此外，地面塌陷還會影響土壤中的營養成分，引發地下水枯竭，加重了土壤沙漠化問題，隨之產生很多社會問題。
二、現代採礦理念概述
可持續發展已經成為跨時代全新發展觀，是人類觀念在20世紀的主要變革。為了可以更好的推動我國可持續發展，必須將生態可持續發展作為重要前提。生態的可持續發展就是科學協調環境容量和資源，獲得穩定的生態系統。綠色開採理念是將廣義資源作為基礎進一步對全部可利用的資源正確認識，包含了土地和地下水等，主要目的是降低採礦破壞環境的程度，進而獲得一種可以對環境和資源關係有效協調的開採技術，它的價值是儘可能減少採礦破壞生態環境的程度，在這個前提下可以收穫最大的社會、經濟和環境效益。綜合分析，推行綠色採礦著重表現為企業對科學發展觀的貫徹落實，在推行綠色採礦的過程中，礦山企業應當對各項因素綜合考慮，減少汙染和破壞問題。
三、綠色採礦理念下的充填採礦技術
聯絡綠色採礦理念，目前與科學發展觀相符合的綠色採礦包含了高效率綜合利用資源、最小排放廢料量、不會破壞地表等。不可否認，支撐綠色採礦的主要技術是礦山固體廢料充填採礦工藝。充填採礦技術擁有對採動造成的地表下沉問題積極消除以及不斷完善採礦應力環境功能，低貧損開採、提高綜合應用資源效率功能以及保護採富保貧遠景資源功能，減少排放廢石尾砂固體廢料、甚至基本消除處理採礦末端實現無廢開採的功能。
***一***降排功能
當前，充填採礦技術的應用更加頻繁，不斷加快了充填技術的發展與進步。事實上，充填採礦的功能與意義已經跨越了礦山開採的應用範圍。因為通過地下深埋大量工業廢料進而有效保護環境，以及最大程度科學應用資源，也是我國國民經濟可持續發展的重要戰略要求。構建無廢礦山，能夠完全實現綠色礦業。世界範圍內已經產生了少量典型的沒有排氣廢料的礦山。開採這些礦山的重要條件為是否在地下大量回填工業固體廢物。礦山未來迫切需要解決的問題是合理處理大量固體廢料，這也是對礦區環境汙染問題積極解決的最佳方法。
***二***消除地表下沉和改善採礦應力環境功能
1在採空區通過充填技術迅速有效的實施充填，可以對採空區圍巖及時進行支撐，避免圍巖出現更加嚴重的變形，防止出現較大程度的位移。
2充填體能夠對採空區附近分佈二次應力情況積極改善，確保礦柱圍巖本身的穩固性。
3利用充填能夠迅速產生全新的工作面，為接下來的操作提供必要條件，減少了採充迴圈時間，進一步加強了開採，提升綜合採礦生產能力。
4充填體能夠對釋放地壓能量速度放緩，防止或者減少出現深部衝擊地壓現象。
***三***低貧損開採功能和保護遠景資源功能
1在各種角度、薄厚、複雜多變的礦體中能夠科學運用膠結充填採礦技術，尤其是針對較為厚大的礦體，將會積極提升礦柱回收效率以及保證出礦質量，因此能夠最大程度對礦石進行回收。
2對於難採複雜的礦床可以通過充填採礦技術為其提供強大的技術支援。
3對下部優先開採或者底盤富礦的礦山通過充填採礦技術形成採富保貧而不會損失與破壞礦產資源。
4在廢石、尾礦中包含了目前技術無法回收的重要物質，長期保存於地表，填充屬於一種科學的保護模式。
在我國開發礦產資源中充填採礦技術的應用，不但對地表塌陷問題進行了解決，同時還有效避免了開採礦產資源中形成的浪費問題，提升了利用礦產資源的效率，與我國可持續發展理念相符。此外，充填採礦方法的應用條件包括：***1***地表不能出現塌陷。例如採礦地點選擇在建築物下面或者是水體下，在結束採礦之後，採用混合材料或者廢石填滿空區，這樣就可以有效控制低壓，避免地表產生塌陷。***2***擁有較高礦產價值的礦體。由於採用廉價的廢石材料進行充填，因此充填方法具有很高的回收率，適合在一些較高價值的礦體中應用。***3***較大變化、埋藏很深的礦體。一些礦體由於埋藏較深，在結束採礦工作之後容易出現部分岩石爆裂問題，此時在採空區通過漿體對其充填，就可以有效控制岩石的應力變化。
結語
21世紀是迅速發展現代科學以及不斷增長的現代工業時期，形成了巨大的礦產資源開發規模。開發礦產資源難度增加，開採難度加大，開採物件逐漸轉變為高應力環境中的難採礦體。採礦行業不僅出現了地質災害問題，還形成了大量的經濟問題。人們逐漸意識到保護礦山與合理應用礦產資源的重要性，迫切希望大力推行綠色採礦。
參考文獻
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