采礦工程中充填采礦技術的應用
前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了采礦工程中充填采礦技術的應用范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。
摘要：目前，綠色開采技術在礦產開采中已得到高度關注和應用，而其中應用最廣泛的充填采礦法，將成為礦產開采的主要支撐技術，在礦產開采中扮演重要角色，那么充填采礦技術在采礦中有哪些優勢呢？它在具體應用中又存在哪些需要解決的問題呢？下面就以上兩方面的論題進行探討。
關鍵詞：充填技術；采礦工程；應用研究
所謂充填開采是指在回采過程中將充填的材料置于采空區的巖層中以增加礦區的支撐壓力，用來緩解采礦作業區的壓力，它是采礦人工支護，增強煤礦開采的安全度的保障。該方法主要應用于建筑物、水體以及鐵路等地下礦產的開采。這種技術工藝最大的優點是增強了采場、巷道圍巖的安全性，便于養護，預防地表下沉或變形，進而增強了礦區的安全性，提高了采礦效率，更好地保護了周邊自然環境。填充開采技術從20世紀50年代開始采用，到現在是一種發展時間并不長的新型技術。隨著填充材料的不斷改進，充填采礦技術和工藝越來越適應礦井開采條件要求，因此這一技術符合了當今時代的發展要求。按照材料和輸送方式，充填采礦法分為干式、水力、膠結三種充填法。按照采場結構、回采方向和工藝，充填采礦法又分為上向分層、下向分層兩種充填法和壁式、削壁、方框支架三種充填法。不同的充填方法有著各自的適用范圍，在選擇時需要根據礦山的實際情況選擇最適宜的方式。過去經常使用干式充填、水力充填技術進行礦山充填，隨著充填技術和工藝的不斷發展，以及新型充填材料的快速出現，膠結充填、膏體充填、似膏體充填、以及超高水材料充填逐步在礦山推廣，不僅降低了成本，提高了充填強度，而且更環保、更安全穩定，更符合礦山長期應用。
2充填采礦技術優勢
2.1充填物的作用主要表現在支撐圍巖，使其穩固避免移動，充填物抗壓強，從而避免塌陷等問題，充填采礦技術的廣泛應用，對礦區的環境安全有著極其重要的作用，在深部開采以及不穩定圍巖礦區開采中有良好的應用效果[1]。
2.2充填采礦技術保護了礦床，有效減少風化起火隱患，礦石損失、貧化率小；回采率高，減少資源破壞，可提高經濟效益。2.3充填采礦技術機械化水平高，人員使用量極少，勞動量減少，作業成本降低，生產安全性提高，提高了勞動效率，增加了經濟效益。
2.4充填采礦技術可以改善采礦區的平衡度，使開采時不平衡達到了采礦區巖石新的平衡。這樣有利于礦區向深部開采，提高了開采率，還可改善深部作業條件，控制深井開采巖爆，降低深部地溫。
2.5可處理礦石廢料，保護地表環境，減少污染。
3充填采礦技術在采礦工程中的應用
3.1上向分層充填技術
上向分層充填（也叫干式充填法），就是對礦體按照從下向上的順序進行分層逐層開采，采完一個分層后就開始進行的充填。伴隨著充填的過程中，同時構筑行人井、放礦井和排水井。上向分層充填技術對礦塊的布置形式可分為兩種：沿走向和切走向。如果礦石和圍巖的穩定性好，且礦體厚度在15mm以內，則沿走向布置；反之則采用切走向布置。如果礦體的厚度在50mm以上，就需要沿礦體垂直方向設置兩排礦房，并在礦房間留出沿走向的縱向礦柱。
3.2下向分層充填技術
對于圍巖和礦石穩定性均十分差的礦體，可以運用下向分層充填采礦技術開采。在礦主回采的實際工作中，在其工作面可建筑人天井、礦石溜井、運輸井。通過礦石溜井將開采的礦石運至下部的巷道中，充填物質則通過充填物運輸井運到采空區。采礦時，按照由下到上的順序進行回采和充填。應采用水平分層或傾斜10-15°進行分層，回采前先連通巷道、人天井以及礦石溜井，從切割巷道開始進行回采。為了確保安全，應該每分層采用水砂填充物，在下方構筑起膠結頂。
3.3削壁充填采礦技術
削壁充填采礦法，適用于礦脈極薄的礦體之上，一般該技術常被應用在露天井之中。首先開采一些通風井以保證開采安全，然后使用一些廢棄不用的膠合板進行鋪設，底部使用鋼筋混凝土做假底，最后將四周礦石和圍巖用掏槽或電扒的方式削落，礦石開采運走，圍巖用作充填材料。在具體工作中，首先考慮礦山礦脈的走向極其圍巖的堅實穩定性等因素，根據不同的地理地質情況，設置不同的爆破順序。同時兼顧圍巖的崩落量，崩落量需要適度，可以填滿采空區即可。在應用削壁充填采礦技術的過程中，是對礦石和圍巖獨立進行開采，在將礦石運出之后再將剩余的廢石留在礦房之中作為充填料[2]。
3.4分段空場嗣后充填采礦技術
分段空場嗣后充填采礦法，適用于不規則礦體之上。在應用該技術進行采礦作業時，先把較大的采場劃分為幾個結構段面，使其形成矩形斷面結構，分段開采并有效進行充填。每個單元回采結束后，一次性進行采空區充填。充填前采空區內安裝好濾水管，構筑好濾水密閉墻，做好堵壩工作。充填材料為全尾砂和固化劑進行充填。鑿巖、出礦以及充填都應該在巷道內作業，實現采礦、出礦、充填三項作業同時進行，從而大大地提高采礦的效率。充填材料為單管膠結材料、高水膠結材料和分級尾砂的混合物。充填必須接頂，以形成上分段采場的底板，減少礦石貧化。如果充填采場下有未采采場，應在充填底部澆筑混凝土，形成下部采場的人造頂。
4實際開采中應用的充填采礦技術工藝
盡管充填采礦技術工藝在采礦工程中有很多優勢，但在具體的應用過程中，仍暴露出一些缺陷和不足，如工藝選擇上的不合理、充填材料不能很好滿足采礦需求、充填技術設備使用與充填管理中有欠缺等，都需要盡快解決。
4.1充填采礦技術的不斷創造發明
按照不同礦山具體特點，根據礦床不同的開采技術條件，選擇不同的充填采礦技術工藝，在實踐中不斷創造發明充填采礦技術工藝。對于傾斜程度小、礦脈薄的煤炭開采，可選擇分向礦巖挖掘技術工藝，其廢棄物直接充填空巷區，這就是所說的削壁或者暴力充填采礦。礦體厚大、礦巖結實的采用淺孔和中深孔空場采礦技術工藝效果好。充填物質材料可用塊石膠結，也可用高水材料，這種階段連續回采快速對采空區的充填技術工藝，有其明顯的特點：低成本、高效率對采空區合理地充填。因此我們得出結論：根據實際情況因地制宜地選擇，在實際工作中不斷創造發明新的充填采礦技術工藝對于礦山開采發展意義重大。
4.2研制無污染成本低、高強度的固化物質
充填物質中的膠結材料其成分、結構、組成方式決定了其物理特性，目前要強化對膠結材料成分、組成方式的研究，開發研制適合不同礦山地質條件充填的多種膠結材料，不斷提高材料的抗壓性、抗水性、抗高溫性能，滿足各種礦山的需求。同時，要兼顧礦山企業的經濟承受能力，多開發成本低、強度高、凝固速度快、流動性好的高水固化膠結材料，不斷降低充填成本，縮短充填時間，提高礦山企業的生產效率和經濟效益。
4.3完善設備應用，提升自動智能充填水平
充填采礦的技術設備性能對加強生產效果及其以后的技術發展有著直接的影響，國產設備技術性能穩定性差的現狀遏制了其大規模的推廣應用，盡快研制高效、精密先進設備已成為礦山企業的必由之路。為此我們應該加快研制高效濃密設備和高濃度輸送設備，目的是實現高濃度全尾礦漿的制備和減少輸送堵管現象。盡快引進或者自行研制自動化設備以及儀器和儀表，形成自動化充填系統，自動調節卸料和充填材料的濃度。還要研發與引進自動化、智能化填充設備和現代化采礦調度系統，從而能夠動態獲取充填技術所需要的地質條件、充填體強度、充填供需等數據資料，提升采礦智能水平和自動化控制技術[3]。
5結論
充填采礦技術經過幾十年的發展，現已成為我國采礦技術中的核心技術，滿足了我國大部分礦山企業的需求，并且為礦山企業帶來了較高的經濟效益和社會效益。然而隨著時代的發展，采礦技術也要走技術完善和創新發展的路子，把充填技術在采礦工程應用中暴露出來的問題和缺陷梳理歸納，形成可供借鑒的典型資料，不斷深入進行老技術改進和新技術開發的研究，讓充填技術在材料、技術等方面都做出創新創造之舉，適應新時期采礦業對充填技術的新要求，全面推動我國礦產開采事業的進步。
參考文獻：
[1]王智超.充填采礦技術在采礦中的應用與相關問題的思考[J].時代報告,2018(02):247-247.
[2]劉鵬.充填采礦技術應用發展及存在問題分析研究[J].工程技術,2016(12):279-279.
[3]鄭登棟.淺析充填采礦技術在煤礦開采中的應用[J].江西建材,2016(18):218-218.
作者：趙建軍 單位：寧武縣能源職工安全培訓中心
