劉廷成

摘 要：科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步推動了現(xiàn)代煤礦行業(yè)的發(fā)展。為了在采礦過程中實現(xiàn)科學(xué)開采與環(huán)境保護(hù)的結(jié)合、保證礦區(qū)周圍的生態(tài)環(huán)境，就必須更新采礦理念、應(yīng)用新的采礦方法。從傳統(tǒng)采礦理念入手，分析了傳統(tǒng)采礦中存在的問題和現(xiàn)代采礦中的填充采礦方法，以期為進(jìn)一步優(yōu)化采礦方法，實現(xiàn)煤礦的現(xiàn)代化開采提供參考。

關(guān)鍵詞：煤炭；填充物；環(huán)境保護(hù)；礦區(qū)

中圖分類號：TD853.34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.05.093

在我國，大多數(shù)煤礦已開采了50年以上。在以往的開采過程中，大多數(shù)采用傳統(tǒng)的開采技術(shù)，隨著開采深度的增加，開采難度不斷加大，開采環(huán)境已由傳統(tǒng)的表面開采轉(zhuǎn)化為高應(yīng)力作用下的深度開采，這對開采技術(shù)、開采安全和開采成本等提出了更高的要求。隨著開采深度的增加，開采對周圍水資源、環(huán)境、居民和重要設(shè)施等的影響更大，破壞程度更深。因此，如何在礦業(yè)開采中實現(xiàn)安全、和諧和經(jīng)濟(jì)開采是當(dāng)前社會重點關(guān)注的問題。本文以此為背景，對現(xiàn)代煤礦的采礦理念和填充采礦進(jìn)行了簡單分析。

1 傳統(tǒng)采礦理念中存在的問題

在傳統(tǒng)的煤礦開采中，大多數(shù)采用開采后自然垮落法管理采空區(qū)，即煤炭開采后，煤層頂板靠自然隨機(jī)垮塌，根據(jù)巖石的松散系數(shù)自然充填采空區(qū)，直至裂隙到達(dá)地表，但這樣會導(dǎo)致地表受到直接影響，進(jìn)而引起開采區(qū)域地表水向采空區(qū)滲透，同時，地下水系也會受到破壞，造成地表土地?zé)o法正常耕作、地面建筑和設(shè)施受損、城市大面積建筑受到威脅等。因此，傳統(tǒng)開采已給社會帶來較多的遺留問題，開采出的生物質(zhì)礦渣對地面環(huán)境業(yè)造成了非常大的影響，甚至存在礦渣堆積引發(fā)爆炸和泥石流等重大安全事故的現(xiàn)象。

1.1 煤炭資源浪費嚴(yán)重

人均自然資源嚴(yán)重不足一直是影響我國社會生產(chǎn)能力的重要因素。我國是一個多煤少油的國家，已探明的煤炭儲量占世界煤炭儲量的33.8%，可采量位居第二，產(chǎn)量位居世界第一，出口量僅次于澳大利亞。我國煤炭1 000 m以上保有儲量約為1.0×1012 t，其中，探明可采儲量為1.145×1011 t。按目前的生產(chǎn)和消費水平看，可開采使用100年。從資源的分布統(tǒng)計情況看，我國的煤炭資源分布極為不均，呈現(xiàn)出南少北多的分布格局。同時，我國的人口基數(shù)龐大，雖然資源總量較多，但與巨大的社會需求相比，人均資源占有量并不樂觀。煤炭屬于不可再生資源，由于開采技術(shù)的原因，煤炭資源浪費較嚴(yán)重，資源豐富、賦存較好的礦區(qū)丟棄不開采的煤層比南方一些礦區(qū)開采煤層還多的情況時有發(fā)生。

1.2 煤炭開采成本較高，安全事故頻發(fā)

特別是在我國南方一些礦區(qū)，由于煤層賦存較差，開采成本居高不下，開采安全風(fēng)險特別大，受水、火、瓦斯、頂板和煤塵等五大災(zāi)害威脅特別嚴(yán)重，安全事故頻發(fā)。

1.3 開采后礦區(qū)地表塌陷嚴(yán)重

資料表明，我國因礦物開采而造成的地表塌陷面積已達(dá)到1.8×105 km2，且呈快速發(fā)展趨勢。因礦物開采而出現(xiàn)塌陷的地表，其利用價值會逐年下降，且難以在短時間內(nèi)恢復(fù)，并會對自然生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不利影響，最終引發(fā)一系列的社會問題。

煤炭開采后的地表塌陷與開采技術(shù)密切相關(guān)。具體而言，與開采煤層的厚度、傾角、開采后采空區(qū)的處理方式有直接聯(lián)系。

2 現(xiàn)代采礦理念和充填采礦方法

2.1 特點

隨著開采技術(shù)的不斷提高，社會對開采給礦區(qū)帶來的相關(guān)問題越來越關(guān)注。在可持續(xù)發(fā)展的前提下，對采礦理念和填充采礦方法進(jìn)行研究和應(yīng)用已經(jīng)提高到與煤礦企業(yè)是否能繼續(xù)生存和發(fā)展相關(guān)聯(lián)的高度。因此，應(yīng)制訂科學(xué)、合理和對環(huán)境影響最小的現(xiàn)代化開采模式，其特點主要表現(xiàn)在以下2方面。

2.1.1 緩解地表下沉，改善生態(tài)環(huán)境

在煤炭開采的過程中，使用填充技術(shù)能對開采后的采空區(qū)進(jìn)行充填，保證被開采區(qū)域的煤層頂板不被破壞，區(qū)域巖層的結(jié)構(gòu)不發(fā)生較大的改變，從而有效阻止地表發(fā)生大范圍的裂隙和位移。同時，能夠降低地壓的釋放速度，降低地壓差異性對地表的影響，最終實現(xiàn)科學(xué)開采，減少煤炭開采對地表造成的影響，達(dá)到改善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的目的。

2.1.2 充分利用礦渣，降低環(huán)境污染

隨著填充技術(shù)在我國的應(yīng)用范圍進(jìn)一步拓展，填充法在環(huán)境保護(hù)中發(fā)揮著重要的作用，且根據(jù)不同的環(huán)境管理要求，實現(xiàn)了多樣化的環(huán)境管理。在采用充填技術(shù)時，可充分利用煤礦井下掘進(jìn)的礦渣作為充填物充填采空區(qū)，這樣可以實現(xiàn)礦渣的直接再利用，并減少地面排渣帶來的一系列問題，達(dá)到節(jié)約成本和環(huán)保的雙贏目標(biāo)。

2.2 實施措施

2.2.1 以人為本，構(gòu)建和諧礦區(qū)

在煤礦開采中，要樹立保護(hù)環(huán)境的理念。礦井的服務(wù)年限一般為幾十年，如果對開采后的煤礦處理不當(dāng)，則會給礦區(qū)帶來毀滅性的災(zāi)難。因此，必須樹立環(huán)境保護(hù)意識，保護(hù)我們賴以生存的地球。

在煤礦開采中，要樹立“以人為本、構(gòu)建和諧礦區(qū)”的理念。煤礦的礦區(qū)面積大，在礦區(qū)生活的人口較多，開采后會帶來諸多的問題。因此，必須全面、綜合地考慮開采后的治理方案。

2.2.2 從技術(shù)層面消除開采帶來的影響

在煤礦開采中，要充分利用現(xiàn)代開采技術(shù)，綜合煤炭開采、環(huán)境保護(hù)、安全效益與礦區(qū)穩(wěn)定等多方面要求，科學(xué)處理煤炭開采過程中可能出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害、水土流失和環(huán)境惡化等問題。

充填采礦在我國煤炭開采中所占的比例較小，但隨著現(xiàn)代環(huán)境保護(hù)要求的提出，該方法的推廣將越來越重要。采用該技術(shù)可對開采后的采空區(qū)用替代物質(zhì)充填，從技術(shù)層面消除煤炭開采后對煤層附近巖石層位的破壞，從而減少地面采動影響造成的經(jīng)濟(jì)損失。礦渣可當(dāng)作充填物，也可將礦渣處理成定性產(chǎn)品，從而利用該產(chǎn)品對采空區(qū)進(jìn)行有效支護(hù)。

2.3 發(fā)展方向

從國際上的煤炭開采技術(shù)看，采礦理念和充填技術(shù)有可能發(fā)生顛覆性的變化。從采礦的角度看，煤炭是一種資源，且是一種主要能源，不一定都要用傳統(tǒng)的采煤方法開采和利用，應(yīng)考慮從地面直接打鉆孔至煤層，并對煤炭進(jìn)行氣化或采用其他方式轉(zhuǎn)變再抽出，這樣可大大減少煤炭開采中的安全問題。然而，無論采用哪種方式開采，都要對開采后的采空區(qū)進(jìn)行充填。因此，充填技術(shù)在今后的煤炭開采中有廣闊的發(fā)展前景。對于充填技術(shù)的發(fā)展方向，主要在充填的新材料和新工藝上需要進(jìn)一步研究，比如采用水充填或其他價廉充填物等；充填方式主要以地表直接充填為主要方向。

3 結(jié)束語

現(xiàn)代采礦理念和充填技術(shù)在現(xiàn)代采礦生產(chǎn)中的作用越來越明顯，如何正確認(rèn)識現(xiàn)代采礦理念和充填采礦技術(shù)已成為各大煤礦企業(yè)關(guān)注的重點。本文對現(xiàn)代采礦理念和充填采礦技術(shù)進(jìn)行了簡要分析。對于相關(guān)工作人員而言，在煤炭生產(chǎn)中必須充分認(rèn)識到現(xiàn)代采礦理念對煤礦生產(chǎn)的積極作用，并將相關(guān)理念運(yùn)用到實踐中。只有這樣，才能為煤礦企業(yè)提供科學(xué)、有益的指導(dǎo)，從而獲得可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]葉祥暉.現(xiàn)代采礦理念和充填采礦研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品（工程技術(shù)），2014（11）：90-91.

[2]張大鵬.試論現(xiàn)代采礦理念與充填采礦[J].科技論壇，2014，12（19）：129-130.

〔編輯：張思楠〕

Abstract： The progress of science and technology to promote the development of modern coal mining industry. In order to realize the combination of science， mining and environmental protection in the mining process to ensure the ecological environment around the mine， must renew the concept， application of new mining method of mining. Starting from the traditional mining concept， analyzed the filling mining method in mining problems existing in traditional and modern mining， in order to optimize the mining method， the realization of modernization of coal mining to provide reference.

Key words： coal； filler； environmental protection； mining area