陳志剛

摘要：隨著科技水平的不斷提高，現(xiàn)代工業(yè)也處于快速發(fā)展的過(guò)程中，礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)與利用規(guī)模也在不斷加大。但在開(kāi)采礦產(chǎn)資源的過(guò)程中，開(kāi)采的對(duì)象都是一些比較難采的礦體，經(jīng)常會(huì)遇到深部巖石爆裂、地表坍塌、沖擊地壓等狀況。而且礦業(yè)在不斷的開(kāi)發(fā)中，環(huán)境也面臨著重大的考驗(yàn)，大量的工業(yè)廢氣、廢水為環(huán)境帶來(lái)了惡劣的影響，在這種形勢(shì)下，綠色采礦技術(shù)被提出，所謂綠色采礦，就是盡最大可能的減少?gòu)U料的排放，使資源利用率大大提高。

關(guān)鍵詞：采礦理念;充填采礦;充填料漿

在礦產(chǎn)資源大規(guī)模開(kāi)發(fā)的情況下，采用傳統(tǒng)采礦模式會(huì)使開(kāi)發(fā)過(guò)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(huì)給環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的影響，甚至?xí)l(fā)一些事故。所以采礦模式要根據(jù)形勢(shì)進(jìn)行創(chuàng)新，現(xiàn)代采礦理念倡導(dǎo)的是綠色采礦，其中固體廢料充填工藝對(duì)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(shù)

一、關(guān)于現(xiàn)代采礦理念

要想更好的實(shí)施我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展是首要前提。生態(tài)的可持續(xù)是要對(duì)環(huán)境的容量與資源進(jìn)行合理協(xié)調(diào)，以保持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。從堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，根據(jù)采礦對(duì)環(huán)境造成的嚴(yán)重影響，綠色開(kāi)采這一理念被提出。綠色開(kāi)采理念是以廣義資源為出發(fā)點(diǎn)來(lái)認(rèn)識(shí)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(duì)環(huán)境的破壞，形成的一種可以協(xié)調(diào)環(huán)境與資源之間關(guān)系的開(kāi)采技術(shù)。它的意義是盡最大可能的減少采礦對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞，在此基礎(chǔ)上獲得可觀的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益以及環(huán)境效益。綜上所述，綠色采礦的實(shí)行是礦山企業(yè)在貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀的體現(xiàn)，在實(shí)行綠色采礦的過(guò)程中，礦山企業(yè)要全面考慮各項(xiàng)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(tǒng)的采礦方法會(huì)產(chǎn)生大量的廢料，對(duì)環(huán)境造成負(fù)面影響，而且在采礦過(guò)后，會(huì)形成采空區(qū)，引發(fā)地質(zhì)方面的一系列問(wèn)題，而要想解決這些問(wèn)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(jià)的材料對(duì)采礦區(qū)進(jìn)行填充，這樣可以防止地面塌陷情況的發(fā)生，不僅可以充分的利用有效資源，還控制了地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)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(xiàn)象

比如在建筑物下面進(jìn)行采礦或是在水體下采礦，在采礦進(jìn)行完畢后，用混合材料或者廢石將采空區(qū)填滿(mǎn)，這樣能夠?qū)Φ貕哼M(jìn)行有效控制，防止地表的塌陷。

（二）適用于礦產(chǎn)價(jià)值較高的礦體

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

（三）適用于含有破碎巖石的礦體

現(xiàn)階段的膠結(jié)充填采礦是將膠結(jié)劑和尾砂、廢石等混在一起作為材料，形成具有膏體性質(zhì)的一種充填漿體。用這種充填物對(duì)采空區(qū)進(jìn)行填充時(shí)，工作人員可以在充填體的下方進(jìn)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(duì)于那些埋藏深度較深的礦體，在采礦完成后容易產(chǎn)生局部巖石爆裂的現(xiàn)象，這時(shí)將充填漿體對(duì)采空區(qū)進(jìn)行充填，就能夠?qū)r石的應(yīng)力變化進(jìn)行控制，在一定程度上防止巖石的爆裂。一些價(jià)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(shù)要點(diǎn)解析

（一）關(guān)于成本控制方面

采用充填法進(jìn)行充填時(shí)產(chǎn)生的成本是整個(gè)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(guān)鍵就是要尋找可以替代水泥的充填材料。

根據(jù)目前的狀況來(lái)看，可以從水泥與骨料方面來(lái)節(jié)約成本。充填料漿在形成充填體之后，要達(dá)到操作所要求的強(qiáng)度，而充填體的強(qiáng)度與灰砂配比和骨料配比的情況有關(guān)，如果采用較高級(jí)配的骨料，在其達(dá)到操作所要求的強(qiáng)度時(shí)使用的水泥量最少。所以在從材料上節(jié)約成本的過(guò)程中，骨料與水泥是互相作用的。

（二）關(guān)于充填骨料的級(jí)配的研究

充填骨料主要是由開(kāi)采過(guò)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(zhì)量都具有著一定的差異，所以產(chǎn)生的成本也是不同的?，F(xiàn)如今對(duì)充填骨料級(jí)配可以根據(jù)最大密度曲線(xiàn)理論來(lái)完成，W.B.Fuller在經(jīng)過(guò)試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，可以按照顆粒大小將固體顆粒進(jìn)行排列，然后將它們進(jìn)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(xiàn)，通過(guò)曲線(xiàn)可以進(jìn)一步看出，顆粒級(jí)配的曲線(xiàn)越與拋物線(xiàn)接近，密度就越大。后來(lái)由Bolomey經(jīng)過(guò)修整，最后形成一個(gè)公式：，其中P代表的是篩孔通過(guò)率，d代表骨料的粒徑，D代表最大粒徑，n代表級(jí)配指數(shù)。

（三）關(guān)于充填料漿的管道運(yùn)輸?shù)姆治?/p>

如今礦山的生產(chǎn)能力都呈不斷上升的趨勢(shì)，所以充填作業(yè)也要跟上形勢(shì)，滿(mǎn)足礦山生產(chǎn)力的需求。雖然管道運(yùn)輸具有較強(qiáng)的連續(xù)性，運(yùn)輸效率也較高，但對(duì)管道運(yùn)輸方面的研究不夠全面，很多試驗(yàn)都采用傳統(tǒng)的環(huán)管試驗(yàn)方式對(duì)料漿各方面的數(shù)值進(jìn)行測(cè)定，隨著科技水平的不斷提高，很多學(xué)者開(kāi)始采用數(shù)值模擬的方式。

通過(guò)試驗(yàn)對(duì)充填漿體管道的運(yùn)輸進(jìn)行了研究，可以看出其具有以下幾方面的特點(diǎn)：

1.在制備充填漿體的時(shí)候，由于充填材料來(lái)源于開(kāi)采時(shí)挖出的廢石、選礦廠的河砂與尾砂等，他們的性質(zhì)具有著一定的差異，所以在進(jìn)行運(yùn)輸時(shí)，有多種成分的混合運(yùn)輸方式，也有單一成分的運(yùn)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(zhì)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(guò)程中，尾砂的質(zhì)量濃度在百分之七十四到百分之七十八的范圍內(nèi)，水砂的質(zhì)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(yīng)用充填采礦方法的時(shí)候，往往都是建立一個(gè)充填站，然后將充填漿體制作好，再用管道將充填漿體運(yùn)到采空區(qū)進(jìn)行充填。由于礦山地理位置的不同，所以經(jīng)常會(huì)遇到各種各樣的地勢(shì)，所以運(yùn)輸?shù)墓苈芬彩菑?fù)雜的，有水平管道，也有垂直管道，必要的時(shí)候還要設(shè)置相應(yīng)的減壓管道，也就是將管道設(shè)置成S型的轉(zhuǎn)彎形式，或設(shè)置一些障礙在管道里，使管道的阻力得到增強(qiáng)，這樣可以在一定程度上避免有的部位壓力過(guò)大而產(chǎn)生管路爆裂的現(xiàn)象。

5.在用充填管道運(yùn)輸充填漿料時(shí)，如果操作不當(dāng)，管路中可能會(huì)有空氣進(jìn)入，這樣會(huì)對(duì)漿體流動(dòng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，經(jīng)過(guò)實(shí)際的調(diào)查表明，垂直的管段經(jīng)常不是滿(mǎn)管輸送的，所以要注意操作，盡量不使空氣進(jìn)入管道中。

結(jié)束語(yǔ)：

在這個(gè)現(xiàn)代工業(yè)迅速發(fā)展的時(shí)期，采礦的規(guī)模也越來(lái)越大，在傳統(tǒng)的采礦模式下，環(huán)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(xiàn)了現(xiàn)代采礦的理念。本文首先對(duì)現(xiàn)代采礦的理念進(jìn)行了深入分析，接著闡述了充填采礦的適用條件，又對(duì)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(diǎn)進(jìn)行了分析。

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