浅析现代采矿理念及充填采矿技术

张华猛

摘 要：矿产资源是我国的重要资源之一，在国民经济建设的过程中发挥着重要的作用，然而传统的采矿模式会产生大量的工业固体废料排放，如废石、冶炼渣和尾砂等，不仅对环境造成了污染，还会引发尾矿溃坝和泥石流等事故，给国民经济带来巨大的损失，并严重威胁着人们的生命安全。文章对现代采矿理念和充填采矿技术进行了深入细致的分析和探讨，以期为相关人士提供参考和借鉴。

关键词：现代采矿理念；充填采矿技术；绿色环保

1 现代采矿理念

随着自然环境、生态环境的逐渐恶化，可持续发展的理念日益深入人心，成为了具有划时代意义的全新的发展观和理念。可持续发展主要包含三个方面，即社会可持续、经济可持续以及生态可持续。我国可持续发展的根本目标即社会可持续，并且以经济可持续作为核心，将生态可持续作为前提和基本保障。生态可持续的目的是促进和维护生态系统正常功能的发挥和实现，主要体现在环境容量和资源环境两个方面，基于生态环境的有限条件而开展。而生态可持续的实现，则需要充分利用资源并循环利用资源，其中高新技术更是必不可少的关键要素。采矿产业在给国民经济带来巨大效益的同时，对生态和环境也造成了巨大的污染，因此将可持续发展的理念应用到采矿产业中，更是时代发展的必然趋势。应用现代化的绿色采矿模式，使矿山企业将经济因素、人文环境、资源利用以及生态环境有机地结合起来，形成一个统一的工业系统。

2 传统采矿理念及其后果

传统的采矿模式下，人们较为忽视矿床开采对自然环境产生的影响，只注重了经济利益的获取，将采矿作为矿产资源开发利用的前端工序，不重视环境治理和生态恢复，并将其视为末端工序。在这种采矿理念下，矿区的环境受到污染、生态遭到破坏，甚至于出现重大危险源后才采取相应的末端治理。没有做到生态环境和矿产资源开发的相互协调，没能从每一个工序入手，解决开采和环保之间的矛盾问题。

2.1 资源浪费与资源不足

当前，我国在市场资源配置和利用程度之间存在很多矛盾，短缺矿产的资源利用程度远远低于优势矿产。很多矿山企业仅仅重视短期利益的获得，对于优势矿产资源过度利用，开发强度过高。而与之相对的，矿产资源的后备资源却存在不足，对优势资源的地位造成了严重的威胁。我国的很多矿山企业成立的时间较早，经过多年来的开采和利用，超过一半的矿山进入到中晚期。此外，很多企业现有的装备较为落后，技术水平不高，资金也不够充足，导致矿山深部找矿以及生产勘探受到影响，不利于矿山企业的发展。

2.2 开采区地表塌陷造成的破坏

2.2.1 对地形地貌的破坏

采煤造成的沉陷会使地形地貌的稳定性下降，地表变形，导致塌陷坑和地裂缝的产生，并形成地表移动盆地，即比采空区面积还要大的，位于采空区上方的洼地。这种洼地对于土地的原有形态造成了破坏，严重的情况下，甚至会使土地质量下降，地面长期积水，地表下沉到潜水以下，失去使用的价值，造成耕地面积的减少。即使破坏的程度较轻，也会使地面起伏不平，不利于灌溉和耕种。地表裂缝的存在使岩体和土地的连续性遭到破坏，导致水土流失，不利于耕种，同时也容易发展成为重大地质灾害的危险源。

2.2.2 对土地资源的破坏

因采空塌陷而导致的地表变形，使土地的营养成分遭到破坏，土壤酸化，土地的自然形态也发生了改变，逐渐形成干旱地或者沼泽地，使土地的质量下降甚至失去使用的价值。

2.2.3 对水资源的破坏

人为疏干排水是传统的采煤系统所采用的方法，这种方式下形成的导水裂隙会自然疏干煤系的含水层，使地下水源干枯，对地下水资源造成了严重的破坏。采空区沉降还会使机井、水渠、地面河道和池塘发生变形甚至干枯，给矿区居民的生活也造成了严重的影响，出现饮水困难的问题。

3 现代采矿理念与充填采矿

为了解决煤炭开采造成环境问题，基于可持续发展观的理念，提出了煤炭绿色开采的概念，目前绿色开采的技术框架已经初步建立。绿色开采模式所涉及到的资源是比较广义的资源，涵盖一切可以利用的资源，如矸石、地下水、煤、土地、瓦斯等。绿色开采以减少采煤对于环境的影响和破坏为目的，因此要形成一种全新的开采技术，使环境和资源能够相互协调，从而在开采的过程中减轻或者避免因开采煤矿而引发的各类不良影响，获得更好的社会效益、环境效益和经济效益。

3.1 绿色采矿模式与充填技术

通过分析绿色开采的理念可知，符合科学发展观的绿色采矿模式应具备三个要素，即废料排放小、资源综合利用率高、地表不受破坏，而绿色采矿的主体技术则是充填采矿工艺，也是矿山固体废料处理的有效方法。充填采矿技术不仅可以改善采矿应力环境，还能够有效消除地表下沉的现象，提高资源的综合利用率，有效保护环境。除此之外，充填采矿技术的适用性很强，可以适应各类复杂的、难开采的矿床，能够降低固体废料的排放，如废石尾砂等，甚至能够实现无废开采，消除采矿末端处理。

3.2 充填采矿技术的降排功能

随着经济的发展和科技的进步，充填工艺技术也获得了飞快的发展，充填采矿方法的应用范围越来越广，充填采矿的意义和作用已经不再局限于矿山开采领域。随着城市化进程的加快和人口的增长，大量工业废料也因此产生，给生态环境造成了严重的影响，同时也危害着人们的健康。利用充填工艺将工业废料深埋在地下，可以改善环境，并实现了矿产资源的合理利用，符合我国的国情和可持续发展的战略目标。目前，世界范围内已经有了典型的无废料排弃的矿山，由此可见，充填采矿技术具有广阔的发展潜力和发展前景。毫无疑问，充填采矿技术的应用其关键的问题是如何将工业固体废料回填到地下，这是矿山设计中首先要考虑的主要内容，同时也是改善矿区环境、减少污染的有效途径。

3.3 充填采矿技术消除地表下沉与改善采矿应力环境的功能

利用充填技术快速、有效地充填采空区，可以及时支撑采空区围岩，阻止和抵抗围岩进一步变形，防止大幅度的位移发生。充填体可以明显改善采空区周围二次应力分布状况，提高矿柱围岩自身的稳固性。通过充填可以快速形成新的工作面，为后续作业创造条件，缩短采充循环周期，实现强化开采，提高采矿综合生产能力。充填体可以减缓地压能量的释放速度，避免或减轻深部冲击地压的发生。

3.4 充填采矿的研究方向

矿山固体废料充填采矿工艺是绿色采矿的主体支撑技术。基于当前充填工艺技术的应用与研究现状，尾砂与废石仍然是矿山充填的主体骨料，而且尾砂排放量更大。因此，应着力研究并推广尾矿干排技术。重点研究尾矿高效回填采空区大规模工程化过程中尾矿低成本浓缩技术、尾矿高浓度大泵量井下输送技术、采空区快速充填关键技术和井下充填污染控制技术。

参考文献

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