充填采矿技术在煤炭开采中的应用
吴玉国
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吴玉国,. 充填采矿技术在煤炭开采中的应用[J]. 煤炭技术研究,2024.2. DOI:10.12721/ccn.2024.157435.
摘要: 目前,煤矿业是我国重点发展的产业,为了实现煤矿行业的可持续发展,应当在开采中利用充填采矿的技术开展绿色开采。这项技术可以有效地避免土地变形、坍塌等安全问题,对开采中的废料也可以科学处理,这些优势使得充填采矿技术被广泛推广和应用。
关键词: 充填采矿技术;煤炭开采;应用策略
DOI:10.12721/ccn.2024.157435
基金资助:

随着我国社会各行各业的不断发展,各方面对于能源的需求量日渐增多,煤炭是工业生产中比较常见的能源,其开采工作受到了社会的普遍关注。为了实现煤炭的绿色开采,在开采中应用充填采矿这项技术可以有效地避免环境破坏,提升开采成效,保障开采工作的安全,因此相关人员应当重视对充填采矿这项技术的探究。

一、中国资源开采现状

1.1资源浪费与缺乏

目前,我国对资源的开采存在较为明显的浪费现象,究其原因是我国的资源丰富、分布范围广,且采矿技术不够完善。因此有关部门比较重视对大型资源的开采,忽视了一些规模较小的矿山资源,使得这些矿山在开采时缺乏先进的技术支撑,开采后的资源利用不能实现最大化,产生了浪费[1]。比如,山西省的煤炭资源丰富,但是由于开采的企业较多,一些小型企业在利用资源时缺乏先进的资源利用技术,浪费了开采的资源,使得山西省的煤炭资源在短短几年内就大量消耗。

1.2地下开采引起地面变形和坍塌

一些开采企业在进行开采工作时,不注意开采的分寸,导致地面严重变形,甚至引起塌方事故。就目前中国的煤炭开采现状来看,开采工作的管理较为薄弱,没有系统性的制度约束开采行为。在这种松散的环境下,很多开采企业为了自己的利益,忽视开采行为对环境的影响,缺乏安全作业意识,对矿产资源进行无休止的开采,不加以节制,使地面出现较为严重的变形。

1.3矿山废石和尾矿对环境产生影响

煤炭开采具有破坏性,在开采过程中会对植被造成损害,开采之后的废石和尾矿将直接影响环境。废石中重金属的含量较高,对于土地的污染性极强,很多尾矿周边的土地常年寸草不生,缺乏了植物的保护,一旦发生山洪,人们将直接受到伤害。

二、绿色采矿模式与充填技术

为了改善开采引起的各种生态问题和安全隐患,在煤炭的开采中普遍应用充填采矿的技术进行作业,这种技术运用了现代化的开采理念,使用固体废料进行填充,有效地降低了煤矿废尾的排放,避免采矿作业导致的地表变形、塌方等情况的发生,对矿井周围的生态环境影响较小。因此运用充填采矿技术可以促进煤炭开采行业的健康、持续发展。这一技术综合了提升资源利用率、降低废物排放、保护生态环境的可持续发展需求,可以满足各种开采的要求,几乎可以做到无废开采,对于矿产资源的可持续发展有重要的价值。

三、充填采矿的优势

3.1降排功能

目前,充填采矿的技术广泛应用于各种资源的开采中,其自身的意义已经从传统的采矿进行了升华,在获得煤炭资源的同时改善了开采区的生态环境。充填采矿不仅能减少煤炭开采对环境的污染,更解决了工业废料的问题,运用工业废料对环境进行改善,恰恰是对现代化工业可持续发展的观念的有效落实。现今我国的煤炭开采中通过应用充填采矿技术已经可以实现无废开采,越来越多的煤矿企业向着绿色矿业发展,并且这项技术已经在全球范围内应用。比如德国的煤矿,将开采得到的煤炭资源运用化学手段分离,精煤用来发电,废料进行填充,完美地实现了废料处理和资源利用的并行。

3.2消除地表变形和下沉

在煤矿开采过程中使用充填技术,是在开采工序完成后,立即对开采场地进行填充,及时控制场地中围岩的位置,阻止围岩的变形,以免出现较大范围的位移。填充体还可以改善采矿区域二次应力的分部状态。运用充填采矿技术可以减慢释放地压能量的速率,缓和了地压的冲击。

3.3低贫损开采和远景资源保护功能

对于一些特殊的矿体比如急倾斜矿体、分支矿体等的开采中,应用了胶结充填技术,矿石的品位和矿柱回收都明显提升。因此,对于情况较为复杂的矿体的开采,运用充填技术可以有效地解决开采难点,达到“采富保贫”的目的,减少对矿产资源的浪费,提升煤炭资源的利用率。

四、常用的充填采矿技术

目前,在煤炭的开采工作中,主要应用三种充填技术进行作业,即胶结充填技术、水砂充填技术和干式充填技术。干式充填技术较为传统,其作业形式需要人工与机械设备进行配合,存在较多的弊端。这种方法的工艺复杂、成本支出较高、作业时间长、生产效率低下,随着现代化技术的发展,这种充填方法已经无法满足煤炭企业的开采需求,因此已经逐渐被煤炭企业淘汰,在开采作业中不再使用这一方法。水砂充填技术是运用碎石渣、炉渣和尾矿砂等原料作为充填物,通过砂浆泵或者自流的形式输送到矿井内。这种充填技术明显优于干式充填技术,然而在实际操作中也存在诸多缺点,主要体现在充填工艺繁琐,充填中需要进行排水,大大增加成本支出,且充填量比较小,充填物的强度不足,很多煤炭企业并不会选择这种充填技术。胶结充填技术是将碎石、尾矿砂、河砂等作为主料,加入水泥石灰等辅料,进行充分搅拌,使其成为质地均匀的浆体或者膏状形态[2]。这种技术的操作工艺十分简单,填充的速度相较于前两种充填技术明显较快,可以满足较大填充量的需求,因此被煤炭企业广泛采用。

结束语:

综上所述,在煤炭开采中运用充填采矿法可以明显的促进煤炭企业的可持续发展,通过提升回采率实现安全开采、生态保护的目标。在煤炭行业中运用这种开采技术可以有效地降低资源的浪费、保护开采区域的生态环境,并且对废料进行有效处理。

参考文献:

[1] 马洪涛.充填采矿技术在煤炭开采中的应用分析[J].矿业装备,2022,No.123(03):72-74.

[2] 暴毅伟.充填采矿技术在煤炭开采中的应用[J].能源与节能,2020,No.176(05):169-170+172.DOI:10.16643/j.cnki.14-1360/td.2020.05.072.

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