充填采矿技术用于采矿问题研究

充填采矿技术用于采矿问题研究

郝伟

内蒙古广纳煤业集团有限责任公司 内蒙古鄂尔多斯市016064

摘要：本文旨在研究充填采矿技术在解决采矿问题中的应用。通过分析当前采矿行业面临的挑战和存在的问题，提出了充填采矿技术作为一种创新的解决途径。论文将重点介绍充填采矿技术的理论框架、实施流程以及其在提高采矿效率、环境保护和资源利用方面的优势。通过引用准确的参考文献，支持论文提出的观点和解决方案的可靠性。

关键词：充填采矿技术、采矿问题、资源利用、环境保护、效率提升

引言：随着采矿业的快速发展，传统的采矿方法逐渐暴露出一系列问题，如土地破坏、环境污染和资源浪费等。因此，研究寻找一种可持续发展的采矿技术成为当务之急。充填采矿技术作为一种创新的解决途径，具有优秀的潜力和前景。本文将探讨充填采矿技术在解决采矿问题中的应用，并论证其可行性和效益。

一、充填采矿技术的概况

在实际的采矿过程中，矿井采掘后常会遗留大量的深部孔洞，这些孔洞在矿井中被称为“采空区”。若不能及时处理，将严重危害采场区的总体稳定性，进而危及矿井的安全性。利用充填式采煤技术，可以在回采过程中实现充填，并将充填材料直接送入回采井口，实现对采空区的充填和保护，减少采空区对采场结构的损害。通过对充填采矿技术的研究，提出了一种更为绿色、更为科学的采煤技术。在对该技术优点进行了分析后，指出该技术更适用于大面积、大深度的矿山。对于富矿类型较为复杂的矿区，采用充填开采具有一定的优越性。利用充填采矿技术，不仅能保证矿井整体的完整，而且能保证矿工的生命安全，而且还能降低煤的贫化率、损失率。但是，这种充填式开采方式也存在着一定的缺陷：在实际应用中，充填式开采技术较为复杂；采用这一技术，不但要加大前期投入，还要耗费较多的资源。

二、充填式采矿技术应用中应注意的几个问题

第一，充填设备技术落后；但是，与现代采矿技术的发展，尤其是新技术的应用，严重制约了我国煤矿开采技术的进步。目前，很多矿井中采用的充填设备工作状态不稳定，其自动化程度难以达到要求，其与充填技术的不相适应，严重制约着矿井未来的发展，严重制约着矿井的整体效益。若不能以适当的方法进行充填，将会对资源的利用造成很大的干扰，进而对可持续发展和环境保护产生不利的作用。第二，填料的品质相对较低。在新技术的推动下，煤炭产业迅速发展。随着国家经济和社会的发展，人们对煤炭资源的安全性需求日益提高，常规填料已无法满足现代采矿技术的需求，而在深井条件下，新型填料亟待改进。第三，要规范开采方法。在目前的矿山开发过程中，尚未全部使用充填采矿法。有些矿山因为超采，虽有充填方案，却未实施，或是欠费太多，一味追求经济利益，忽略了生态平衡，对矿山及环境造成了很大的影响。第四，回采工作面的顶板管治难度大。在非稳定性条件下，回采工作面的地质条件较为复杂，不利于回采工作面的控制。在相同的煤岩构造情况下，采场的曝露时间越长，曝露程度越大。最后，要对粘合表面的强度进行了调控。

在进行充填采矿时，要求上部表面具有很高的强度，以缩短凝结时间，提高回采效果，并避免胶结表面的尾砂出矿，降低贫化率。该控制可由提高填料中的黏合剂含量来实现。第六，封头的黏合充填。在某些特定情况下，需要进行充填及顶板的施工，而这两个环节又是影响充填物质量及作业人员人身安全的重要因素，若不能顺利完成，将造成严重的安全事故。

三、开发充填开采技术中面临的问题和实现对策

(一)加快开发和生产具有较高浓度的新一代采矿材料

充填开采技术的实施是一项较为复杂的工程，由于其构造、生产模式的差异，最终所呈现出的产出也有很大的差异，因此，无法将该技术形成较为明确的施工模式。开发适合于开采充填技术的高强度充填体，不仅能够有效地解决该技术的实际应用需求，同时也能够大幅度地改善该技术所涉及的各种性质。水泥石的组成和结合形式是影响充填体物理性能的关键，骨料的组成和结合形式是影响采场稳定性和充填体强度的关键。我国研制出的高含浓度填料，其优点是充填效率高，固结快，便于长距离运输，无重力水产生。但它也有缺点，就是不够结实，很容易被风雨侵蚀，而且造价高昂。针对煤矿开采中抗爆破震动、抗冲击、抗渗透水侵蚀、抗地应力、抗地热、冰冻等变形损伤的特点，高含水物质的长期稳定性能研究和发展迫切需要。

（二）改进充填采矿技术

要根据矿区的实际情况，进行采矿技术的革新。例如，对于缓慢倾斜且厚度极薄的矿井，则可以通过矿岩分掘，将废弃的岩石抛入洞穴，即在侧壁上充填岩石，并通过爆炸搬运等方式来开采。对于较厚的、岩石相对稳定的矿层，可以采用浅孔和中孔两种开采方式进行试验，从而大大地改善了落煤的质量，对增产有很大的作用。通过对采后空区进行尾砂胶结、块石胶结和高水胶结三种方法的研究，提出了分段连续开采的“快”法，既能降低开采费用，又能有效地提高开采效果。随着我国矿山开采程度的提高，矿山开采范围逐渐扩大，矿山压力逐渐增大，尤其是高应力区，矿山开采过程中，矿山开采区域发生突变，矿山开采引起的矿山灾害日益增加，矿山安全隐患日益突出。在此背景下，采用深埋充填法，可以有效地实现采场非均衡应力的传递与调控，并有望实现原岩应力场的再均衡，是今后煤矿生产中亟待解决的难题。

（三）强化采矿技术装备，提升采矿效率

当前，我国充填采矿的技术水平尚不能适应实际的需要，制约着充填采矿技术的进一步发展。因此，应加强研究开发，改善生产，改善产品品质；同时，还对其所用材料做了较详细的分析，以减少或避免其磨损与侵蚀。研究的主要内容包括：研制出高含气量的输油装置，采用“压—放”法，调节各级的输送压力，预防堵塞；介绍了在采矿生产中采用的一种新技术，即在生产中采用了一种新的技术方法。

(四)制定一套完备的采矿技术体系

强化充填开采的管理，要重视对充填体的作用及其对采场围岩稳定的影响的研究，以测定各类物理机械特性的数据为依据，根据已建立的数学模型，将其录入电脑，进行计算，得出一定的结果，有目的地进行分析，并给出对策，为矿井的开采提供充足的充填物质，以达到矿井的开采需求。因此，必须加强对充填场的管理，制定科学合理的管理制度。

结语

充填采矿技术作为矿业领域的重要技术手段，以其在矿山开采中的多方面优势展现了其不可替代的作用。通过填充矿体空隙，充填材料不仅可以加固矿体稳定性，保护地下设施和地表建筑物，还能提高采矿效率，最大程度地回收矿石资源，减少浪费。在应对地质条件复杂、资源枯竭等现实挑战时，充填采矿技术展现出了其独特价值，为矿业持续发展奠定了坚实基础。然而，充填采矿技术仍面临诸多挑战，包括充填材料的选择与研发、施工工艺的优化、环保与可持续发展等问题。未来的研究应重点关注充填采矿技术的创新与提升，推动其更加智能、绿色、可持续，以适应日益严峻的矿业环境和挑战。总之，充填采矿技术不仅是矿山开采的有效手段，更是推动矿业行业向着高效、安全、环保的方向迈进的重要动力。我们有信心，随着技术的不断突破和创新，充填采矿技术将在未来发展中取得更加显著的成就。

参考文献

[1]闫会风.采矿工程中条带膏体充填采矿技术的应用探讨[J].当代化工研究,2023(14):92-94.

[2]任德福.充填采矿技术用于采矿问题研究[J].黑龙江科学,2020,9(13):126-127.