采矿工程中充填采矿技术的应用研究

采矿工程中充填采矿技术的应用研究

苏叶

内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗能源局    内蒙  017200

摘要：本文重点探讨了充填采矿技术的优势，并提出了充填采矿技术，在采矿工程中应用的方法和策略，以求提高煤矿开采的效率和效果，提升采矿工程整体的工程质量。

关键词：采矿工程；充填采矿技术；应用研究

现如今，随着我国工业生产的需求不断增大，以及浅表层矿产资源的日益减少，采矿工程逐渐面临着条件越来越复杂、深度越来越大的趋势。在这一趋势下，如何提升采矿的效率，有效应对日益复杂的采矿环境，保证采矿安全性和质量，并降低对环境的影响，这都是矿业行业整体所必须关注的重点。而充填采矿技术的深度应用，对于矿业的发展而言有着重要的积极意义。

1充填采矿技术的概念

充填采矿技术是指在采矿过程中，将工业废弃物或其他材料（如矸石、尾砂、粉煤灰、炉渣、建筑垃圾等）经过一定的处理，制成充填料，通过管道或其他方式输送到工作面或采空区，并按照一定的方式和顺序进行充填，形成充填体，以支撑围岩、控制地压、防止地表沉降、减少环境污染、提高矿石回收率等目的的一种采矿方法。

2充填采矿技术的应用优势

2.1提高矿石的回收率

充填采矿技术可以在采矿过程中及时地对采空区进行充填，形成一个坚实的充填体，支撑和加固围岩，防止围岩的变形和破坏，从而保护矿石的完整性和质量。除此之外，通过充填采矿技术还可以根据矿石的形态和分布，采用合理的采矿顺序和方法，避免矿石的过采或欠采，提高矿石的回收率。而且充填采矿技术应用过程中，其充填体也有良好的隔离作用，能够阻止矿石与空气、水等介质的接触，防止矿石的氧化、腐蚀、燃烧等现象，降低矿石的损失和贫化。

2.2保护地表环境

首先充填采矿技术可以有效地防止或减少采矿引起的地表沉陷、塌陷、裂缝等现象，保护地表建筑物、水系、农田、林地等资源。通过及时将采空区充填，可以支撑上覆岩层，阻止岩层的大规模移动和破坏，维持地表的原有形态和稳定性。其次，采矿过程中会产生一些工业废料，如矿山废石、尾砂、粉煤灰、高炉炉渣、赤泥等，这些废料在地表堆放，不仅占用土地，还可能造成水、土、气等环境的污染，而充填到地下可以避免这些问题，同时也节约了充填材料的成本。除此之外，采矿过程中，采矿区的形成可能会破坏地下含水层，通过充填采矿技术，也可以恢复含水层的完整。

2.3提高采矿作业的安全性

充填采矿技术的应用同样也能够提高采矿作业的安全性，并为工作人员提供更好的作业环境，首先它能够有效地支撑采空区的顶板，防止岩层垮塌或冲击地压，减少井下事故的发生。其次，还可以降低采空区的瓦斯积聚和浮煤自燃的风险，避免瓦斯爆炸和火灾的危害。

3采矿工程中充填采矿技术的应用

3.1充填材料的选择与制备

充填材料的选择方案往往相对较多，其来源可以是矿山自身产生的废石、尾砂、炉渣等，也可以是外来的天然砂、碎石、粉煤灰等。充填材料的种类可以是固体、液体或半固体，也可以是胶结或非胶结，还可以是单一或复合。在制备充填材料时，需要重点关注充填材料的配比和掺量，这是影响充填体强度、稳定性、流动性、耐久性等性能的关键因素，它们需要根据充填体的设计要求和充填材料的实际特性进行优化。一般来说，充填材料的配比和掺量要满足以下原则：保证充填体的最低强度和最高稳定性；提高充填材料的利用率和充填效率；降低充填材料的成本和环境负荷。

3.2充填系统的设计和建设

在充填系统的设计上，矿山的形态是影响充填系统设计的重要因素之一，矿山的形态包括矿体的倾角、几何形态和开采方式，它们会对充填材料的应力、位移和稳定性产生不同的影响。另外不同形态的矿山在充填材料输送的方法上也存在不同，对于水平或缓倾斜的矿体，可以采用皮带输送、重力输送或风送等方式，利用充填材料的自重或风力将其输送到充填区域，对于急倾斜或垂直的矿体，可以采用管道输送、压力输送或泵送等方式，利用水力或机械力的方式输送。对于复杂或分散的矿体，可以采用运料车、无轨铲运机或电耙等方式。其次是充填材料的充填设备，这是充填系统的执行部分，主要包括充填机、充填管道、充填阀门、充填头、充填袋等设备和部件。充填材料的充填设备应根据采空区的形状、大小和位置，选择合适的充填方式，如直接充填、间接充填、分段充填等。

其中直接充填指的是直接将材料从地面或井下的充填站输送到采矿区，不经过任何中转和分配，虽然充填。系统设计简单且充填效率高，但材料输送距离过长，充填材料的消耗和能耗较大，且缺乏灵活性。间接充填需要用到井下的充填站或充填井，材料消耗小、能耗小且灵活性较好。但会导致效率低下，和充填系统复杂。分段充填则是将采空区按照一定的规则划分为若干充填段，按照一定的顺序和方法进行每个充填段的充填。

3.3充填系统的调试和运行

充填系统的调试是指在充填系统建成后，对充填系统的各个部分进行检查、试运行和优化，以保证充填系统的正常运行和达到设计要求。充填系统的调试应按照充填系统的工艺流程和设备配置进行，一般包括单机调试、联机调试和生产调试等阶段。充填系统的运行是指在充填系统调试合格后，按照充填系统的操作规程和生产计划进行充填作业。

结语

综上所述，充填采矿技术是一种对环境友好、能够提高采矿质量并优化矿山工作环境的采矿方式，有着极大的应用价值和应用前景。因此对于矿业企业而言，积极应用充填采矿技术，并进一步发掘和拓展是十分必要的。

参考文献

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