摘要：现代化采煤的形式下，煤矿开采技术的进步始终是采矿学科发展的主题，在现代采煤工艺的同时继续发展多层次，多样化的采煤工艺建立具有特色的采煤工艺都在不断提高。本文介绍了传统采矿理念及绿色采矿，阐述了绿色采矿与充填采矿技术，分析了采场围岩控制技术。
关键词：现代采矿理念；充填采矿；绿色采矿
在矿产资源大规模开发的前提下，采用传统采矿模式会在开发过程中排出大量固体废料，如废石这些固体废料的排放会造成严重的环境破坏，甚至会引发各类事故。大规模开发矿产资源，排放的大量工业废料、废水、废气使环境污染严重，为此，加强矿山环保及矿山资源综合利用的重要性和紧迫性受到人们越来越多的重视，并寄望于绿色采矿能有效解决这类问题。因此，在新形势下，采矿模式应倡导绿色采矿。在绿色采矿中，矿山固体废料充填采矿工艺是主体的支撑技术。
一、传统采矿理念
传统采矿理念认为，采矿与矿区生态恢复和环境治理分属于矿产资源开发利用中的两个不同的工序。传统采矿开发造成大量土地遭到不同程度的破坏，导致大量固体废料堆放于地表、井下形成大量采空区、开采区地表塌陷等各类问题和安全隐患。据不完全统计，采矿所破坏的土地面积达到2万平方公里以上。
二、绿色采矿
绿色采矿即为能最大程度地使废料的产出和排放减少，资源综合利用率全面提高，矿产资源开发所带来的负面影响降低的采矿模式。它能最大限度地使采矿对环境和资源的不利影响减轻，进而使经济、环境和社会效益达到最佳。其基本内涵有三个：首先，使资源的综合利用程度能够提高，回收低品位矿石能有规划地进行，做到既要充分回收可利用矿物，又要实行保护性的良性开采；其次，实现废料排放最低化，在采矿过程中，应尽可能地降低废气、尾气产出排放量，削弱采矿对环境的污染和危害，减弱或者消除地表沉降导致的人文生态环境的破坏；再次，推动废料的资源化，实现废料的回收再利用。
三、绿色采矿与充填采矿技术
矿山固体废料充填采矿工艺为绿色采矿的主体支撑技术。充填法即在采矿作业完成后，用一些廉价或者是废弃的物料填充矿区，避免地表发生塌陷，这样不仅使资源能有效利用，还能对地质灾害进行有效控制，其适用的条件有：首先，地表没有塌陷情况；其次，矿产价值较高的矿体适合用充填法，因用的多是廉价的物料或者废石，故有较高的回收率，在开采镍矿、金矿等高价值矿体中适合采用；最后，适合含有破碎岩体的矿体。在充填法中，胶结充填法在未来或将获得逐步推广。其是混合胶结剂和尾砂、废石等来作为材料，生成一种有膏体性质的充填浆体，再用这种充填物填充采空区，充填时，工作人员可以在充填体的下方作业，提高了充填的安全性，充填法适用于矿体埋藏比较深的情况。在矿体埋藏深度较深的情况下，采完矿之后，会引起岩石局部爆裂，这种情况下，就需要对采空区充填充填浆体，这样才能使岩石的应力变化得到有效控制，防止岩石爆裂。
四、充填采矿技术的主要功能
1.降排功能。大量的煤矸石、粉煤灰、冶炼渣以及废石伴随矿产资源开发利用时也产生了，这些废弃物也是我国工业废弃物中排放量最大的，在固体废弃物总量中占到了85%左右。若能将这类工业废弃物用于充填，使其深埋于地下，不仅可以实现矿产资源的合理充分利用，还能有效改善自然环境。但充填采矿技术的降排功能不仅局限于改善矿山开采的环境，还能有效解决矿区环境污染问题。在未来，想必如何集中处理工业固体废料将成为矿山设计重点考虑的方向之一。
2.消除地表沉降、改善采矿应力环境。充填技术可有效支撑采空区围岩、防止其变形，并能有效防止大规模的移位发生。充填技术可在充填的时候能使新的工作面快速形成，为后续工作提供了便利的环境，使采充循环周期最大限度地缩短了，全面提高采矿综合生产能力。它还能有效阻止岩层大幅度位移，从而使得在水体下、建筑物下开展采矿作业能够实现，还能有效保护地表，保护好生态环境。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆采空区周围二次应力分布的状况通过充填体能得到显著改善，从而使矿柱围岩自身的稳定性提高。
3.充低贫损开采功能。废石、尾矿、废碴中含有的一些有用物质是当前技术所不能回收的，放在地表造成了大量土地的浪费，还破坏了生态环境。充填采矿技术则是一种可靠的保护方式，它为开采复杂的难采矿床提供了强有力的技术支撑，它能够对特定需要优先开采下部、底盘富矿的矿山实行“采富保贫”，并能减少矿产资源的破坏和损失。
五、采场围岩控制技术
1.进一步完善采场围岩控制理论以科学合理、优化高效的岩层控制技术来保证开采掘活动的安全、高效、低成本为目标入总结我国几十年的矿山压力研究成果以理论分析解法、现代数学力学统计分析预测、数值法和实测法相结合运用的计算机技术深入研究各种煤层地质及开采条件。
2.研究坚硬顶板与破碎顶板条件下应用高技术低成本岩层控制技术。目前由于应用高压注水、深孔预爆裂破处坚硬顶板和应用化学加固技术存在工艺复杂、成本高的问题因而需进一步研究开发新技术、新工艺、新材料解决这些问题。
3.支护质量与顶板动态监测技术在总结缓倾斜中厚长壁工作面开展支护质量与顶板动态监测方面应进一步在坚硬顶板、破碎顶板、急倾斜、放顶煤工作面开展支护质量与顶板动态监测同时应不断完善有现有的监测技术发展智能化监测系统改进监测仪表向直观、轻便、小型化方向发展。
4.冲击地压的预测和防治通过计算机模拟研。冲击性矿压显现发生的机理进一步完善冲击性矿压显现监测系统发展遥控测量和预报技术完善冲击性矿压综合防治措施的优化选择专家系统。研究开发新型的支护设备研究煤层、硬顶板放顶煤液压支架和厚煤层巷道锚索和可伸缩锚杆。
六、充填采矿的研究方向
1.矿山固体废料充填采矿工艺是绿色采矿的主体支撑技术，基于现时期下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，矿山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。须攻克选矿尾矿不入库、连续回填采空区技术及尾矿高效回填采空区成套装备及自动控制技术。因地制宜推广现有全尾砂胶结充填采矿技术，研究开发尾矿胶结充填用低成本高效新型胶凝材料大规模生产技术、尾砂膏体一似膏体胶结充填料高效制备技术、充填料大泵量高效输送技术。须研究解决复杂采空区高效密闭技术、尾矿胶结充填料在采空区快速充填及快速固化技术。
2.废石是矿山企业的又一大宗工业废料且不存在来源不足问题，而现有矿山废石充填工艺技术还远不能满足矿山环境保护的要求。目前仍然以自然级配采掘废石作为充填集料、水泥浆为胶结介质，并且只能利用采空区落差条件，通过充填料分流输送和自淋混合方式实现胶结充填，因而废石的利用率有限，只能在少数矿山推广，而采用分层充填法的矿山（如金川公司所属矿山、凡口铅锌矿等）还不能有效利用废石进行充填。因而需要研究矿山废石充填新模式，须重点研究废石破碎集料长距离管输充填工艺技术，以降低充填成本和减少矿山废料向地表的排放。
随着能源总需求的煤炭产量的不民增长，人类的生产和社会发展环境将受到严重威胁。资源与环境协调的绿色开采是解决煤炭开采环境问题的根本出路，要实现绿色开采，需要综合研究的解决经济与技术等方面的问题的根本出路，要实现绿色开采，需要综合研究和解决经济等方面的问题，绿色采矿可以送减小环境污染，还能带来良好的社会经济效益，为人类与自然协调发展做出贡献。
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论文作者:郭振元
论文发表刊物:《基层建设》2015年29期
论文发表时间:2016/9/18
标签：采空区论文; 技术论文; 矿山论文; 废料论文; 顶板论文; 尾矿论文; 地表论文; 《基层建设》2015年29期论文;