充填開采對煤礦開采的影響.docx

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1、金屬礦充填開采現(xiàn)狀礦床開采給礦產(chǎn)資源和生態(tài)環(huán)境帶來的負(fù)面效應(yīng)主要有4大危害源:資源損失、地表塌陷、排放廢石、排放尾砂(赤泥)。最近二三十年代，充填采礦法在世界范圍內(nèi)得到越來越廣泛的使用。這一方面是地下開采深度逐步增加對維護(hù)礦山和采場穩(wěn)定的需要，另一方面是提高自然回收率和環(huán)境保護(hù)的需要而促成的。在加拿大，充填采礦法的適用比重達(dá)40%以上，如果加上空場嗣后充填，則占采礦方法的70%~80%。南非的黃金深井開采，幾乎全部使用充填采礦法或壁式空場嗣后充填。在我國，地下開采的有色金屬礦山中，充填采礦法的使用達(dá)到23%左右（不包括空場法嗣后充填[7]；而在地下開采的黃金礦山，充填

2、采礦法的使用比重更高，達(dá)到40%以上。從我國充填采礦法的應(yīng)用現(xiàn)狀來看，其主題依然是上向水平分層充填采礦法，使用膠結(jié)或非膠結(jié)的脫泥尾砂作為充填材料。此外，還有采用下向進(jìn)路膠結(jié)充填法、削壁充填法、分段充填法等，使用的充填材料除脫泥尾砂外，還有塊石、粗粒級碎石、磨砂、天然砂和全尾砂等。在充填工藝方面，主要的進(jìn)展有：尋找新的充填材料，如挪威Niruna礦所報道的使用冰做充填材料，以及加拿大Denison-Potacan鉀鹽公司所報道的使用鹽尾礦作充填料；降低充填成本，研究用不加水泥的粗粒級碎石充填料取代膠結(jié)脫泥尾砂充填料，這在我國錫礦山礦和會澤鉛鋅礦麒麟廠礦區(qū)得到了成功的應(yīng)用

3、。據(jù)麒麟廠礦區(qū)的試驗資料，充填成本降低了42.7%。金屬礦床開采的3大固體廢料源為廢石、尾砂(礦)和赤泥。近年來,研究開發(fā)并推廣應(yīng)用了高濃度全尾砂充填、自然級配廢石膠結(jié)充填和赤泥膠結(jié)充填等固體廢料充填工藝和技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)礦山廢料資源化和減量排放,達(dá)到資源與環(huán)境、安全、經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的綜合目標(biāo)。全尾砂膏體充填技術(shù)的主要優(yōu)點有：（1）?尾砂利用率高。（2）?減少尾砂庫經(jīng)營和維護(hù)費用。（3）?充填料漿濃度高，大大減少了水泥用量，降低了充填成本。（4）?全尾砂膏體充填料在采場一般無滲流水排出，改善了井下作業(yè)環(huán)境，節(jié)省了井下排水及清理污泥等方面的費用。全尾砂膏體充填的技術(shù)關(guān)鍵，有

4、以下幾點：（1）?尾砂脫水濃縮技術(shù)。（2）?膏體的泵壓輸送技術(shù)。（3）?膏體管道輸送系統(tǒng)的監(jiān)控技術(shù)。孫恒虎等研制成功不脫水全尾砂速凝固充填材料。這種材料是在不脫水的全尾砂中加入特種吸水膠凝混合料，使之快速凝固硬化。焦家金礦與中國礦業(yè)大學(xué)（北京）合作，對高水固結(jié)充填采礦法的部分工藝進(jìn)行了合理改進(jìn)，現(xiàn)已趨于成熟。高水固結(jié)充填采礦法已經(jīng)在焦家金礦得到了成功應(yīng)用與推廣。在充填料輸送方面，最引人注目的研究成果是全尾砂膏體充填料泵壓輸送技術(shù)。金屬礦充填采礦法的發(fā)展趨向：無廢開采是世界采礦業(yè)發(fā)展的一種趨勢。近年來，隨著環(huán)境保護(hù)力度的加大，各國對改善礦山環(huán)境和無廢開采越來越重視。礦床

5、無廢開采模式遵從工業(yè)生態(tài)學(xué)的觀點,以采礦活動為中心,將礦山人文環(huán)境、生態(tài)環(huán)境、資源環(huán)境和經(jīng)濟(jì)環(huán)境相互聯(lián)系起來,構(gòu)成一個有機(jī)的工業(yè)系統(tǒng);在采礦過程中,以最小的排放量獲取最大資源量和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益;在采礦活動結(jié)束后,通過最小的末端治理使礦山工程與生態(tài)環(huán)境融為一個整體。因此,無廢開采模式包括3項基本要素:資源效率高;廢料流出量小;地表不受破壞；這也正是充填開采的優(yōu)點所在。礦山壓力顯現(xiàn)：根據(jù)冀中能源股份有限公司邢臺礦與中國礦業(yè)大學(xué)合作,試驗研發(fā)的“建筑物下綜合機(jī)械化充填采煤技術(shù)”對其進(jìn)行頂板觀測，得出的結(jié)論：(1)綜采充填工作面采空區(qū)中矸石與粉煤灰作為充填支撐體承擔(dān)了上覆巖層的

6、一部分載荷,明顯減弱了工作面的礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)度,支架工作阻力只有全部垮落法的65%,充填體可有效抑制頂板的運動,工作面頂板周期來壓強(qiáng)度只有垮落法的30%,基本頂只發(fā)生離層并沒有斷裂。(2)矸石充填綜采與傳統(tǒng)綜采相比,采空區(qū)基本頂?shù)目迓涫艹涮铙w、破碎直接頂?shù)闹巫饔?其給予支架、煤壁等的動載系數(shù)將減小,采場礦壓顯現(xiàn)特征不明顯。(3)采空區(qū)充填體的充實度對支架壓力顯現(xiàn)有重要影響,工作面中部充實度高,支架壓力顯現(xiàn)偏低;兩端充實度低,支架壓力顯現(xiàn)高。(4)由于充填體的支承作用,礦壓集中程度減弱,充填工作面的超前壓力影響范圍要比常規(guī)開采小40%。由中國礦業(yè)大學(xué)深部巖土力學(xué)與地下工程

7、國家重點實驗室專家組對薄基巖巷采矸石充填圍巖變形特征進(jìn)行數(shù)值模擬得出結(jié)論：（1）在薄基巖巷采充填過程中煤層上方一定高度內(nèi)的巖層呈波浪丁沉狀。巖層內(nèi)部的波浪式下沉向部土層延伸。與圍巖應(yīng)力變化特點相對應(yīng)，模擬結(jié)果將開采后覆巖移動變形破壞規(guī)律可視化。（2）單個開采并充填條帶，引起圍巖位移較小，位移分布與傳統(tǒng)的開采沉陷盆地相似。距掘進(jìn)面較遠(yuǎn)的巖層受二次采動影響，產(chǎn)生疊加。（3）采空區(qū)上部各巖層下沉值隨深度的增加而增大，而煤柱方向則下沉值逐漸減小。數(shù)值模擬顯示采用充填開采方式，地表各移動變形值均很小，地表水平變形最大值為?0.2276mm／m，傾斜最大為0.0