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随着近年来我国采矿产业的不断发展,充填技术的理论和实践也相应得到了广泛的应用,尤其是近年来胶结充填技术的日趋完善,使得充填技术在采矿实践中的地位也越来越重要。目前在采矿业主要使用的充填技术是水力充填和胶结充填。这些充填方法的产生,能够适用于不同矿山的自然环境,使得矿山开采中的很多难题得到解决。
目前常用的几种充填系统水力充填
水力充填系统的原理是将固体的物料制作成为浆体或者膏体,通过对其施加外力,进行输送,输送的距离近的可到几十米,远的可到数万米,该充填系统的特点在于成本低,输送效率高,而且不受地形和季节的影响,不会对环境造成影响。在近20年来,在水力充填系统的研制和使用方面,我国已经研发出高浓度浆料管道的自流输送工艺,达到了国际先进水平。
胶结充填
胶结充填系统是将尾矿作为物料所采用的胶结充填方式,在矿山开采过程中,得到了广泛的应用。将尾矿胶结作为充填物料,主要是利用其颗粒含量多,会增加胶结表面积的特点,使其形成一个具有触变性质的体系。我国在20世纪80年代,对高浓度的全尾矿胶结充填技术已经获得了成熟的使用技术,并且研制成功。在矿山开采中,全尾矿胶结充填技术的使用率已经达到了90%以上,对充填物料的输送质量也达到了80%以上。随着全尾矿活化搅拌机的广泛采用,我国的全尾矿胶结填充技术已经走向成熟。
膏体充填
对于膏体充填法的研究领域,我国还不是很完善,相对与其他充填技术的研究,还属于初级阶段,缺少这方面高素质的研究人员。膏体充填受到搅拌的质量包括从颗粒的成分、水分的含量和密度及搅拌方式等因素的影响,从整体上说, 膏体充填技术比上述两种充填法要复杂,无论是在物料的准备上,还是网管的分布,以及操作和管理流程来看,都相对比较复杂,这也是一种高技术含量的新充填技术,较传统的充填技术和操作,都先进很多。因此,对于膏体充填法的应用,需要一批高素质的专业人员,通过不断深入的研究,才能使膏体充填技术在我国广泛发展起来。
选择充填技术的基本原则
在进行充填技术的选择时,需要以矿山的自然条件作为基础,根据充填技术的特点进行选择,需要遵循以下几个原则。
(1)以保证安全生产作为基本原则。在充填技术的选择上,应当能够实现最大限度地控制地压,防止岩爆事故的发生,因此,在选择充填技术时,应当对地压和采矿方法等因素进行多方面考虑,根据此,胶结充填技术为首选的充填系统。
(2)保证充填量能够满足开采的需要。矿山进行开采之前,需要对其矿量进行设计,来决定充填量的大小;根据充填量的大小选择合适的充填系统。在常用的充填系统之中,水力充填的充填能力最强。如果充填量不能保证开采矿山时的采充平衡,则容易发生采充失调的现象,容易发生事故。
(3)在选择充填技术时,对系统的操作力求轻松简洁,方便物料的配比以及控制,同时也方便人员的操作。
(4)费用降到最低原则。在进行充填系统的建设中,有的项目其基建费用不高,但是经营费用却很高;有的项目基建费用高,但是经营费用却很低。因此,在进行充填系统的选择时,可以合理地对每项技术进行分析,然后取其最优的搭配。如果矿山尾矿的废弃砂石比较多时,则可以选择利用废弃的尾矿砂石进行胶结充填。
(5)保证系统能够正常运行。在充填系统进行工作时,要能够保证其故障率低,能够稳定地运行。当系统出现故障时,能够迅速进行修复。在矿山开采中,我们一般采用国产的设备,这样在维修和人员的培训方面,都比选择国外的设备方便得多。同时,为了保证系统不间断的运行,通常需要准备一套备用的系统,需要操作人员对系统的使用及维修技术进行了解,以确保充填系统的稳定运行。
(6)遵循保护环境的原则。在进行充填系统的设计和选择时,应当考虑到其对于环境产生的污染问题,对尾砂、煤灰等废弃物进行充分的回收再利用,在减少充填费用的同时,也能够减少对环境的污染,促进我国经济和环境的可持续发展。
充填技术的发展前景展望
我国是一个矿产资源储备量大,消耗量也大的国家,在进行开矿时,不可避免要造成对环境和地表的破坏,这在增加了矿产开采成本的同时,对环境造成污染,还容易出现安全隐患。因此,我们提出了尾矿矸石充填技术,也就是我们通常所说的绿色充填技术。采空区充填技术能够减少对地表环境的破坏,减少废料的排放。由于在进行开采的同时,会形成大量的采空区,导致采空区的顶板和矿柱发生变形或者移动,造成安全隐患。采用矸石进行充填,使矸石不再上井,在解决了矸石对耕地和环境造成的污染的同时,减少了煤柱的留设,大大提高的资源的回收率。该技术将是未来矿山开采企业所广泛采用的一种充填技术,或可得到大范围的推广。
通过对各种充填技术的研究,目前我国充填技术的发展前景归纳为以下几点。第一,继续对高效的自动化充填设备进行研制,提高充填作业的机械化,推进充填技术的发展,全面实现充填系统的自动化;第二,加强对膏体充填技术的学习和研制,使盘区进路机械化充填采矿法中进路充填接顶的问题得到解决,全面提高采矿的效率;第三,继续进行对胶结充填材料的研制,使用废料进行充填,降低充填成本的同时,达到保护环境的目的;第四,对环境污染最小的胶结充填技术将是未来一段时间内充填技术的主导力量。
作者单位:中国恩菲工程技术有限公司
目前常用的几种充填系统水力充填
水力充填系统的原理是将固体的物料制作成为浆体或者膏体,通过对其施加外力,进行输送,输送的距离近的可到几十米,远的可到数万米,该充填系统的特点在于成本低,输送效率高,而且不受地形和季节的影响,不会对环境造成影响。在近20年来,在水力充填系统的研制和使用方面,我国已经研发出高浓度浆料管道的自流输送工艺,达到了国际先进水平。
胶结充填
胶结充填系统是将尾矿作为物料所采用的胶结充填方式,在矿山开采过程中,得到了广泛的应用。将尾矿胶结作为充填物料,主要是利用其颗粒含量多,会增加胶结表面积的特点,使其形成一个具有触变性质的体系。我国在20世纪80年代,对高浓度的全尾矿胶结充填技术已经获得了成熟的使用技术,并且研制成功。在矿山开采中,全尾矿胶结充填技术的使用率已经达到了90%以上,对充填物料的输送质量也达到了80%以上。随着全尾矿活化搅拌机的广泛采用,我国的全尾矿胶结填充技术已经走向成熟。
膏体充填
对于膏体充填法的研究领域,我国还不是很完善,相对与其他充填技术的研究,还属于初级阶段,缺少这方面高素质的研究人员。膏体充填受到搅拌的质量包括从颗粒的成分、水分的含量和密度及搅拌方式等因素的影响,从整体上说, 膏体充填技术比上述两种充填法要复杂,无论是在物料的准备上,还是网管的分布,以及操作和管理流程来看,都相对比较复杂,这也是一种高技术含量的新充填技术,较传统的充填技术和操作,都先进很多。因此,对于膏体充填法的应用,需要一批高素质的专业人员,通过不断深入的研究,才能使膏体充填技术在我国广泛发展起来。
选择充填技术的基本原则
在进行充填技术的选择时,需要以矿山的自然条件作为基础,根据充填技术的特点进行选择,需要遵循以下几个原则。
(1)以保证安全生产作为基本原则。在充填技术的选择上,应当能够实现最大限度地控制地压,防止岩爆事故的发生,因此,在选择充填技术时,应当对地压和采矿方法等因素进行多方面考虑,根据此,胶结充填技术为首选的充填系统。
(2)保证充填量能够满足开采的需要。矿山进行开采之前,需要对其矿量进行设计,来决定充填量的大小;根据充填量的大小选择合适的充填系统。在常用的充填系统之中,水力充填的充填能力最强。如果充填量不能保证开采矿山时的采充平衡,则容易发生采充失调的现象,容易发生事故。
(3)在选择充填技术时,对系统的操作力求轻松简洁,方便物料的配比以及控制,同时也方便人员的操作。
(4)费用降到最低原则。在进行充填系统的建设中,有的项目其基建费用不高,但是经营费用却很高;有的项目基建费用高,但是经营费用却很低。因此,在进行充填系统的选择时,可以合理地对每项技术进行分析,然后取其最优的搭配。如果矿山尾矿的废弃砂石比较多时,则可以选择利用废弃的尾矿砂石进行胶结充填。
(5)保证系统能够正常运行。在充填系统进行工作时,要能够保证其故障率低,能够稳定地运行。当系统出现故障时,能够迅速进行修复。在矿山开采中,我们一般采用国产的设备,这样在维修和人员的培训方面,都比选择国外的设备方便得多。同时,为了保证系统不间断的运行,通常需要准备一套备用的系统,需要操作人员对系统的使用及维修技术进行了解,以确保充填系统的稳定运行。
(6)遵循保护环境的原则。在进行充填系统的设计和选择时,应当考虑到其对于环境产生的污染问题,对尾砂、煤灰等废弃物进行充分的回收再利用,在减少充填费用的同时,也能够减少对环境的污染,促进我国经济和环境的可持续发展。
充填技术的发展前景展望
我国是一个矿产资源储备量大,消耗量也大的国家,在进行开矿时,不可避免要造成对环境和地表的破坏,这在增加了矿产开采成本的同时,对环境造成污染,还容易出现安全隐患。因此,我们提出了尾矿矸石充填技术,也就是我们通常所说的绿色充填技术。采空区充填技术能够减少对地表环境的破坏,减少废料的排放。由于在进行开采的同时,会形成大量的采空区,导致采空区的顶板和矿柱发生变形或者移动,造成安全隐患。采用矸石进行充填,使矸石不再上井,在解决了矸石对耕地和环境造成的污染的同时,减少了煤柱的留设,大大提高的资源的回收率。该技术将是未来矿山开采企业所广泛采用的一种充填技术,或可得到大范围的推广。
通过对各种充填技术的研究,目前我国充填技术的发展前景归纳为以下几点。第一,继续对高效的自动化充填设备进行研制,提高充填作业的机械化,推进充填技术的发展,全面实现充填系统的自动化;第二,加强对膏体充填技术的学习和研制,使盘区进路机械化充填采矿法中进路充填接顶的问题得到解决,全面提高采矿的效率;第三,继续进行对胶结充填材料的研制,使用废料进行充填,降低充填成本的同时,达到保护环境的目的;第四,对环境污染最小的胶结充填技术将是未来一段时间内充填技术的主导力量。
作者单位:中国恩菲工程技术有限公司