现代煤矿开采充填技术的发展

陈建峰

摘要：煤矿开采充填技术推进了煤矿开采业的发展，这一技术对于开采煤矿造成的地面环境破坏有了一定的保护，随着科技技术的进步，煤矿开采充填技术也得到了极大地提高与发展，就现代煤矿开采填充技术的发展作以研究。

关键词：煤矿开采；充填技术；发展

导言

煤矿开采对环境造成的影响是多方面的，最直接的就是地表植被及建筑物的破坏。随着地面环境问题的日益突出，人们环境保护意识的增加，技术的发展为地面环境的保护工作提供了有利的支撑。采充填技术的特点就在于能更加有效的回收煤炭资源，减少资源浪费，保护地面设施及环境。

1技术目前应用的现状

1.1膏体充填技术

膏体技术优势在于填充材料呈现出将浆状体，在低流速情况下也可以有效泵送到目的地，而填充的效率则有了相应的提升。鉴于其自身存在的优点，首先在金属矿山中应用，而在煤矿行业应用的范围较小，处于发展的阶段。

1.2水砂充填长臂法

在煤矿行业应用，填充材料有煤矸石，河砂，粉煤灰。其中水砂的应用范围十分广阔。将水砂应用于填充材料中，下沉系数较小，填充效果好，应用较少。

1.3离层注浆

该方法是在借鉴外国经验的基础上诞生的，试验成功后在煤矿中获得了应用，经过不断改进与创新，其应用的范围逐渐扩大，技术也逐渐成熟。

1.4超高水材料填充

该技术中常见材料是高水速凝材料。其优势在于高达95%掺水量，填充物数量可以有效减少。由于含有大量的水分，填充物流动性非常强，采用泵送方法就能实现填充效果。

1.5井下矸石原生态充填法

井下矸石原生态充填法，就是利用井下煤矸分离系统，将井下采掘工作面中分离出的矸石，利用运输皮带运至采煤工作面，直接重填至采空区，既减少了矸石上井，解决了矸石存储问题，又提高了煤质，解决了“三下”压煤对地面设施的影响，增加了可采量，井下矸石原生态充填法是目前应用比较广泛、经济的充填方法。

2现代煤矿填充技术的应用分类

从大的方面来说可以分为两个类别。一是减沉充填开采，二是其它充填技术。对于前者而言又可以进一步细分为全采部分填充与全部填充。全部填充开采是在采出煤后即对采空区域充填，此时顶板还未冒落。填充物体积范围与采煤量基本一致。对于上层深陷的控制则主要是依靠填充体来支撑。该方法的优点体现在出采高，在某些特殊条件下，如避免对地表造成破坏，具有出色的表现。采用该方法又可以进一步细分，细分的方法是依据输送方式与填充材料。一是利用矿车或者是胶带输送井下固体废物。二是利用其它材料制成胶结性质的材料进行填充。利用第一种方法，实现了就地取材，能够减少地表污染。第二种方法，主要是泵送膏体填充，或者是浓度较高的胶结材料。对于全采部分填充，与全部填充相比，其填充范围与填充量只占到了整体采量的一部分。填充区域是冒落或者是离层区。对于沉降控制依靠的是煤柱，填充体及其它结构共同作用。而全部充填区域则主要是采空区。部分充填技术应用的关键就在于把握采动岩层移动规律。技术在运用过程中研究人员在总结经验的基础上提出了许多新的方法。如较高浓度的胶结材料填充。此种方法中填充材料选用是粉煤灰，胶结材料，水，煤矸石。实施过程是先将煤矸石破碎，之后将其它材料依据相应比例进行混合，在搅拌均匀的情况下泵送至需要填充区域。整体的工艺可以分为四个系统。分别是矸石破碎，配比搅拌，管道泵送，井下填充。巷头迎头抛矸机胶带填充。该技术也可以简单的称之为充填巷采。其目的在于减少对矿井环境的污染，达到节能减排的目标。采用该方法，工艺流程设计需要结合到矿井实际条件。矸石充填完成后，巷道回填存在的矸石空隙进行注浆充填。采空区架后刮板输送机漏矸充填。采用该方法工艺流程有两种。先采后充与边采边充。混凝土膏体材料充填。采用该技术克服了巷旁支护工作中增阻慢，初撑力低等不足。膏体的凝结速度快。采用单一走向长壁，区内后退综合机械化开采，一次采全高。其工艺流程为割煤，装、运煤，移架，充填。每次充填需要推进三个步距。

目前矿井应用比较广泛的就是井下矸石原生态充填法，它是利用采掘工作面生产时产生的矸石进行充填，通过井下煤矸分离系统，将分离出的矸石利用运输皮带运至采煤工作面，随着采煤工作的推进，同时在采空区进行矸石全面充填，大大减少了工作面顶面的下沉量，有效的保护了顶板和地面设备，由于井下矸石较多，来源经济广阔，可以直接充填至采空区，既减少了矸石上井，解决了矸石存储问题，又提高了煤质，解决了“三下”压煤对地面设施的影响，增加了回采量。

3现代煤开采技术应用策略

煤矿开采危险系数高，新技术在应用的过程中需要作全面考虑，对各项可能构成安全隐患的因素都要进行分析。开采工作首先要满足的要求就是安全。之后才是可行性。之后再将开采效率与能耗方面考虑到其中。如三下压煤式填充，当技术还不成熟时，应用成本相对较高，工艺也较为复杂。将其应用于实际开采工作，需要对工艺与规范等进行认真分析。该项技术的优势在于防水防火，矿井开采的寿命也可以有效提升。但是技术在应用过程中需要各方面提供支撑，如资金，设备，材料。其中的某些方面存在问题，就可能会地整体开采工作带来影响。主要体现在安全性与可行性方面。就完善填充技术而言需要多方面共同努力。政府在税收方面可以给予一定优惠，与此同时环保制度要完善并且有效执行。为了确保行业健康发展，需要对现有资源分布进行合理规划，科学开采，从而实现可待续发展。在技术应用方面要因地制宜，技术应用前需要对该区域实际情况了解，对该技术在其它区域应用情况作了解。在通过对多种方案进行比较从优而确定最佳开采方案。

4充填技术开采的意义

充填技术应用于煤矿开采，可以有效的减少资源的浪费与消耗，从而达到环境保护的目标，并且资源的利用效率也可以提升。填充技术应用于采煤行业间接的对社会经济发展起到了促进作用。利用传统开采工艺，资源的操利用效率低，存在巨大浪费。而在某些特殊的条件下开采，如建筑，道路设施下部开采难度大的同时效率也低。新技术的应用，开采过程中安全性有了较大提升。一些老的矿区产量得到了显著提升。充填技术可以对地下资源形成保护，尤其是水资源。开采过程中产生的废料则避免了土地占用与污染，也可以防止地表位移与变形。

结束语

充填技术在煤矿开采中应用广泛，做到合理应用充填技术，保证环境与经济平衡，为工业生产和人们的生活服务。与此同时，要保证煤矿开采人员的施工安全，为社会和企业带来最大的经济效益。

参考文献

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