煤礦開采中沉陷區(qū)的充填技術(shù)

摘 要 控制煤礦開采沉陷的部分充填開采技術(shù)對于煤礦的綠色開采具有重要的意義，也是對煤礦開采區(qū)上的建筑和生態(tài)有著重要的保護作用，掌握好各種煤礦開采沉陷的部分充填技術(shù)，是煤礦開采可持續(xù)發(fā)展的要求，也能大大地提高煤礦開采的收益，降低煤礦開采的成本。

關(guān)鍵詞 煤礦開采；沉陷；充填技術(shù)

中圖分類號 TD823 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-（2012）112-0129-01

由于煤礦開采引起了地質(zhì)沉陷從而需要對地表的建筑物進行拆遷，因為地表建筑物的拆遷所以增加了煤礦開采的成本不利于煤礦開采技術(shù)的發(fā)展。煤礦開采主要是將地下的能源開采進行利用，而開采沉陷引起建筑物拆遷需要大量的資源對拆遷的建筑物進行安置和重建，這需要大量的經(jīng)濟投入而這一經(jīng)濟投入需要從煤礦開采的收益中提取從而增加了煤礦開采的成本。如何保護地表的建筑物不受損壞的情況下進行煤礦開采成為降低煤礦開采成本的關(guān)鍵。煤礦開采所帶來的地質(zhì)沉陷引起地表的生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，而生態(tài)環(huán)境遭到破壞需要長時間來恢復(fù)，并需要大量的經(jīng)濟投入，且不利于我國的可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目的。煤礦開采沉陷引起地表水的下漏使得由地表水支撐形成的生態(tài)系統(tǒng)損壞，由于煤礦開采的地質(zhì)沉陷帶來地質(zhì)環(huán)境的惡化出現(xiàn)山峰的垮塌，地層的下降對于生態(tài)破壞的影響嚴(yán)重。如何實現(xiàn)煤礦綠色化的開采是煤礦開采的關(guān)鍵，也是對可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一種支持和實踐。

1 部分充填開采技術(shù)原理對于煤礦開采的重要意義

充填開采技術(shù)在其他礦產(chǎn)資源開采技術(shù)中得到了良好的應(yīng)用，在其他的礦產(chǎn)資源的開采中將開采產(chǎn)生的廢棄物進行利用充填，不但解決了開采沉陷這一問題，也避免因為廢棄物的堆放對環(huán)境造成嚴(yán)重的不良影響。而煤礦開采也和其他礦產(chǎn)資源開采一樣也會產(chǎn)生大量的廢棄物，而煤礦開采的主要廢棄物就是矸石，煤礦開采的矸石的礦外堆放所占用的土地資源也是相當(dāng)巨大的，所以充填開采技術(shù)對于煤礦開采也有著重要的意義。

一般的充填開采技術(shù)從總體上來講可以分為部分充填開采技術(shù)和全部充填開采技術(shù)，在金屬礦產(chǎn)資源開采中一般采用的是全部充填開采技術(shù)，因為金屬礦產(chǎn)資源開采產(chǎn)生的尾料為開采的礦石量的90%以上，而煤礦開采的矸石占有量只是整個煤礦開采量的15%，如果進行全部充填開采就需要尋找其他的充填材料，而采用其他的充填原料的這樣不但增加了煤礦開采的成本，同時尋找合適的充填材料對于充填也存在重大的影響，所以在對于煤礦的開采充填技術(shù)應(yīng)該采用部分充填開采技術(shù)，部分充填開采技術(shù)也是作為煤礦綠色開采的一種重要技術(shù)?？刂泼旱V開采沉陷的部分充填技術(shù)重要就是對覆巖主關(guān)鍵層進行控制，通過對覆巖主關(guān)鍵層進行控制而控制煤礦開采沉陷。

2 控制煤礦開采沉陷部分的開采及充填技術(shù)

根據(jù)煤礦的開采環(huán)境的不同，而采取的對于控制煤礦開采沉陷的部分充填開采技術(shù)也就不同，一般來說控制煤礦開采沉陷的部分充填技術(shù)主要采用的是四種部分充填技術(shù)，也就是條帶采空區(qū)膏體充填技術(shù)、覆巖離層分區(qū)隔離注漿充填技術(shù)和條帶開采冒落區(qū)注漿充填技術(shù)。這些技術(shù)的應(yīng)用都是根據(jù)實際的情況來確定，由于實際的情況的不同采用不同的技術(shù)，也會因為實際情況而采用這些技術(shù)的綜合應(yīng)用。

2.1 房柱式采煤方法

房柱式開采是保護地面建筑的一種有效的開采技術(shù)，它所引起的地表移動與變形值大體上相當(dāng)于長壁工作面采煤的1/6～1/4，地表移動持續(xù)的時間也縮短了一半左右。很多礦區(qū)采用這種方法在大型鋼鐵廠及其他重要建筑物下進行了卓有成效的開采，也在工業(yè)及民用建筑、鐵路隧道下采用了局部的房柱式開采，均收到了預(yù)期的效果。

2.2 控制煤礦開采沉陷的條帶采空區(qū)膏體填充技術(shù)

條帶采空區(qū)膏體填充技術(shù)是指在煤層進行開采至頂板還沒有冒落的時候?qū)Σ煽諈^(qū)的部分空間采用膏體材料進行充填，通過構(gòu)筑相間的充填條帶來對覆巖進行支持，未充填的采空區(qū)的寬度大小要小于覆巖關(guān)鍵詞的初次破裂的間距，這樣才能對控制地表發(fā)生沉陷，而這之中就要注意能夠保證充填的條帶能夠長期穩(wěn)定，只有充填條帶的長期穩(wěn)定才能保證控制的有效性這種控制煤礦開采沉陷的部分充填技術(shù)主要有兩種充填模式，一種模式就是煤礦開采的時候布置成短壁的條帶開采，當(dāng)一個工作面開采完畢之后進行充填，然后到第三個工作面開采完之后進行充填，也就是相隔一個工作面進行充填，這種充填方式比較簡單；而另一種充填模式也就是長壁條帶充填開采模式，也就是在工作面進行開采完畢之后，構(gòu)筑長壁的充填條帶，這種條帶要注意對條帶之間的間距的準(zhǔn)確控制。

2.3 控制煤礦開采沉陷的覆巖離層分區(qū)隔離注漿充填技術(shù)

所謂的控制煤礦開采沉陷的覆巖離層分區(qū)隔離注漿充填技術(shù)就是通過鉆孔向在巖層移動中形成的離層空洞中填充充填材料從而對覆巖進行支撐，以此使得覆巖的移動的減緩，避免了地表的沉陷。這種控制煤礦開采沉陷的充填技術(shù)主要注重的是對覆巖離層的位置和離層量進行一個準(zhǔn)確的研究，掌握覆巖離層的動態(tài)發(fā)育規(guī)律，選擇合適的時間對覆巖離層進行充填。

覆巖離層注漿充填的最佳時機在于關(guān)鍵層的初次斷裂之前，因為在這個時候兩個關(guān)鍵層之間的離層量最大，也最適合于充填。當(dāng)關(guān)鍵層初次斷裂之后，兩個關(guān)鍵層的離層量就會變小，不利于充填。但是因為離層注漿充填的都不是固結(jié)的充填物質(zhì)，不能將離層立即充填滿，所以不能對關(guān)鍵層進行立即支持，阻止關(guān)鍵層的斷裂，由于關(guān)鍵層的斷裂也就給后續(xù)的充填工作帶來難度。所以在以往的離層注漿充填技術(shù)基礎(chǔ)上，可以采取分區(qū)隔離煤柱在關(guān)鍵詞初次斷裂之前將離層進行隔離成封閉的獨立空間，對每一個空間進行注漿充填，這樣就能有效地將離層充填滿，從而阻止關(guān)鍵層的斷裂，避免地表的沉陷。

2.4 控制煤礦開采沉陷的條帶開采冒落區(qū)注漿充填技術(shù)

由于條帶開采使得采空區(qū)和采空區(qū)上部的巖層形成了一個冒落區(qū)，冒落區(qū)失去了承載能力，將上部巖層的載荷集中向預(yù)留的煤柱之上，由于超出了煤柱的承載能力使得煤柱變形，煤柱的壓縮變形從而使得地表沉陷。而控制煤礦開采沉陷的條帶開采冒落區(qū)注漿充填技術(shù)就是對冒落層進行充填。在地表或者井下通過鉆孔的方式向條帶冒落區(qū)進行注漿充填，使得冒落區(qū)重新?lián)碛谐休d能力。這種充填技術(shù)可以縮短條帶的預(yù)設(shè)寬度從而使得煤礦的開采量的增加。

參考文獻

[1]建設(shè)嶄新徐礦再續(xù)百年輝煌[N].中國煤炭報，2012-09-26（004）.

[2]記者，董瑞杰.煤礦開采60年 地面下陷出險情[N].湖北日報，2012-09-06（011）.

[3]陳銀翠.小煤礦開采沉陷損害技術(shù)鑒定方法分析[J].淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2012，3）

作者簡介

賈光明（1980—），男，工程師，現(xiàn)為新疆庫爾勒塔什店鎮(zhèn)礦山路金川礦業(yè)公司總工程師。