充填采煤技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展探討

楊同和

摘? 要：本文在對發(fā)展充填采煤技術(shù)的重要意義進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)探討了高水材料充填技術(shù)、矸石充填技術(shù)以及部分充填采煤技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，并以此作為基礎(chǔ)，對充填采煤技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行了探討，希望能為充填采煤技術(shù)的發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：充填采煤;矸石充填;高水材料充填

一、發(fā)展充填采煤技術(shù)的重要意義

（一）合理解決傳統(tǒng)充填材料的供需問題。因?yàn)槊旱V采掘作業(yè)過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢棄物相對較少，完全填補(bǔ)采空區(qū)難以實(shí)現(xiàn)。因此，傳統(tǒng)采煤作業(yè)過程中，充填作業(yè)不但會增加煤礦公司增加充填材料的成本，而且供需難度也較大。通過利用充填采煤技術(shù)可以高效的利用固體廢棄物對采空區(qū)進(jìn)行充填，在保證生產(chǎn)安全的同時(shí)，降低了生產(chǎn)成本。

（二）保持采礦—充填的基本循環(huán)。在整個(gè)采煤作業(yè)過程中，礦產(chǎn)資源的開采和充填作業(yè)是相輔相成的，在持續(xù)的開采過程中需要進(jìn)行不斷的充填，需要兩者相互配合完成整個(gè)生產(chǎn)過程。但是，部分煤礦公司在開采作業(yè)過程中往往將管理和生產(chǎn)的重點(diǎn)置于煤礦的開采層面，導(dǎo)致當(dāng)前煤礦的開采實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，而不重視充填技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。而通過發(fā)展充填采煤技術(shù)能夠有效的平衡開采—充填的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，使得整個(gè)煤礦生產(chǎn)與采掘行業(yè)能夠得到持續(xù)發(fā)展[1]。

二、充填采煤技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

（一）高水材料充填技術(shù)。高水材料充填技術(shù)是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛，最受歡迎的一種充填采煤技術(shù)。其中，所使用的高水材料主要成分是高鋁水泥、速凝劑、石膏，水，生石灰、懸浮劑以及解凝劑等，混合構(gòu)成了一種液體凝膠類材料。配比形成的高水材料不但流動性極佳，而且能夠快速凝固、強(qiáng)度增加巡視，從而達(dá)到有效的固水目的，保證水占比較大的液體類充填材料能夠在短時(shí)間內(nèi)凝固成為高強(qiáng)度的固體。由于高水類材料中水的占比較大，這就降低了材料對固體類城府的需求，從而解決了煤礦生產(chǎn)現(xiàn)場缺少固體填充材料的問題，能夠保證充填開采技術(shù)得以實(shí)施，降低了生產(chǎn)成本。同時(shí)，使用高水材料進(jìn)行充填作業(yè)的系統(tǒng)相對較為簡單，對設(shè)備的相關(guān)要求較低，總的投入成本較低，從而解決資金方面的問題。但是，高水材料充填作業(yè)技術(shù)的一個(gè)重大缺陷就是其抗風(fēng)化和抗高溫的能力較差，而且時(shí)間長后容易發(fā)生化學(xué)變化，從而造成固化后材料不能長期穩(wěn)定的問題。

（二）矸石充填技術(shù)。該種充填采煤技術(shù)主要是通過應(yīng)用重力、風(fēng)力、機(jī)械等相關(guān)的外力將矸石引入到已經(jīng)采空的區(qū)域進(jìn)行采掘作業(yè)。按照煤礦生產(chǎn)的具體情況，不同充填部位所需要的充填類材料包括矸石、砂、隨時(shí)和粉煤灰等，并加入少量的膠結(jié)料、添加劑等。根據(jù)采空區(qū)域所應(yīng)用的外力的方式不同，矸石充填采煤方式主要包括人工充填、自溜充填、風(fēng)力充填和機(jī)械充填等幾種形式[2]。 在上述類型中，人工矸石充填采煤方法因?yàn)樾瘦^低，且需要耗費(fèi)大量的勞動力，在實(shí)際的生產(chǎn)過程中一般較少使用。

（三）部分充填技術(shù)。（1） 改變充填物的構(gòu)成。對于部分存在開采需求的采空區(qū)，改變充填物的構(gòu)成組分，從而加強(qiáng)煤層膠體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，保證實(shí)現(xiàn)全面的充填。在實(shí)際的施工過程中，主要遵循的原則包括：對于采空區(qū)域關(guān)鍵層面的部分跨距存在改善要求和采空區(qū)寬度變動的部分，需要進(jìn)行對應(yīng)的充填;關(guān)注對煤柱開采空間的適當(dāng)預(yù)留;定期做好煤炭關(guān)鍵層的維護(hù);加強(qiáng)地面的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)地表的沉陷。（2） 冒落區(qū)的注漿充填。所謂的冒落區(qū)注漿充填就是指在沒有壓實(shí)的采空區(qū)冒落矸石之間存在的空隙中注入漿液進(jìn)行充填，從而與矸石一起共同支撐上層的巖石覆蓋層，從而達(dá)到穩(wěn)定采空區(qū)的目的。

三、充填采煤技術(shù)的發(fā)展趨勢分析

（一）因地制宜，適當(dāng)進(jìn)行采礦工藝的創(chuàng)新。在發(fā)展充填采礦技術(shù)的過程中，應(yīng)該結(jié)合具體礦山的特點(diǎn)以及礦床的開采技術(shù)條件，將相關(guān)的采礦技術(shù)結(jié)合起來，形成新的采礦方法。例如，對于礦床緩傾斜極薄的礦脈開采作業(yè)過程中，就可以使用礦巖分掘，廢石拋擲充填采空區(qū)域的方法。而對于礦脈厚、大，且礦巖相對穩(wěn)定時(shí)，則可以使用淺孔、中深孔鉆機(jī)進(jìn)行采掘作業(yè)，從而提高落礦的效率。在采空之后，則使用尾砂、塊石等膠結(jié)起來，或者使用高水材料進(jìn)行充填，在降低充填成本的同時(shí)，提高作業(yè)效率。

（二）研發(fā)新型低成本、高強(qiáng)度的充填材料。高水充填材料的一個(gè)重要優(yōu)勢就是能夠?qū)⑽采叭坷闷饋?，從而避免了井下環(huán)境污染，同時(shí)節(jié)約排水成本。另外，充填材料能夠通過低濃度的方式進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸送，保證充填效率。但是，在使用的過程中存在著不穩(wěn)定的問題，容易出現(xiàn)風(fēng)化、強(qiáng)度降低的問題，且材料成本依然相對較高。因此，可以開展新型的低成本、高強(qiáng)度充填材料研發(fā)工作，實(shí)現(xiàn)相關(guān)方面的突破。

（三）其他改進(jìn)和發(fā)展方向。根據(jù)當(dāng)前充填采煤技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及瓶頸，應(yīng)該對充填材料進(jìn)行改善，減少充填固化的時(shí)間，例如可以使用氣體作為充填材料，提高充填材料固化初期的強(qiáng)度;同時(shí)，還要對充填量進(jìn)行合理控制，通過付費(fèi)充填的方式進(jìn)行作業(yè);使用充填作業(yè)的方式讓充填作業(yè)更加規(guī)范，并使用采充分離的作業(yè)方式。

參考文獻(xiàn)：

[1] 郭樹貴. 充填采煤技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 技術(shù)與市場， 2014（9）.

[2] 李白碧. 我國煤礦充填開采技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 低碳世界， 2013（14）.