充填采煤技術(shù)在煤層開采中的技術(shù)要點研究

王潤貴（山西靈石華苑煤業(yè)有限公司，山西 靈石 031302）

充填采煤技術(shù)在煤層開采中的技術(shù)要點研究

王潤貴
（山西靈石華苑煤業(yè)有限公司，山西 靈石 031302）

摘 要：本文主要對膏體物質(zhì)充填采煤技術(shù)、矸石充填采煤技術(shù)以及高水材料性質(zhì)的充填采煤技術(shù)三種充填技術(shù)進(jìn)行技術(shù)要點研究，希望可以為采煤單位提供一些技術(shù)借鑒，以提升煤炭開采工作的效率與質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：充填采煤技術(shù)；煤層開采；技術(shù)要點；研究

煤炭開采過程中沒有經(jīng)過科學(xué)系統(tǒng)的規(guī)劃，粗放式的開采導(dǎo)致了開采過程中的種種不安全因素的出現(xiàn)。因此有必要對煤炭開采技術(shù)要點進(jìn)行系統(tǒng)全面研究，不斷提升煤炭開采質(zhì)量，促進(jìn)資源的科學(xué)合理利用，保證采煤業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1 煤層開采中主要使用的充填采煤技術(shù)

在煤炭資源開采過程中會產(chǎn)生大量的廢棄物質(zhì)，而且會對巖層形成一定的破壞，據(jù)資料統(tǒng)計，我國現(xiàn)在每年因煤炭開采而產(chǎn)生的黃土、煤矸石等固體廢棄物可達(dá)4.5億噸，大量的固體廢棄物堆積在礦井周圍不僅會占用較大面積的耕地，還會造成生態(tài)環(huán)境的污染破壞。因此如何處理固體廢棄物質(zhì)便成為煤炭開采行業(yè)面臨的重要問題。充填采煤技術(shù)可以實現(xiàn)對固體廢棄物的科學(xué)處理，采用充填礦井的方式還可以保護(hù)礦區(qū)的巖層穩(wěn)定，避免各種人為的地質(zhì)災(zāi)害，保護(hù)了礦區(qū)周邊的自然生態(tài)環(huán)境，真正達(dá)到了環(huán)保、綠色、科學(xué)、經(jīng)濟(jì)的煤炭開采效果。煤層開采充填技術(shù)主要是將煤礦礦井周邊區(qū)域的固體廢棄物進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚砗髮﹂_挖后的煤層進(jìn)行充填。煤礦礦井充填在剛出現(xiàn)時采用直接充填的方式，但不能達(dá)到較好的充填效果，因此發(fā)展出許多先進(jìn)的充填方式，我國由于煤炭開采技術(shù)因素的限制以及開采條件與環(huán)境的制約，充填采煤技術(shù)發(fā)展并不完善。目前主要的充填采煤技術(shù)有膏體物質(zhì)充填采煤技術(shù)、煤矸石充填采煤技術(shù)和高水材料性質(zhì)的充填采煤技術(shù)。

1.1 膏體物質(zhì)充填采煤技術(shù)

膏體物質(zhì)充填技術(shù)首先對煤礦各種固體廢棄物質(zhì)進(jìn)行科學(xué)加工處理，主要是對黃土、煤矸石、泥沙等按照一定的配比方式與膏狀物質(zhì)結(jié)合在一起，保證混合物質(zhì)呈現(xiàn)出牙膏狀態(tài)。填充物調(diào)制好以后，在重力以及機(jī)械壓力的作用下使其充分關(guān)灌注到礦井中去，主要采用的機(jī)械設(shè)備為重力充填泵等。膏狀粘稠物充填作業(yè)一般是在原來的采煤作業(yè)區(qū)域內(nèi)，因為煤礦本身存在的限制性條件，需要對充填物質(zhì)進(jìn)行一定的實驗考察，保證它能夠發(fā)揮充填作用時才可進(jìn)行實際操作。在技術(shù)實施過程中可以發(fā)現(xiàn)，膏體物質(zhì)對煤礦采空區(qū)域的充填具有良好的流動性，而且能夠保證充填的充分性，膏體充填物質(zhì)在凝固后具有較高的強(qiáng)度，因此對礦區(qū)巖層的穩(wěn)定性具有較大的保障作用，可以有效避免巖層滑動以及地面塌陷等狀況。膏體物質(zhì)充填采煤技術(shù)往往需要投入較大的資金，較高的經(jīng)濟(jì)投入使膏體物質(zhì)充填技術(shù)在采煤過程中的運(yùn)用得到了較大的限制。

1.2 煤矸石充填采煤技術(shù)

煤矸石主要產(chǎn)生于煤炭開采的過程，煤矸石充填技術(shù)就地取材，主要通過重力、風(fēng)力以及其他形式的外力作用將煤矸石等其他固體廢棄物輸送至采空礦井中進(jìn)行充填。煤矸石充填采煤技術(shù)主要有機(jī)械化充填、人工手動充填以及自溜充填三種形式。機(jī)械化充填技術(shù)包括一般性機(jī)械化充填與綜合性機(jī)械化充填。一般性機(jī)械化充填技術(shù)首先需要對采空礦井周邊情況進(jìn)行考察，采用煤矸石拋擲機(jī)械向采空區(qū)域進(jìn)行填充。一般性機(jī)械化煤矸石填充主要應(yīng)用于煤層較淺、規(guī)模較小的煤礦地區(qū)，技術(shù)簡單成本低廉，具有較高的適用性。綜合性的機(jī)械煤矸石充填技術(shù)主要運(yùn)用于大型綜合性機(jī)械化采煤技術(shù)的礦區(qū)，該項充填技術(shù)往往將多種充填工藝相結(jié)合，操作比較復(fù)雜，技術(shù)要求高，成本消耗也比較大。人工手動充填主要由工人進(jìn)行充填操作，效率較低，質(zhì)量很難保證。自溜充填技術(shù)在操作過程中會受到不穩(wěn)定源動力輸送的影響，不適合在煤礦生產(chǎn)條件較為惡劣的環(huán)境下使用，必須在較為優(yōu)越的工作環(huán)境中使用。

1.3 高水材料性質(zhì)的充填采煤技術(shù)

高水材料性質(zhì)的充填采煤技術(shù)一種通過向充填物質(zhì)中加入具有高水速的凝結(jié)材料來提高充填物質(zhì)的性能，以保障充填效果的一種技術(shù)形式。在礦井充填物質(zhì)的處理過程中使用大量的水資源會減少固體物質(zhì)的使用，會造成充填過程中各種固體物質(zhì)的浪費(fèi)，通過加入適當(dāng)?shù)母咚牧峡梢员苊夤腆w材料的過度浪費(fèi)，減少高科技設(shè)備的使用頻率，節(jié)約充填技術(shù)的成本，達(dá)到很好的環(huán)境保護(hù)的效果。但是具有高水性質(zhì)的充填材料抗風(fēng)化性以及耐高溫性較差，因此在長期使用的過程中，會使礦井中的填充物質(zhì)性質(zhì)逐漸發(fā)生改變，很難保證長久的充填效果。但通過高水材料的科技研發(fā)可以適當(dāng)做出性能的改進(jìn)與完善，提高其充填質(zhì)量。

2 綜合機(jī)械化的固體充填礦井采煤技術(shù)要點分析

綜合機(jī)械化的固體充填技術(shù)對技術(shù)人員有較高的要求。技術(shù)人員在充填過程中應(yīng)當(dāng)對充填通道的設(shè)計、充填空間的限制進(jìn)行科學(xué)評定，并對充填過程中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)測，制定好處理各項事故的措施。經(jīng)過科學(xué)試驗以及實際操作經(jīng)驗，可以通過以下幾種方式避免或解決綜合機(jī)械化固體充填礦井技術(shù)中遇到的問題。

2.1 水平短梁的應(yīng)用

采用水平短梁代替一些常規(guī)綜合性采煤液壓支架所需的掩護(hù)斜梁，直接采用固體充填物灌注技術(shù)將固體充填物灌注到水平短梁所掩護(hù)的空間之內(nèi)，避免了固體充填物與煤礦礦井采空區(qū)域的直接接觸，這樣便可解決由充填空間限制產(chǎn)生的充填技術(shù)問題。

2.2 帶式輸送機(jī)的應(yīng)用

帶式輸送機(jī)可以保證固體充填物可以處在連續(xù)不斷的運(yùn)送狀態(tài)。在操作時，將已經(jīng)按照科學(xué)比例配制好的固體充填物質(zhì)運(yùn)送至充填機(jī)中，充填機(jī)所處位置是在充填機(jī)械所掩護(hù)的短梁之下，帶式輸送機(jī)可有效維護(hù)固體充填物的連續(xù)輸送，能夠保證固體充填物質(zhì)不發(fā)生堵塞問題，因此直接解決了通道設(shè)計中的故障問題。

2.3 輔助動力機(jī)的應(yīng)用

充填過程中所使用的固體充填物因為受到重力作用會從刮板式的充填機(jī)開口中垂直落進(jìn)用于掩護(hù)短梁而設(shè)置的掩護(hù)空間中，這樣會為充填工作帶來較大的麻煩。通過輔助動力機(jī)的壓力作用可以實現(xiàn)充填固體在采空區(qū)域的充分壓實，防止固體充填物質(zhì)的垂直落下，進(jìn)而保證煤研石等一些固體填充物具備良好的密實性能，為充填后的煤礦的采空區(qū)域提供了優(yōu)良的采煤環(huán)境。

結(jié)語

充填采煤技術(shù)在煤層開采中主要發(fā)揮保護(hù)巖層，維護(hù)礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的作用。充填采煤技術(shù)多種多樣，在實際操作中，采煤技術(shù)工作人員需要充分考慮礦區(qū)實際情況進(jìn)行充填方式的選擇實施，努力對充填技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新改造，不斷提升煤炭開采工作質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]程懇.充填采煤技術(shù)在煤層開采中的技術(shù)要點研究[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2014，10（03）：12.

中圖分類號：TD823

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A