淺析充填開采技術在煤礦開發(fā)中的應用

摘 要：對于煤礦開發(fā)而言，應用充填開采技術，可實現(xiàn)深部開采，提高回采率，為煤礦開采安全、綠色環(huán)保提供切實有力保障。文章通過闡述充填開采技術，對充填開采技術在煤礦開發(fā)中的實踐應用進行探討，旨在為如何促進我國煤礦事業(yè)有序健康發(fā)展提供一些思路。

關鍵詞：煤礦開發(fā)；充填開采技術；應用

引言

長期開采煤礦一方面會對巖層帶來破壞，一方面會引發(fā)巖層移動、地表沉陷等現(xiàn)象?，F(xiàn)如今，煤礦開采技術不斷推陳出新，伴隨人們對資源合理開發(fā)利用的越來越關注，從而對采礦技術提供了更為嚴苛的要求[1]。煤礦充填開采技術不僅有著貧化率率的優(yōu)點，還有著回收率高的特征。由此可見，對充填開采技術在煤礦開發(fā)中的應用開展研究，有著十分重要的現(xiàn)實意義。

1 充填開采技術概述

1.1 充填開采技術

充填開采技術是一項人工支護采礦技術，指的是伴隨煤礦開采的逐步深入，將充填料送往采空區(qū)，開展好采空區(qū)防護工作，一方面起到控制圍巖崩落、地表移動的作用，一方面達到提高回采率的目的。充填開采技術在深部開采、不穩(wěn)定圍巖礦區(qū)開采中的應用，現(xiàn)已收獲了十分可觀的成效。

依據(jù)充填材料差異，對充填開采技術開展劃分：（1）干式充填開采技術，通常是將采掘出的廢石、碎石用以填料，經(jīng)破碎處理后傳輸至采空區(qū)。該項技術的應用，要求依據(jù)由下而上的順序開展分層回采，結合回采具體精度開展充填，為后續(xù)向上采礦奠定有力基礎。干式充填開采技術在高價值礦石、缺水或者水量過多的礦山以及不穩(wěn)定礦體中的應用，可收獲良好的應用成效；（2）水力充填開采技術，該項技術應用的填料多以爐渣、碎石等為主，依托輸水管道，借助水的動力，將填料傳輸至采空區(qū)，經(jīng)脫水處理后便可生成充填體。該項技術有著十分強的適用性，同時充填物具備較強的抗壓水平，可有效防止圍巖移動，實現(xiàn)對礦山壓力的有效控制；（3）膠結充填開采技術，該項技術應用的填料多以爐渣、砂石、尾砂等為主，經(jīng)由科學配比調(diào)制，獲得漿狀膠結物，等到起凝固后，將填料傳輸至采空區(qū)開展充填。該項充填開采技術有著操作簡便的特征，且充填物存在一定微膨脹性，強度增長迅速，相較于前兩種充填開采技術，在成本、環(huán)境保護等方面具備一定應用優(yōu)勢[2]。

1.2 充填開采技術應用優(yōu)勢

充填開采技術在煤礦開發(fā)中的應用有著諸多應用優(yōu)勢，具體表現(xiàn)為：（1）可實現(xiàn)對礦區(qū)地壓的有效控制，控制圍巖崩落、地表移動，防止引發(fā)地表沉陷、塌方等安全事故，為煤礦開發(fā)提供安全保障；（2）可改善礦石回采率，起到對礦床的保護作用，縮減火宅安全事故的引發(fā)；（3）可有效減輕作業(yè)人員工作量，縮減作業(yè)成本，確保生產(chǎn)安全；（4）可促進采礦區(qū)巖石應力趨向于平衡，改善深部開采效率。

2 充填開采技術在煤礦開發(fā)中的實踐應用

全面煤礦開發(fā)在時代發(fā)展新形勢下，要緊隨社會發(fā)展腳步，強化改革創(chuàng)新，在先進理念、成功發(fā)展經(jīng)驗的支持下逐步強化充填開采技術在煤礦開發(fā)中的科學合理應用，如何進一步促進煤礦開發(fā)工作的有序開展可以從以下相關內(nèi)容著手：

2.1 固體物充填開采技術

綜合機械化固體廢棄物充填、采煤一體化技術作為一項我國擁有充分獨立知識產(chǎn)權的新型固體充填采煤技術，近年來，一系列應用實踐證明，該項充填開采技術研究成果總體理論、技術水平已達到世界領先水平。

2.1.1 充填材料。固體物充填開采技術充填材料以煤矸石、固體廢料等為主，另外還會加入黃土、煤灰等材料，經(jīng)由礦區(qū)采掘矸石采用充填置換開采技術，依托該種方式，可使煤矸石達成井下處理，進一步實現(xiàn)煤矸石不上井的目的。

2.1.2 長壁綜采固體物充填開采技術。通過對各種單一固體廢棄物，諸如黃土、煤灰、地面矸石等，或者集中充填物采取合理的比例開展調(diào)制后，依托大垂深投料系統(tǒng)、煤礦運輸系統(tǒng)，然后借助懸掛于充填架尾梁處的充填開采傳輸設備，使充填料朝長壁工作面開展充填，并采取夯實機開展夯實處理，進一步達到對煤礦資源進行置換的目的。如此一來，一方面可使三下壓煤問題得到有效解決，一方面可促進地表沉陷、覆巖運動得以被有效控制。

2.2 超高水充填開采技術

2.2.1 充填材料。ZKD型高水速凝材料是一種十分理想的充填材料，作為一種新型充填材料，其組成成分包括A料、B料以及A-A、B-B添加劑等。ZKD型高水速凝材料具備良好的產(chǎn)水量，最高能夠超過95%，基于此，固體粉料的應用劑量可實現(xiàn)極大水平降低[3]。超高水充填開采技術一方面有著操作便捷的應用優(yōu)勢，一方面占地面積較少，可于煤礦井下對充填泵送系統(tǒng)開展建設。

2.2.2 充填工藝。充填工藝對應實行的方式主要包括水力泵送、掛包充填，該種充填工藝系統(tǒng)相較于其他系統(tǒng)操作更簡便，且不論是初期資金還是總體資金，都無需過高的投入。介于充填材料的流動性特點，對于仰斜開采而言，僅需管路，泵送、攪拌等裝置便可構筑起完備的充填系統(tǒng)；對于俯斜、水平開采而言，工作效率會出現(xiàn)一定程度下降情況，一般而言，產(chǎn)量在5000～10000t/月范圍，現(xiàn)階段，在綜采機械化充填中還尚未收獲可觀的成效。

2.3 膏體充填開采技術

伴隨綠色生態(tài)理念的逐步深入，對于煤礦綠色開發(fā)而言，固體廢棄物膏體充填扮演著越來越重要的角色，作為一種對粉煤灰、煤矸石、劣質(zhì)土等固體廢棄物開展混合調(diào)配的膏狀漿體，其有著無需脫水、不存在臨界流速的特征，是基于泵壓或者重力作用，依托管道朝回采工作面開展傳輸，對采空區(qū)開展充填的一項綠色開采技術。對于膏體充填開采技術而言，可將其劃分成膠結膏體充填開采技術、非膠結膏體充填開采技術，該項技術有著極高的采出率，且在生態(tài)環(huán)境、安全性方面具備一定的優(yōu)勢，近年來，其在眾多礦井中得到推廣，且大都應用于炮采工作面。

2.3.1 充填材料。膏體充填開采技術充填材料多以煤矸石、粉煤灰、水泥、減水劑為主，產(chǎn)生的膠結充填體具備相對高的濃度及相對強的流動性，進而呈現(xiàn)為膏體狀態(tài)。

2.3.2 充填工藝。經(jīng)破碎處理后的煤矸石作為充填的骨料，通用硅酸鹽水泥作為充填膠凝材料，粉煤灰、減水劑則作為管道傳輸?shù)男阅軆?yōu)化劑。各項材料置入攪拌桶中應當添加相應的水，再開展高速攪拌，進一步產(chǎn)生高濃度的漿體，經(jīng)由充填鉆孔、管道自流傳輸至采空區(qū)，開展充填工作。

3 結束語

總而言之，充填開采技術既能夠達成對煤礦開采深陷情況的有效控制，促進煤炭資源充分回收，強化對土地資源的保護；還能夠?qū)γ旱V井下廢棄物進行有效處理，降低其對生態(tài)自然的危害，十分貼近當今社會提倡綠色經(jīng)濟發(fā)展理念，具備十分可觀的發(fā)展前景。鑒于此，相關人員務必要不斷鉆研研究、總結經(jīng)驗，清楚認識充填開采技術內(nèi)涵及應用優(yōu)勢，結合煤礦開采實際情況、實際需求，強化充填開采技術在煤礦開發(fā)中的科學合理應用，積極推動我國煤礦產(chǎn)業(yè)的綠色健康發(fā)展。

參考文獻

[1]郭惟嘉，張新國，史俊偉，等.煤礦充填法開采技術研究現(xiàn)狀及應用前景[J].山東科技大學學報（自然科學版），2010，29（04）：24-29.

[2]邢繼亮，楊寶貴，李永亮，等.煤礦充填開采技術的發(fā)展方向探討[J].煤礦安全，2013，44（12）：189-191.

[3]鄭登棟.淺析充填采礦技術在煤礦開采中的應用[J].江西建材，2016（18）：218.

作者簡介：高潔（1990，5-），女，漢族，新疆庫爾勒人，本科，巴音郭楞職業(yè)技術學院，冶金與資源學院，助教，研究方向：煤礦開采技術。