對(duì)我國(guó)煤礦充填開(kāi)采技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向的探究

王強(qiáng)

摘 要：隨著國(guó)家對(duì)煤礦企業(yè)安全開(kāi)采技術(shù)和保護(hù)礦區(qū)環(huán)境的要求不斷提高，也促使了采煤技術(shù)的不斷創(chuàng)新。由于充填開(kāi)采技術(shù)是一項(xiàng)具有很多優(yōu)勢(shì)的采煤技術(shù)，所以被廣泛應(yīng)用于煤礦開(kāi)采工作。本文主要對(duì)煤礦充填開(kāi)采技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展方向進(jìn)行了分析，希望能促進(jìn)我國(guó)充填開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：煤礦企業(yè)；充填開(kāi)采技術(shù)；現(xiàn)狀；發(fā)展方向

隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，煤炭作為生產(chǎn)中主要的工業(yè)原料，必然直接對(duì)煤礦開(kāi)采充填技術(shù)提出了更高的要求。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)分析，目前，我國(guó)很多礦區(qū)建筑下壓煤占據(jù)礦區(qū)開(kāi)采煤的40%以上，嚴(yán)重制約著煤礦的生產(chǎn)和可持續(xù)性發(fā)展。充填技術(shù)是解決資源枯竭與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間矛盾的主要途徑之一，對(duì)整個(gè)煤礦開(kāi)采工作發(fā)揮著重要的作用。現(xiàn)代充填采礦技術(shù)具有“高采出率、環(huán)境好、高安全性”的基本特征，是一種新的綠色采礦技術(shù)，也是21世紀(jì)采礦技術(shù)的重要發(fā)展方向。

一、煤礦開(kāi)采充填技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

（一）充填開(kāi)采技術(shù)

充填采煤法是指用充填材料充填采煤工作面采空區(qū)的巖層控制方法。該方法具有緩和工作面支撐壓力所產(chǎn)生的礦壓、改善采場(chǎng)和巷道維護(hù)狀況等優(yōu)勢(shì)，可以有效地減少地表變形，提高采出率，保護(hù)地面水體及礦區(qū)周圍環(huán)境不被破壞。煤礦充填開(kāi)采技術(shù)經(jīng)歷了以下幾個(gè)發(fā)展階段：上世紀(jì)50年代以前，煤礦企業(yè)所使用的填充材料均為廢石，所使用的開(kāi)采工藝均為干式充填工藝；20世紀(jì)60年代開(kāi)始應(yīng)用水砂式填充工藝；20世紀(jì)60-70年代，開(kāi)始應(yīng)用尾砂膠結(jié)填充技術(shù)；20世紀(jì)80-90年代，主要應(yīng)用的是高濃度充填技術(shù)、膏體充填技術(shù)等新進(jìn)技術(shù)；21世紀(jì)，煤礦企業(yè)又研究出了密實(shí)性高、流動(dòng)性好、含水量高的超高水填充技術(shù)。

（二）現(xiàn)代煤礦常用充填技術(shù)

1、注漿膠結(jié)充填技術(shù)。（1）采空區(qū)高濃度漿液填充技術(shù)。采空區(qū)高濃度漿液填充技術(shù)是將膏狀的高固低水漿液在地面制備后，用管道輸送到井下工作面。然后在工作面推進(jìn)的過(guò)程中，同時(shí)填充采空區(qū)。利用冒落帶特性，在采空區(qū)冒落矸石之間的空隙在被壓實(shí)之前，在離層內(nèi)注入高濃度漿液。這樣可以在有限的時(shí)間內(nèi)，有利于充填材料與冒落矸石形成固化體，進(jìn)而起到減緩地表變形的作用。（2）離層帶注漿技術(shù)。離層帶注漿技術(shù)的原理是在一定的地質(zhì)條件下，當(dāng)煤礦開(kāi)采空間達(dá)到一定的尺寸之后，會(huì)在采空區(qū)上覆巖層中斷裂帶與彎曲帶的結(jié)合部一定范圍內(nèi)巖層會(huì)出現(xiàn)離層。然后施工人員再通過(guò)地面的鉆孔，將粉煤灰填充到離層中，以促進(jìn)巖體中支撐結(jié)構(gòu)的形成，可以達(dá)到有效控制地表下沉的作用。

2、膏體充填技術(shù)。早在上世紀(jì)50年代，人們就開(kāi)始對(duì)膏體充填開(kāi)采填充技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)探索。之前的水砂填充開(kāi)采技術(shù)雖然展現(xiàn)出了良好的開(kāi)采效果，但是由于投入成本較多及施工工藝也比較復(fù)雜，沒(méi)能得到在煤礦開(kāi)采工作中大范圍的推廣。膏體充填技術(shù)具有高采出率、環(huán)保、高安全性、管道運(yùn)輸、材料選擇廣泛等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于煤礦開(kāi)采工作中。此外，膏體充填技術(shù)還能有效解決水砂填充開(kāi)采技術(shù)的泌水問(wèn)題。

3、超高水材料充填技術(shù)。超高水材料充填技術(shù)采用由中國(guó)礦業(yè)大學(xué)研制的ZKD型高水速凝充填材料，該材料是由由A、B料和A-A、B-B添加劑構(gòu)成。由于ZKD型高水速凝充填材料的摻水性較高，可以大大減少固體粉料的用量。其基本工作工藝流程就是通過(guò)制作高水速凝充填材料，將材料送至泵，然后由泵送進(jìn)行充填。這種技術(shù)還可以有利于隨時(shí)監(jiān)控充填情況。

二、煤礦開(kāi)采技術(shù)中遇到的問(wèn)題

煤礦開(kāi)采技術(shù)可以有效的對(duì)研發(fā)的開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行實(shí)測(cè)，以此來(lái)判斷該項(xiàng)新技術(shù)的安全與合理性。目前，在全球經(jīng)濟(jì)一體化的大趨勢(shì)之下，人們對(duì)煤炭資源需求量越來(lái)越大，導(dǎo)致煤礦開(kāi)采技術(shù)與信息技術(shù)之間發(fā)展程度有較大差距，進(jìn)而給煤礦企業(yè)開(kāi)采帶來(lái)了很多問(wèn)題。第一，水資源遭到破壞。我國(guó)是世界上淡水資源嚴(yán)重缺乏的國(guó)家之一，如果煤礦開(kāi)采企業(yè)不對(duì)水資源進(jìn)行保護(hù)，長(zhǎng)此以往下去必然會(huì)影響水資源的再循環(huán)；第二，瓦斯處理系統(tǒng)不完善。在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，瓦斯的處理是否得當(dāng)，直接影響著整個(gè)煤礦企業(yè)開(kāi)采的安全。除此之外，瓦斯處理不當(dāng)還會(huì)破壞臭氧層，加劇溫室效應(yīng)。

三、我國(guó)煤礦充填開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著我國(guó)煤礦企業(yè)開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展，其發(fā)展趨勢(shì)逐漸向高集約化、智能自動(dòng)化和可持續(xù)化方向發(fā)展。高集約化是指采礦企業(yè)通過(guò)采用大量先進(jìn)的煤礦開(kāi)采技術(shù)及電氣設(shè)備，將信息技術(shù)廣泛應(yīng)用于實(shí)際的開(kāi)采工程中。充填開(kāi)采技術(shù)的高集約化不僅可以提高開(kāi)采的效率，還會(huì)極大地降低施工人員的安全事故的發(fā)生，進(jìn)而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益；智能自動(dòng)化是指企業(yè)只有廣泛采用自動(dòng)化和智能化的設(shè)備才能提升整個(gè)采礦開(kāi)采技術(shù)的水平。近幾年隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤礦開(kāi)采過(guò)程的自動(dòng)化監(jiān)控；可持續(xù)化是指煤礦企業(yè)在開(kāi)采過(guò)程中要注意對(duì)礦區(qū)周圍環(huán)境的保護(hù)，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)和環(huán)境的可持續(xù)化發(fā)展。為了保證企業(yè)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，我國(guó)相繼出臺(tái)了一些法律法規(guī)，為企業(yè)和環(huán)境的可持續(xù)化發(fā)展提供了重要保障。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，煤礦開(kāi)采的需求直接對(duì)煤礦開(kāi)采充填技術(shù)提出了更高要求，充填技術(shù)的應(yīng)用有效提高了中國(guó)煤礦的產(chǎn)量，充填技術(shù)對(duì)于煤礦開(kāi)采工作發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。煤礦施工技術(shù)人員應(yīng)該根據(jù)充填開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，制定完善的效果評(píng)價(jià)指標(biāo)，在保證開(kāi)采工作安全進(jìn)行的基礎(chǔ)上，貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，以實(shí)現(xiàn)煤礦開(kāi)采技術(shù)向綠色化開(kāi)采技術(shù)發(fā)展。

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