煤礦充填開(kāi)采技術(shù)發(fā)展及實(shí)踐應(yīng)用研究

曹建波

冀中能源股份公司邢東礦 河北邢臺(tái) 054001

1 我國(guó)煤礦充填開(kāi)采的發(fā)展?fàn)顩r

由于我國(guó)的一些老礦井在開(kāi)采深度不斷加深的情況下，不僅使得災(zāi)害發(fā)生的幾率越來(lái)越大，也增加了開(kāi)采煤炭的成本投入，開(kāi)采價(jià)值越來(lái)越低；另外“三下”壓著很豐富的優(yōu)質(zhì)煤炭資源，具有很高的開(kāi)采價(jià)值，有必要安全高效地回采出來(lái)。對(duì)于環(huán)保而言，很多的矸石及城市垃圾必須進(jìn)行處理，對(duì)于安全方面而言，亟待解決因傳統(tǒng)開(kāi)采而產(chǎn)生的采空區(qū)的自然發(fā)火、出水及上隅角瓦斯超限，或因采空區(qū)大面積垮落而導(dǎo)致瓦斯大量涌出等問(wèn)題。對(duì)于上述問(wèn)題，科學(xué)合理的選用充填開(kāi)采技術(shù)能夠有效的解決。因此，充填開(kāi)采技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠有效提高我國(guó)煤礦開(kāi)采技術(shù)水平，也有利于促使煤礦企業(yè)實(shí)現(xiàn)更大化的經(jīng)濟(jì)效益?；诖?，超高水材料充填技術(shù)、膏體充填技術(shù)及固體物充填技術(shù)在我國(guó)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，且技術(shù)越來(lái)越成熟。

2 煤礦充填開(kāi)采的應(yīng)用情況

在我國(guó)，依據(jù)煤礦開(kāi)采工藝、充填的地點(diǎn)及機(jī)械設(shè)備的不同能把充填開(kāi)采技術(shù)細(xì)分為高水充填技術(shù)、膏體充填技術(shù)及矸石固體充填技術(shù)，下面對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)要敘述分析。

2.1 高水材料充填技術(shù)

高水材料充填采煤技術(shù)即是往充填材料里添加高水速凝固結(jié)材料的一種充填采煤技術(shù)，因該技術(shù)需要用大量水，則會(huì)相應(yīng)降低填充材料里固體材料的使用量，所以應(yīng)用該技術(shù)既能有效解決煤礦充填時(shí)固體充填料缺乏的問(wèn)題，也能使得填充工藝更加的簡(jiǎn)單化。另外，由于該技術(shù)使用固體充填材料的量相對(duì)比較少，充填的料漿流動(dòng)性較好，施工操作更加簡(jiǎn)單，而且成本投入也較少，所以有利于節(jié)約煤炭填充開(kāi)采的綜合成本投入。但是因高水材料充填技術(shù)用到的高水材料填充物具有較低的抗風(fēng)化能力和抗高溫性能，所以不利于煤礦采空區(qū)的充填物質(zhì)量的長(zhǎng)期穩(wěn)定。

2.2 膏體充填開(kāi)采技術(shù)

膏體充填開(kāi)采技術(shù)即把煤矸石、粉煤灰以及城市固體廢棄垃圾等材料依據(jù)一定比例進(jìn)行配比，并制成無(wú)需脫水的牙膏狀漿體，再利用輸送管道把漿體送至需充填的礦井下的方法。在對(duì)采空區(qū)進(jìn)行充填時(shí)，此技術(shù)有著料漿流動(dòng)性好、充填密實(shí)度高和充填體強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，可以很好的防止采礦區(qū)周?chē)霈F(xiàn)巖層移動(dòng)或地表沉陷等現(xiàn)象。然而因?yàn)樵诟囿w充填工程初期需要投入大量的資金，所以在采煤過(guò)程中膏體充填技術(shù)的應(yīng)用也受到了限制。

2.3 矸石固體充填技術(shù)

矸石固體充填技術(shù)具備使用的系統(tǒng)設(shè)備更加簡(jiǎn)單、成本投入更少及壓縮率大等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)的山東新汶集團(tuán)和河北邢東礦等煤礦企業(yè)應(yīng)用廣泛。矸石不出井與壓煤技術(shù)相結(jié)合，既有利于節(jié)約費(fèi)用，也有助于提升資源利用率。為了增強(qiáng)減沉的效果，邢東礦使用支架后部壓實(shí)系統(tǒng)來(lái)實(shí)施矸石充填作業(yè)。此外為了增大強(qiáng)度，可以加入一定量的輔料到固體材料內(nèi)里，然而這樣也會(huì)增大充填的困難度和前期成本投入。

3 煤礦充填開(kāi)采技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用研究

本文以邢東礦11213高水充填工作面施工作業(yè)為例，對(duì)充填開(kāi)采技術(shù)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用進(jìn)行了深入的研究。

3.1 高水充填開(kāi)采工藝分析

（1）充填循環(huán)進(jìn)度及其工藝流程。雙滾筒采煤機(jī)割煤，割煤深度為0.7m，采用三刀一充，采煤機(jī)割煤三刀，采空區(qū)充填一次，循環(huán)進(jìn)尺2.1m。充填工藝流程：支架拉架→掛袋充填準(zhǔn)備→輸送料漿→正常充填→管道清洗→充填結(jié)束驗(yàn)收→凝固、檢修。

（2）吊掛充填袋。當(dāng)工作面支架與充填體之間間隙達(dá)到2.1m即采煤機(jī)往前割三刀煤后，工作面進(jìn)行充填準(zhǔn)備工作。

在進(jìn)行充填工作前，將支架移直移順，及時(shí)伸出側(cè)護(hù)幫，保證工作面支架控頂區(qū)有良好的支護(hù)，之后用充填袋在待充填區(qū)內(nèi)構(gòu)筑完全“封閉”的充填空間，其充填袋規(guī)格：18.5×2.5×5m。

吊掛充填袋的方法：充填袋兩端通過(guò)金屬鉤吊掛在隔板支架上，充填袋煤幫側(cè)的掛鉤吊掛在液壓支架尾梁上，采空區(qū)側(cè)吊掛在支架后方的掛鉤上。吊掛時(shí)，頂部設(shè)計(jì)要留出100mm左右的富裕量，使其向內(nèi)折，利用料漿充滿(mǎn)上頂使充填袋與尾梁頂部貼緊，保證充填料漿接頂效果。底邊也要拉直拉平。充填袋吊掛好以后，施工人員必須視察其吊掛質(zhì)量，有無(wú)漏掛，或充填袋損壞情況，若發(fā)現(xiàn)充填袋已經(jīng)損壞，必須采取措施處理或更換充填袋重新吊掛，充填前，要對(duì)充填袋進(jìn)行吹風(fēng)。

充填支架間的間隙封擋辦法：支架擋板在充填時(shí)應(yīng)升起至與頂梁接觸，以防止充填袋鼓出撐壞影響充填。支架間空隙可以通過(guò)木板進(jìn)行封擋。

（3）工作面充填管布置。工作面充填管布置在支架的立柱與充填擋板之間，吊掛在支架連桿上，充填管頭要與充填支架空區(qū)側(cè)充填袋預(yù)留口相連，將充填管穿過(guò)并固定牢固。

（4）管道清洗操作。

①首先通過(guò)聯(lián)合開(kāi)關(guān)關(guān)閉兩根料漿管路閥門(mén)，再通過(guò)調(diào)節(jié)安裝在混合系統(tǒng)上的清水閥門(mén)控制水量，當(dāng)注漿管路出口能持續(xù)看見(jiàn)清水以后停止沖洗，完成沖洗過(guò)程。

②至少每實(shí)現(xiàn)2個(gè)充填循環(huán)后，應(yīng)當(dāng)清理各個(gè)閥體一次（可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況而定）。

3.2 充填過(guò)程中尾漿的處理

（1）在充填快要結(jié)束時(shí)，估計(jì)出注漿充填結(jié)束時(shí)間（留點(diǎn)富余量），提前和井上注漿站聯(lián)系停漿?？刂崎y門(mén)的人員在看袋人員匯報(bào)充滿(mǎn)后，及時(shí)將廢漿導(dǎo)向廢漿排出管路。

（2）廢漿排出路線。由于現(xiàn)沖管技術(shù)較嫻熟，每次產(chǎn)生的廢漿廢水極少，故直接將廢漿廢水通過(guò)上巷鋪設(shè)管路經(jīng)鉆孔排至到1100南部采區(qū)7#充填巷。

煤炭開(kāi)采為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了必需的資源保障，因此，為了促使我國(guó)煤炭行業(yè)實(shí)現(xiàn)真正的可持續(xù)發(fā)展，必須要加大對(duì)充填開(kāi)采技術(shù)的應(yīng)用及研究，并積極的引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)提高充填開(kāi)采技術(shù)水平，才能有效提高資源的利用率，減少不必要的浪費(fèi)及安全事故發(fā)生的幾率，從而促使我國(guó)經(jīng)濟(jì)及煤炭事業(yè)實(shí)現(xiàn)更加健康快速的發(fā)展。