煤礦充填采礦技術應用的綜合分析

摘 要：對于煤炭資源的開采，隨著科技的進步，技術越來越高，尤其是針對地質(zhì)條件復雜的礦井，采礦技術在不斷地更新和發(fā)展，充填采礦技術就是其中的一種，它是煤礦開采的先進工藝，可為煤炭企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益。煤礦充填采礦技術如何應用，解決其運用中存在的問題是值得進行深刻分析和探討的。

關鍵詞：煤礦 充填采礦技術 運用綜合分析

煤礦在開采期間對開采方法、工藝流程等方面的要求越來越嚴格，采煤方法也越來越多。選用科學的開采方式對于礦井減少資金投入十分有利，還可為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益。 目前，充填采礦技術是煤礦開采的先進工藝，是礦井很好的采煤方式。

1 充填采礦技術類型

充填采礦技術是煤礦使用的一種生產(chǎn)模式，對于地質(zhì)構(gòu)造復雜、開采難度增加、生產(chǎn)量偏大的采礦區(qū)，選用充填采礦可滿足安全、穩(wěn)定、高效的生產(chǎn)標準。近年來，經(jīng)過技術革新之后，充填采礦技術的種類更加多樣化。

1.1冒落區(qū)注漿充填技術

當采空區(qū)的冒落矸石空隙還未被完全壓實的情況下，對其中立即注入漿液，進行填充，同時，對有些部分需要進行支撐，這樣才能保證其充填的質(zhì)量，這就是常所說的冒落區(qū)的注漿充填技術。

1.2離層區(qū)注漿充填技術

常利用巖層還在運動的情況下，進行充填，其中工作人員還需從地面選擇鉆孔、通過高壓向形成的覆巖內(nèi)離層空隙中注入充填料漿液，同時還要求高壓漿體必須壓實下部的巖層，這樣才能增加離層空間，當填體脫水后起到一定的支撐作用，進而使巖層的移動向地表傳播得到緩解，這就是離層區(qū)的注漿充填技術。離層區(qū)注漿充填技術如圖1所示。

1.3采空區(qū)條帶充填技術

當煤層被采出后，在頂板冒落之前，采煤工作人員需要對采空區(qū)的部分空間用膠結(jié)材料填充，以此來保證采礦區(qū)中留有一定的工作區(qū)間，可優(yōu)化工作環(huán)境，還可防止因煤炭采走后造成采礦區(qū)的坍塌，從而妨礙后面的工作，這是采空區(qū)的條帶充填技術。

2 充填采礦技術運用的分析

近年來，在采用分層充填采礦法的采場推廣應用了鏟運機、電耙等機械設備，采用了外來充填料、錨桿護頂?shù)裙に囇h(huán)平行作業(yè)，使采場生產(chǎn)能力和勞動生產(chǎn)率大幅度地提高，發(fā)展成機械化分層充填采礦法。分層充填采礦法分上向分層充填采礦法和下向分層充填采礦法。上層分層充填采礦法是近年來運用較多的一種工藝，此方法的核心部分是礦房、礦柱量方面。首先回采礦房，此階段按照從下往上的開采原則，按水平分層狀態(tài)完成生產(chǎn)；其次回采礦柱，此階段需根據(jù)煤礦的結(jié)構(gòu)分布針對性地制定開采工藝。下向分層充填采礦法，由于地區(qū)不同，地理環(huán)境有差異，部分地區(qū)的礦井結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不夠，若開采過程缺乏支撐結(jié)構(gòu)易發(fā)生意外事故。下向分層充填采礦法，適應于地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差的礦區(qū)，該法重點在于從上往下分層回采和逐層充填，開采過程中需相應地對頂棚進行支撐，以防止圍巖坍塌。以下是上向分層干式充填采礦技術在某煤礦的具體應用。

2.1上向分層干式充填采礦法的回采工藝

（1）鋪墊：采場應以壓濾機廢舊濾布為主要的鋪墊材料，皮帶沿鏟運機鏟裝方向順向搭接，搭接長度500mm～800mm，并用草袋子塞緊靠近上下盤處。

（2）落礦：用YST—24型鑿巖機鉆鑿水平微傾斜炮眼，每次落礦高度控制在800mm～1000mm之間，孔間距500mm～800mm，裝藥要少，使用導爆管起爆；以減少大塊的產(chǎn)出，并可視采場安全條件，采取一采一充或二采一充。

（3）出礦：以EHST—0.5型鏟運機為主。周邊采用人工在采場內(nèi)耙運300mm以上大塊破碎后倒入溜礦井。

（4）采場支護：上向水平分層回采，由于人員和設備在項板下作業(yè)，所以隨著上采高度的增加，必須對頂板和圍巖進行加固和支護，一般采用注漿錨桿和臨時木支護。

（5）充填：干式充填以其他中段的掘進廢石作為充填料，用鏟運機搬運。

2.2機械化水平分層干式充填采礦法特點

優(yōu)點：生產(chǎn)實踐證明，采用干式充填采礦法開采急傾斜薄礦脈，采場出礦使用鏟運機效果明顯，提高了采場出礦的機械化程度，具有一定的推廣價值。

缺點：落礦、出礦和充填等為間斷多循環(huán)作業(yè)，管理復雜，礦塊生產(chǎn)能力??；鋪設墊板工藝難于管理，鏟運機維修量大，維修成本高；設備購置費高及設備維修保養(yǎng)工作復雜；出礦溜井一般用8mm的鐵板制作，架設到25m～30m以上時，由于溜井的角度不均和超大極易堵塞溜井，給出礦帶來困難。

3 解決充填采礦技術運用中的問題

3.1解決采煤、填充生產(chǎn)能力的均衡問題

目前，煤礦開采的填充方式是相互牽制和相互影響的，所以在煤礦的開采中即使沒有采取填充的措施，仍可把有關的環(huán)節(jié)進行循環(huán)處理，包括開采、支爐、放頂、運輸?shù)榷家M行嚴格的均衡優(yōu)化，以提高生產(chǎn)能力和產(chǎn)量。

3.2充填材料在供應與需求環(huán)節(jié)上的均衡

常采用尾砂、廢石等作為填充材料。對一般的金屬礦山進行采掘，開采廢料可以解決存在的供求之間的均衡關系，減少整個工業(yè)中廢物的堆積，也可處理廢物占用空間的問題。但是對于煤礦來說，由于開采量比較大，就需要解決材料的來源問題。在此過程中不僅需考慮原料的來源，而且還應考慮到充填材料的成本問題，盡可能地減少充填成本，以優(yōu)化采礦技術。

3.3解決充填成本與采礦效益均衡問題

充填采礦方法與其他的方法比較有很多的優(yōu)點：（1）可以在一定的限度下將地下的資源進行合理的整合開發(fā)；（2）在工程過程中的安全性非常高；（3）工程礦產(chǎn)的開發(fā)利潤也有大大的提升，可獲得很大的經(jīng)濟效益。在工程過程中進一步完善充填設備的供需，可以更進一步的改善工程采礦充填要求，使其在實際應用中產(chǎn)生的問題更少，降低充填成本，可均衡采礦充填成本與采礦效益。

4 結(jié)語

目前，充填采礦技術在不少煤礦中得到了廣泛地推廣應用，雖然其技術還有一些不足，但是通過不斷地對其進行完善，其技術的未來發(fā)展趨勢還是比較可觀的。

參考文獻：

[1] 趙懷東，充填采礦技術應用發(fā)展及存在問題研究，《山東煤炭科技》，2014（2）

[2] 王勝余，試論充填采礦技術的應用，《大科技》，2015（5）

[3] 趙高朋，充填采礦技術在采礦中的應用和相關問題探討，《水能經(jīng)濟》，2016（2）

作者簡介：劉淇午（1997.07—），男，山西省忻州市人，系山西大同大學煤炭工程學院采礦工程系15級學生，所學專業(yè)采礦工程。