部分充填采煤技術的研究與實踐

楊飛

【摘 ?要】我國的煤炭資源相對比較豐富，煤礦不僅是一種十分重要的能源，更是重要的生產(chǎn)原材料，那么煤炭的開采工作就是我國的一項重要任務。但是，煤炭的開采過程難度較大，與采煤的技術和工藝都有很大的關系，同時還要保證采煤的安全性和效率。隨著科技的進步，部分充填式采煤技術作為新型的開采技術被研發(fā)出來，與傳統(tǒng)的采煤技術相比，部分充填采煤技術顯著提高了我國采煤的效率，促進了煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

【關鍵詞】充填采煤技術;煤礦開采;研究與實踐

前言

從最近幾年來看，我國的煤礦產(chǎn)業(yè)取得了飛速的發(fā)展，而充填采煤方式在煤礦生產(chǎn)過程中也取得了很大的進步。由于煤礦的開采會對環(huán)境造成一定的影響，這也對采煤的方式有了更深層次的考驗。怎么提高充填采煤技術的工作效率、降低充填的成本、保護周圍的環(huán)境成了當前必須要深思的問題。本文將充填采煤技術作為采煤的方式，研究討論充填采煤技術的應用與實踐，以此解決采煤過程中所出現(xiàn)的一些問題。

一、充填采煤技術的基本概述

1.運用充填采煤技術的意義

將充填式采煤技術作為采煤的方式，一方面解決了傳統(tǒng)充填材料的供需問題，另一方面實現(xiàn)了開采、充填的有效循環(huán)。充填式采煤技術，將廢棄的材料重新利用，對采空區(qū)進行填充，降低了生產(chǎn)的成本，節(jié)約了資源;開采、充填循環(huán)的實現(xiàn)，使煤礦行業(yè)得到了持續(xù)發(fā)展。

2.充填采煤技術的發(fā)展趨勢

首先，在進行充填采煤的過程中，可以根據(jù)以往的采煤經(jīng)驗和各種技術，研發(fā)一些更實用有效的采煤方法，對采煤工藝進行創(chuàng)新，從而提高開采的效率和安全性能。其次，可以研發(fā)一些成本低、強度較高的充填材料，避免現(xiàn)有材料的浪費和環(huán)境污染，節(jié)約開采的成本，提高采煤的效率。最后，可以適當嘗試使用其它方面的充填材料，將充填的材料進行改善，或者選擇氣體作為充填材料，減少填充過程中所用的時間[1]。

二、煤層開采主要使用的充填采煤技術

1.膏體物質(zhì)充填采煤技術

膏體充填就是將煤礦周圍的煤矸石、固體垃圾、粉煤灰、劣質(zhì)土等廢物經(jīng)過加工，混合成類似于牙膏的狀態(tài)，再通過重力的作用將膏體送到井下面，以充盈整個采空區(qū)來達到充填的目的，提高了資源的重復利用率。此外，膏體充填后，使礦山的壓力分布較為均勻，地質(zhì)更加穩(wěn)定，從而減少了地質(zhì)松動引發(fā)的礦震現(xiàn)象，提升了采煤工作的安全性，減少了對地質(zhì)的破壞。

2. 矸石充填技術

矸石充填技術主要是通過一些外力的因素將矸石引入采空區(qū)，再進行充填的工作，這些外力的因素主要包括風力、重力、機械等，并以此命名的充填方式有：風力充填、人工充填、機械充填等。其中人工充填的方式應用較少，因為工作過程中會消耗大量的人力。此外，矸石充填的原材料來自于開采過程中產(chǎn)生的矸石或地面原有的矸石，所以在開采的過程中，可以邊開采，邊對采空區(qū)進行填充，使采煤工作得到了充分的利用[2]。

3. 水力充填

水力充填是將污水、砂石等經(jīng)過處理后再重新混合而成，再對采空區(qū)進行充填的一種方法，但是，填充這種方法要依靠一些大型的機械設備才能夠進行，否則很難達到充填的效果，所以這種方式通常不太會被人采用。

三、部分充填采煤技術的研究與實踐

1.短壁冒落區(qū)充填采煤技術

這種充填的方式是將開采的區(qū)域分為無數(shù)個不同的小區(qū)域，在每個小區(qū)域間設置隔離煤柱，再將每個小區(qū)域用膨脹性的漿體復合材料進行填充，以此來達到充填的效果，當充填的材料完全凝固后，再一次進行充填。在施工時，控制好每個小區(qū)域之間的寬度和冒落區(qū)的充填效率，在計算時，一定要保證計算的準確性，可以通過相關的公式進行確定。這種充填方式避開了采煤與充填工作進行時的相互干擾，使采煤工作與充填工作相分離。

2.長壁墩柱充填采煤技術

長壁墩柱充填采煤技術采用的是在工作面后部的采空區(qū)設置形狀不同的布袋，再將帶有膨脹性質(zhì)的復合材料灌入布袋中，并不斷沉降，這些注漿的布袋還可以起到支撐覆巖層的作用，相對來說，這是一種較為簡單的充填方式。在進行施工時，只需要考慮如何使沉降取得最好的效果以及墩柱之間應該設置多少的距離，利用科學原理設計準確的墩柱距離。長壁墩柱充填采煤技術主要適用于煤層較淺的區(qū)域，能夠有效的控制地表的穩(wěn)定和沉降率[3]。

3.覆巖隔離層注漿充填采煤技術

覆巖隔離層注漿充填的方式是將設計工作面進行再次加寬處理，再通過大型鉆孔設備將注漿充填到采空區(qū)處，在充填時采用高壓充填，從而形成穩(wěn)固的支撐結(jié)構(gòu)。通過覆巖隔離層注漿充填方式，有效的加大了地面的牢固程度，減少了因采煤工作對周邊居民造成的影響。

覆巖隔離層注漿充填的設計，需要充分考慮到充填的效率、鉆孔的最佳位置以及煤柱的寬度等方面;為避免發(fā)生沉降的現(xiàn)象，還需要對充填的設備進行處理，研究設備的正確使用方式。在設計注漿充填方式時，要結(jié)合施工的標準、鉆孔的大小以及工作面等各個方面進行考慮，設計出合理的充填方式[4]。

4. 部分充填采煤技術

部分充填采煤技術是利用覆巖層的組成部件、充填材料以及各種煤柱對地表實現(xiàn)控制的，避免了開采時出現(xiàn)地表下陷的問題。有部分需要開采的采空區(qū)，需要改變其充填物的組成，加強填充的牢固程度，在施工的過程中，對煤柱開采空間要進行預留，定期對關鍵層進行維護，加強地表的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)沉降的現(xiàn)象[5]。

結(jié)語

充填采煤技術解決了一般采煤方式中所遇到的一些問題，如降低了充填的成本，提高了開采的效率，在環(huán)境保護方面也取得了重要的作用，在開采的同時，可以進行充填工作，并取得了一些效果。但是，煤礦實施充填采煤的技術過程還有待優(yōu)化，還存在著采煤與充填之間的互相干擾、充填取得的效果不夠、采煤與充填的能力不相符合等問題，充填采煤技術還需要我們?nèi)ゲ粩嗟耐晟?、改進并優(yōu)化。

參考文獻：

[1]相輝.部分充填采煤技術的研究與實踐[J].科學技術創(chuàng)新，2018（2）：185-186.

[2]侯建讓.部分充填采煤技術的研究與實踐[J].能源與節(jié)能，2017，147（12）：60-61+65.

[3]許家林，軒大洋，朱衛(wèi)兵等.部分充填采煤技術的研究與實踐[J].煤炭學報，2015（06）：95-104.

[4]賀永平.部分充填采煤技術的研究[J].《山東煤炭科技》，2016（10）：30-31.

[5]魏彩萍.部分充填采煤技術的應用研究[J].山西冶金，2018，41（06）：143-144+157.

（作者單位：山西鄉(xiāng)寧焦煤集團燕家河煤業(yè)有限公司）