充填采煤技術(shù)在煤層開采中的技術(shù)要點(diǎn)

田原

摘要：本文就現(xiàn)階段四種最常用的充填采煤技術(shù)在煤層開采中的技術(shù)要點(diǎn)作系統(tǒng)的分析綜述，包括膏體充填采煤技術(shù)、煤矸石充填采煤技術(shù)、高水材料性質(zhì)的充填采煤技術(shù)及綜合機(jī)械化的固體充填礦井采煤技術(shù)。

關(guān)鍵詞：充填采煤技術(shù);煤層開采;技術(shù)要點(diǎn)

充填采煤技術(shù)的優(yōu)勢在于可以對煤層開采過程中產(chǎn)生的固體廢棄物進(jìn)行處理，并采用充填礦井的方式實(shí)現(xiàn)保護(hù)礦區(qū)巖層的目的，可以做到環(huán)保、綠色與科學(xué)[1]。但因?yàn)槊簩铀幍沫h(huán)境較為惡劣，實(shí)際挖掘過程中往往會遇到各種各樣的技術(shù)難題。因此，進(jìn)一步明確和掌握充填采煤技術(shù)在煤層開采中的技術(shù)要點(diǎn)尤為必要。

1.膏體充填采煤技術(shù)在煤層開采中的技術(shù)要點(diǎn)

膏體充填采煤技術(shù)是煤層開采中一種常用技術(shù)，其工作原理是先對礦產(chǎn)區(qū)周圍的礦石、黃土及煤渣等廢棄物進(jìn)行整合，而后將這些廢棄物按照一定的比例融合為膏狀粘液體，最后通過重力式增壓或者重力直充的方式將膏狀粘液體充填至目標(biāo)區(qū)域。長期的實(shí)踐應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，這種技術(shù)可以降低煤層挖掘過程中對采集目標(biāo)區(qū)底板的破壞，一些開采過程中產(chǎn)生的廢棄物可以得到有效的再利用，資源利用率大大提升。近年來隨著采煤技術(shù)的快速發(fā)展，二次膏體充填采煤技術(shù)也開始被研發(fā)和應(yīng)用，優(yōu)勢在于可以不進(jìn)行掘進(jìn)送巷，直接進(jìn)行工作面布置與開采眼即可。在利用膏體充填采煤技術(shù)開采煤層時，需要重點(diǎn)把握以下技術(shù)要點(diǎn)：①鑒于膏狀粘稠物充填工作需要在原來的采礦區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，而煤礦本身存在很大的限制條件，因而為了保證充填效果的人員的安全，需要事先對充填物質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，確保質(zhì)量滿足充填要求。另外，還需要對礦區(qū)附近的巖層移動、地表強(qiáng)度等進(jìn)行全面的勘察[2];②長期的實(shí)踐應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，膏體充填采煤技術(shù)往往需要投入大量的資金，實(shí)際充填時對技術(shù)要點(diǎn)高。因此，在實(shí)際應(yīng)用過程中，一方面也加大技術(shù)的研發(fā)力度，提升技術(shù)應(yīng)用的適用性。另一方面，需要加強(qiáng)成本控制管理力度，做到成本全過程控制。

2.煤矸石充填采煤技術(shù)在煤層開采中的技術(shù)要點(diǎn)

煤層開采過程中所產(chǎn)生的煤矸石可以直接應(yīng)用于充填，應(yīng)用原理是借助重力和風(fēng)力等動力因素將其輸送至礦井的采空區(qū)，繼而實(shí)現(xiàn)充填目的。就現(xiàn)階段煤矸石充填采煤技術(shù)應(yīng)用情況來看，主要有機(jī)械化充填、人工充填、風(fēng)力充填及自溜充填等，均可以取得良好的成效。人工充填因?yàn)樾实停胰斯べM(fèi)較高，因而實(shí)際并不常用。風(fēng)力充填與自溜充填所需要的動力均來源于自然，導(dǎo)致其受到自然因素的影響較大，因而實(shí)際也并不常用。機(jī)械化充填可以分為兩類，即一般性機(jī)械化充填與綜合性機(jī)械充填。在應(yīng)用一般性機(jī)械化充填技術(shù)時，需要先對采空礦井周邊的地質(zhì)地形進(jìn)行全面的勘察，而后再根據(jù)實(shí)際情況采用煤矸石拋擲機(jī)械向采空區(qū)域進(jìn)行充填，經(jīng)常被應(yīng)用于煤層較淺、規(guī)模較小的煤礦地區(qū)?？偟膩碇v，是一種成本低廉且適用性很強(qiáng)的技術(shù)。綜合性機(jī)械充填往往會與其他類型的充填技術(shù)聯(lián)合使用，操作流程較為復(fù)雜，且成本較高，多應(yīng)用于大型綜合性機(jī)械化采煤技術(shù)的礦區(qū)[3]。

3.高水材料性質(zhì)的充填采煤技術(shù)在煤層開采中的技術(shù)要點(diǎn)

高水材料性質(zhì)的充填采煤技術(shù)是將具有高水速凝固結(jié)材料按照合理的比例添加至充填材料中，充填材料的性能即可得到較大程度的提升，繼而實(shí)現(xiàn)充填效果的一種技術(shù)形式。此技術(shù)在應(yīng)用過程中對水有很大的需求量，但是所用到的固體材料相對較少，這也是其可以避免煤礦充填過程中引發(fā)固體材料缺乏的主要原因之一。隨著近年來高水材料性質(zhì)的充填采煤技術(shù)的不斷發(fā)展，其充填過程中所應(yīng)用的固體材料也越來越少，充填材料流動性及充填成本的降低均可以降低煤層開采的成本。需要特別把控的一點(diǎn)是，在高水材料性質(zhì)的充填采煤技術(shù)使用前，需要先對采煤區(qū)的覆巖結(jié)構(gòu)承受能力進(jìn)行全面的探查，長期的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，這一步驟可以很好降低充填的工程量，在控制充填成本中發(fā)揮著重要的作用[4]。除此之外，高水材料性質(zhì)的充填采煤技術(shù)也存在一定的局限性，比如對高溫和大風(fēng)的抵抗能力較弱，充填后的煤礦采空區(qū)穩(wěn)定性往往不佳。因此，在實(shí)際應(yīng)用過程中，需要重點(diǎn)對其局限性進(jìn)行優(yōu)化改善，以求保證和提升煤礦采空區(qū)充填的穩(wěn)定性與安全性。

4.綜合機(jī)械化的固體充填礦井采煤技術(shù)在煤層開采中的技術(shù)要點(diǎn)

綜合機(jī)械化的固體充填礦井采煤技術(shù)無論是對技術(shù)人員還是機(jī)械設(shè)備均有很高的要求。要求技術(shù)人員在充填過程中要對充填通道進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，并準(zhǔn)確的對充填空間的限制進(jìn)行評定，對充填過程中有可能出現(xiàn)的安全隱患進(jìn)行分析，并制定風(fēng)險防控措施。為有效避免綜合機(jī)械化的固體充填礦井采煤技術(shù)應(yīng)用過程中出現(xiàn)問題，需要重點(diǎn)把控好以下技術(shù)要點(diǎn)：①水平短梁的應(yīng)用：直接將固體充填物灌注到水平短梁所掩護(hù)的空間之內(nèi)，避免固體充填物與礦井采空區(qū)接觸;②帶式輸送機(jī)的應(yīng)用：操作時將固體充填物質(zhì)運(yùn)送至充填機(jī)中，充填機(jī)位置設(shè)置于充填機(jī)械所掩護(hù)的短梁之下，而后帶式輸送機(jī)可以有效實(shí)現(xiàn)固體充填物質(zhì)的運(yùn)輸，不會發(fā)生堵塞問題;③輔助動力機(jī)的應(yīng)用：通過應(yīng)用輔助助力機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)充填固體在采空區(qū)域的充分壓實(shí)的目的，煤研石等一些固體填充物密實(shí)性能可以得到很好的保證。

5.結(jié)語

傳統(tǒng)的煤層開采技術(shù)往往會對開采區(qū)域的地質(zhì)地形造成破壞，極易引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。隨著近年來綠色煤炭開采理念的深入發(fā)展，煤礦企業(yè)開始積極的探求新型開采技術(shù)，取得了良好的進(jìn)展。目前的四種充填采煤技術(shù)在煤層開采中均有廣泛的應(yīng)用，在長期的應(yīng)用過程中已經(jīng)日趨成熟，已然成為煤層開采常用的技術(shù)，可以大力推廣。

參考文獻(xiàn)

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[2]席春輝.煤礦綜采技術(shù)在中厚煤層開采中的應(yīng)用[J].石化技術(shù)，2019，26（02）：312-314.

[3]吳少勤.大傾角厚煤層開采技術(shù)分析[J].山西化工，2019，039（04）：95-97.

[4]桑朋德.衰老礦井短壁條帶綠色充填開采技術(shù)研究與應(yīng)用[J].礦山工程，2020，8（3）：8.