評述國內(nèi)外充填開采煤礦技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

摘要：針對開采煤礦行業(yè)當今關(guān)鍵技術(shù)進行分析，結(jié)合當今資源利用必須和環(huán)境保護相結(jié)合的基本國策，總結(jié)開采煤礦行業(yè)發(fā)展進程以及發(fā)展前景，研究煤礦山開采未來的技術(shù)發(fā)展趨勢，本文分析和總結(jié)了地下煤礦山填充開采煤礦技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：資源利用 地下開采煤礦 環(huán)境保護 發(fā)展現(xiàn)狀

1 填充開采煤礦技術(shù)的主要優(yōu)勢

和別的開采煤礦技術(shù)相比，填充開采煤礦技術(shù)能有效減少煤礦的貧化率，有效提高煤礦的回采率，能控制地表塌陷狀況發(fā)生的概率，控制地壓維持穩(wěn)定，減少因開采煤礦產(chǎn)生的對周圍環(huán)境的破壞，防止內(nèi)因火災的發(fā)生等特點。

隨著當今技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外的填充開采煤礦水平也得到了長足的提高。填充開采煤礦的回采技術(shù)研究有很大的進展，我國開始大范圍應用無軌自行設備，這一系列的因素都有助于填充開采煤礦法成為最為廣泛使用的礦產(chǎn)開采方法。

2 填充開采煤礦技術(shù)的發(fā)展進程

中國的充填技術(shù)經(jīng)分級尾砂水力充填、歷了廢石干式充填、碎石水力充填、磨砂膠結(jié)充填、混凝土膠結(jié)充填、分級尾砂或天然砂充填、廢石膠結(jié)充填、全尾砂膠結(jié)充填、赤泥膠結(jié)充填和膏體充填的發(fā)展過程。

硬頂版的控制技術(shù)，主要研究埋藏淺、抵押小的頂板控制技術(shù)，通過傾斜深孔爆破、定向水力壓裂等處理技術(shù)，提高頂煤回采率。

巷道布置單一煤層開采，不需要把矸石運到地面，簡化了生產(chǎn)系統(tǒng)，中掘與中采同走發(fā)展，提高生產(chǎn)效率，集中挖掘，集中回采，降低巖巷掘進率，這種矸石在井下直接處理的填充采煤辦法可以有效減少污染，提高了煤炭集中化生產(chǎn)水平。

綜合看來，盡管我國的填充技術(shù)和工藝類型比較多，我國的填充開采煤礦技術(shù)研究在最近十幾年來也得到了推廣應用。

3 填充開采煤礦技術(shù)的優(yōu)勢詳盡分析

首先填充開采煤礦技術(shù)的填充物可以代替煤礦填充支撐周圍的巖壁，穩(wěn)定開采煤礦場地的地壓，避免、減少甚至是組織開采煤礦區(qū)域周圍巖體的移動和破壞，在減少開采煤礦地陷事故發(fā)生之余，還有利于對更深部位的礦產(chǎn)、構(gòu)筑物和金屬地下礦產(chǎn)、以及有自燃傾向的礦產(chǎn)的開采。采用填充開采煤礦技術(shù)可以降低煤礦貧化率，提高煤礦回采率，減少地面尾礦壩的占地面積，從而提高了開采煤礦的綜合效益。

填充開采煤礦技術(shù)的應用有利于推廣機械化開采作業(yè)。運用鑿巖臺車鑿巖，采用鏟運機出礦，用錨桿機安裝開采煤礦錨桿，用錨索保護頂部，這些機械的運用都讓填充開采煤礦法成為高效率的開采煤礦方法。隨著近年來填充開采煤礦技術(shù)利潤的研究的推廣，填充過程自動化，填充物料輸送的管路化都得到了推廣使用。除此以外，高濃度的均質(zhì)漿體代替了原來的水泥凝膠，成功降低了填充開采煤礦的成本。

隨著礦產(chǎn)開采技術(shù)的發(fā)展，深部礦產(chǎn)的開采也從不可能變成了可能。隨著礦床在地底的加深，礦床地壓也不斷增高，高地應力的礦區(qū)不僅開采風險大，開采產(chǎn)生的危害也開始加大。采場不平衡應力的調(diào)整和傳遞在填充開采煤礦技術(shù)中的運用，使原來的巖應力場再次處于平衡。

4 填充開采煤礦技術(shù)現(xiàn)存的問題

雖然填充開采煤礦技術(shù)對于大部分的礦產(chǎn)開采都適用，但是對于一些特殊的地形地貌，也要結(jié)合特殊的環(huán)境進行特殊的分析。可以運用煤礦分掘的方法對一些緩傾斜特別薄的礦脈進行開采；采用爆力運礦以及削壁充填的開采煤礦方法針對廢石拋擲充當填充物；針對礦巖比較穩(wěn)固的體積比較厚大的礦體，就可以靈活采用中深孔空場開采煤礦法或是淺孔空場開采煤礦法進行開采，然后用塊石膠結(jié)、尾砂膠結(jié)或者是高水材料填充對開采后的空區(qū)域進行處理，這種工藝又稱為連續(xù)回采快速填充工藝，能很好地提高開采效率。

開采煤礦場設計的形狀主要是為了方便開采煤礦的通達以及煤礦山開采的要求，而不是主要為了填充物的填充便利以及填充質(zhì)量。如果充填材料離開了輸送機卸料端、漿體的供給管路以及車輛鏟斗，煤礦山工作人員就很難控制填充料的質(zhì)量。

填充料充放點的位置會影響充填料的分凝度，因此在布置充填料充放點的時候，在靠近采場的一側(cè)隨著分凝量增加，在開始沉降前充填料必須移動的距離將會加大， 這種充放方式將在緊靠充放點的下部產(chǎn)生很強的充填角，而離開充放點的距離越大，端壁越松弱，當采場尺寸很大時，應當放置另外的充放點，以便縮小充填料移動的距離，從而使充填質(zhì)量下降的趨勢得到緩解。

在填充開采煤礦技術(shù)應用研究過程中，新型低成本的高強度充填固化材料研發(fā)也是其中的重點。

高水材料在充填材料當中有充填體固結(jié)的速度比較快的特點，在充填的過程中可以使用全尾砂、充填材料沒有重力水的排出從而避免了礦井下的環(huán)境污染，節(jié)約排水費用，填充料可以以低濃度遠距離運輸以及有高填充效率等優(yōu)點。但是這種材料的缺點也是顯而易見的，高水材料填充的強度一般不高，在應用過程當中極為容易受到風化侵蝕的影響，并且其強度在填充物脫水以后也有很大程度的降低，再者這種填充材料的成本也比較高。在高水材料應用中還發(fā)現(xiàn)，這種材料不具備長期的穩(wěn)定性，抵抗爆破沖擊的能力也比較弱，而且長期經(jīng)驗看來，它的抵抗水體服飾、冰凍作用、地熱作用、地應力變形的能力也遠遠不夠強大，因此，對高水充填材料的研究著實是有待加強。

煤礦山的充填系統(tǒng)的自動化程度也制約著開采煤礦業(yè)的發(fā)展，因此提供充填自動化控制水平以及研制高效能的煤礦山充填設備十分重要。

我國的煤礦山要加大對研制高效濃密設備的支持力度，因為其填充設備技術(shù)穩(wěn)定性不夠高。高效濃密設備包括真空過濾機、陶瓷過濾機、盤式過濾機和高效濃密機等等。與此同時，高濃度壓排輸送設備的研發(fā)也能有效防止充填材料輸送堵管現(xiàn)象的發(fā)生。對于控制系統(tǒng)的自動化研究，主要關(guān)注的是充填系統(tǒng)的卸料濃度的自動控制技術(shù)以及物料流量，而這種控制技術(shù)要專注的是要引進或者研制適合煤礦山使用的自動化儀表和設備，以此為基礎建立的自動控制系統(tǒng)才能實現(xiàn)填充固化物料，全尾礦卸料以及清水等物流量的充填濃度的自動調(diào)節(jié)。

各個填充站包含的設備具體包括流量計、泵、閥、膠結(jié)計量裝置和濃度計等等，并且都開始使用電子控制。要保持充填料的質(zhì)量，就要控制混合漿體的濃度和膠結(jié)劑的材料劑量。要做到這一點，就要依賴精確的儀器和設備，要保證儀器設備的精確，就必須頂起對各種流量計計量系統(tǒng)設備進行檢查，而這也不是普遍能做到的，很多充填料制備站都只是在系統(tǒng)發(fā)生事故的時候才意識到對設備進行檢查，因此這也是充填開采煤礦技術(shù)應用中存在的可克服的問題。

5 填充開采煤礦技術(shù)未來的發(fā)展趨勢

國內(nèi)外開采煤礦行業(yè)的發(fā)展趨勢都開始向填充開采煤礦法轉(zhuǎn)移，開采煤礦業(yè)也隨著建設綠色煤礦山呼聲的越來越大，提倡保護環(huán)境節(jié)能減排，科學發(fā)展觀的深入貫徹也讓開采煤礦業(yè)開始重視科學發(fā)展的模式，而填充開采煤礦法正好也整合了這樣的優(yōu)勢，迎合了開采煤礦業(yè)企業(yè)的口味。

在發(fā)展趨勢預見方面，我國可以借鑒格隆德鉛鋅礦的采用下向分層進路式膠結(jié)充填開采煤礦技術(shù)，以重介質(zhì)分選尾礦和高濃度浮選全尾砂作為骨料，在地表制備成膏體混合物，用泵直接輸送到井下采場進行充填。致力于改進工作環(huán)境和煤礦山安全；提高金屬的收率；取消和減少不穩(wěn)定礦柱；減少地表廢石處理量，讓廢石留在井下；減少設備需要量和支護安裝的勞動；減少采場支護材料的需要量等。

隨著我國保護環(huán)境基本國策的深入貫徹，節(jié)能減排，提高資源利用效率，科學發(fā)展觀念的深入人心，填充開采煤礦技術(shù)這種比較環(huán)保并且高效的方式必然能在開采煤礦業(yè)中得到推廣。特別是隨著開采深度和難度日益加大，礦體向地表深部延伸，充填開采煤礦技術(shù)優(yōu)勢凸顯，一些沒有得到開發(fā)的難采的礦體將得到開采的機會。科學發(fā)展觀要求環(huán)境保護和資源的合理開發(fā)利用同時重視，同時也對開采煤礦技術(shù)的篩選提出了嚴格的標準，所以充填開采煤礦必將成為今后發(fā)展礦體地下開采的關(guān)鍵技術(shù)。

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