對煤礦井下充填式開采技術的思考

王雙銀

摘 要：資源開發地區社會穩定的一個突出問題是地企矛盾，主要原因是煤炭開采引發地表塌陷、水土流失、道路斷裂、基礎設施和房屋破損，礦區百姓的生活、生計、生產受到嚴重影響，而往往礦方一次貨幣補償難以解決長遠民生問題。隨著國家能源需求的不斷增加，采空塌陷區也將不斷增加，將會有更多的群眾生產生活受到影響。因此，煤礦推行充填式開采技術，已經成為關系國計民生的大事，成為建設生態文明、推動科學發展的當務之急。

關鍵詞：煤礦；充填式；開采技術

所謂“充填式”采煤，是指將粉煤灰、風積沙等硅質材料配以速凝劑、固化劑和膨脹劑等輔料，按照一定比例制成高水膨脹材料作為充填物，通過地面鉆孔，輸送管路從地面充填站輸入井下，從而實現以填充材料換取煤炭達到突破開采禁區的采煤方式。這種技術突破村莊下等建筑物、水體、道路、鐵路下，這些采煤禁區內有煤也能開采。此項采煤方式具有運行成本低，煤炭回收率高、地表無明顯沉降等諸多優勢。

1 充填式開采技術的意義重大

近年來，煤礦井下充填式開采技術在全國一些煤礦得到了研究和應用。充填式開采技術一般采用膏體充填、高水充填、煤矸石充填三種開采工藝，能有效減少對土地、水資源、生態環境的破壞，提高資源的回收率。該技術對解決我國煤礦開采與環境保護、煤礦開采與城市發展、煤礦開采與水資源保護、老礦區資源枯竭等問題具有一定的現實意義。據調查，采用傳統的“條帶柱式”回采工藝，一些現有老礦可開采儲量特別低。尤其是遇到大型建筑群、水體和鐵路下（簡稱“三下”）的情況，煤礦開采受到限制。而充填式開采技術則突破這一瓶頸在禁區采煤。從而實現地下與地面相安無事。實施充填開采，有效增加了我國老礦區煤礦可采資源量，有利于安全采出剩余煤炭資源，提高煤炭資源回收率，同時，有效地控制了地表移動變形，緩解了地表水系和地下水資源的破壞、煤矸石占壓耕地。結合我國一些充填式開采的實踐經驗，文章對適合充填材料、充填技術等進行進一步研究、試驗，因地制宜地探索煤礦井下充填開采模式，并積極推動成熟的煤礦先行開展井下充填開采試驗試點，為促進煤炭資源綠色開采，實現礦區和諧發展打好基礎。

目前，隨著國家提出的“節能減排、綠色開采”等規定的不斷深入，該項技術在全國的發展已基本成熟，特別是東區各礦井的可供開采儲量日趨減少，形勢迫在眉睫。因此，推廣應用“三下”壓煤充填式開采技術是大勢所趨，勢在必行。

2 保證安全前提下，從細全面考慮

推行充填式開采，要做到未雨綢繆，在保證安全的前提下，以最快的速度，最小的工作量完成試點工作。“三下”壓煤充填式開采技術是一項新技術、新事物，投資大，加之礦井系統、環節復雜，具體實施起來難度大，需要技術支撐，在方式、方法、工藝等方面都需要從細全面考慮。綜合機械化固體充填采煤技術，與傳統采煤技術最大的區別在于運用“開采十充填”的開采方式，在采煤的同時利用矸石、粉煤灰等廢料對采空區進行填充，實現了防火、防水、防瓦斯、防沖擊地壓，延長礦井壽命的“四防一保一延長”煤炭開采新技術。綜合機械化固體充填采煤技術，是將地面矸石與粉煤灰以合適的比例混合后，通過投料系統和井下運輸系統運至工作面，再通過充填開采運輸機充填到采空區，由夯實機進行夯實，置換出煤炭資源，達到解放建筑物下壓煤并控制覆巖運動及地表沉陷的效果。實施綜合機械化充填開采是一項科學、系統、先進的開采技術，是煤炭開采方式的一個創舉。同時實現了防火、防水、防瓦斯、防礦壓，保護了環境，延長了礦井壽命。但是，任何技術需要一定的資金、物資、硬件設備、本礦現狀等因素做好充分保障，否則，僅為產量忽視安全的充填式，也就不可避免工作中或后期出現安全事故。據統計，全國煤礦95%為井工礦，地質條件復雜、災害種類繁多。隨著開采深度的增加，礦井瓦斯、水、火、礦壓、地溫等災害日趨嚴重。研發適應煤礦生產條件變化的充填開采技術，強化煤礦安全生產的科技保障能力尤為重要。

3 充填式開采技術要因礦制宜

在實施充填式開采技術之前，要對煤礦整體性情況深入調查，并對充填式開采技術和現狀做一全面的了解，無論是離層注漿減緩地表下沉采煤法、膏體充填法，或是矸石粉煤灰充填法，都有其優缺點，沒有絕對占優勢的萬能方法，不能一概而論。由于各個煤礦情況不同，因此，在實施充填式開采技術前就是要找出最適合的開采方法。對于費用問題，可進行比較；適用性問題，各礦井實際情況有所不同，但采用的支架必須用充填型；既可以使廢矸石得到處理，又能達到保護環境的目的。譬如，晉煤集團長平公司從技術環節入手，將“充填式”采煤的工藝研究及實驗作為重點工程之一，大力開展項目的技術攻關。并成立“充填式”開采領導組、組織技術人員開展專業例會、與河南理工大學簽訂合同獲取技術支持等措施，在完善理論的同時，該礦還積極開展實踐活動，率先在非“三下”區域進行壓煤開采試驗，對試驗期間各項數據進行收集、匯總，對發現的問題及時分析整理，組織地測等部門專業技術人員對在采掘活動前和采掘過程中的地表和建筑物移動變形情況進行監測，研究地下開采對地面地質水文等情況影響，為“充填式”開采試驗提供科學準確的科研數據。在一系列前期試驗后，王臺鋪煤礦“充填式”采煤聯合試運行取得圓滿成功后，才正式進行充填生產。充填式采煤工藝的應用將使王臺鋪礦井服務期限大大延長。充填式采煤作為解決煤炭資源的枯竭與經濟發展的矛盾的重要途徑，在回收寶貴煤炭資源的同時，也為該集團公司帶來非常可觀的經濟效益。

4 完善煤礦充填的相應法規和政策

考慮我國能源需求對煤炭依賴度較高的實際，全面實施充填開采尚不可行，但對環境脆弱區、耕地保護區、人口集中區等重點區域，道路、水體、重要建筑物等，應通過立法保證推廣運用這一技術。同時，應制定科學合理的稅費優惠政策，從煤炭的采出、運輸、銷售、加工整個生產系統、鏈條環節分擔煤礦采用充填技術所增加的生產成本、社會責任。國家已制定了礦區開發的環境治理規劃，但主要強調的是破壞后的治理。為避免走先破壞后治理老路，國家應根據煤炭資源分布，盡快研究制定煤礦充填開采技術適用區總體規劃，協調區域之間的關系，確定一些礦區作為國家一段時期內進行重點扶持的示范區。建議國家應立法推行煤礦充填開采，改善礦區生態民生。這一點，2012年5月，《山西省煤礦現代化礦井標準》晉煤規發（2012）500號出臺無疑成為省級政策的典范。唯一不足的，就是沒有將充填式開采技術納入必定推行的標準來實施，其政策導向存在寬泛化。對充填式開采技術的推進無具體舉措來保障。

參考文獻

[1]張文濤，陸慶剛，張睿，等.超高水材料阻隔式充填開采技術[J].煤礦安全，2013（03）.

[2]張軍.山西省煤礦充填式開采與礦區生態修復[J].能源與節能，2014（02）.

[3]劉建功，趙慶彪.綜合機械化充填采煤[J].煤炭學報，2010（09）.