充填采煤技術在煤層開采中的技術要點分析

姜奇

（畢節市工業學校）

充填采煤技術在煤層開采中的技術要點分析

姜奇

（畢節市工業學校）

充填采煤技術是指將開采過程中產生的煤矸石、廢料等進行利用，填充采空區，既保證了作業區的安全施工，又能將廢料進行再次利用，避免環境污染，為企業節約開采成本。本文從我國煤礦生產發展現狀出發，對膏體填充采煤技術、煤矸石填充采煤技術、高水材料填充技術、綜合機械化固體填充技術等技術在煤層開采過程中的特點以及技術要點進行了分析。

充填采煤技術；煤層開采；要點

引言

煤炭開采過程中沒有經過科學系統的規劃，粗放式的開采導致了種種不安全因素的出現，因此有必要對煤炭開采技術要點進行系統全面研究，不斷提升煤炭開采質量，促進資源的科學合理利用，保證采煤業可持續發展。

1 充填采煤工藝概述

我國地大物博，煤炭資源十分豐富，煤礦滿足了人們的日常生產和生活中的能源需求。新時期，我國國民經濟發展迅速，對于煤炭資源需求量越來越高，與此同時，在煤炭開采技術中，必須不斷創新和改革，并關注環境保護問題，爭取以最小的代價開采出最為豐富的資源，盡量減少對環境造成污染以及資源浪費，在此背景下，充填采煤技術應運而生。使用傳統的煤炭開采方式，很容易導致煤礦地下采空區出現不同面積、不同程度的沉降，給煤礦地面建筑以及井下開采工作帶來安全隱患，使用充填采煤技術則可以很好的改善這一問題。充填采煤指的是在煤炭開采過程中，將煤炭開采遺留的固體廢棄物、黃沙、粉煤灰等物質填充物采空區，有效控制頂板冒落。

充填開采方式在實際運用中有很多優勢：①運用傳統的煤炭開采方式，不能對建筑物下、鐵路下、水體下難挖掘的煤礦進行開采，但是采用充填開采方式則可以對這些煤礦進行開采，能夠有效解決當前煤炭能源緊張的問題，而且其還是綠色煤礦開采技術體系中的重要一環，有利于環境、資源可持續發展。②在煤炭企業開采過程中，不可避免的會產生一定的工業廢棄物，使用傳統的開采模式不僅需要考慮如何處理廢棄物，而且還要考慮采空區的填補和支撐。但是使用充填采煤技術，就可以利用固體廢物進行填充，降低施工成本，保證安全施工，提高煤炭企業經濟效益。③新時期，各行各業提倡機械化生產，充填采煤技術機械化程度高，能夠帶動充填設備的不斷創新，彌補我國充填設備發展遲緩的現狀。比如，我國很多煤礦企業從國外引進先進的充填設備，雖然有利于提高企業生產效益，但是卻阻礙了有關單位自主研發充填設備的積極性的提高，導致我國充填技術和充填設備都比較落后。

2 常見煤層充填采煤技術

2.1 膏體填充采煤技術

在礦產開采中，膏體填充采煤技術比較常見。該技術能夠有效整合礦產四周的碎石、煤渣、黃土等廢棄物，可以將廢棄物按照一定比例溶解為膏狀粘液體，并通過重力式增壓或者重力直充的方式把這些膏狀粘液體在目標區域進行填充。該技術能夠有效減少對煤礦采集目標區的底板的破壞；另外其可以充分利用礦產周圍的廢棄物，提高資源利用率，提高礦區安全等級，減少對環境的破壞。與此同時，基于該技術的基礎理念正進一步研究二次膏體填充采煤技術，此技術只有在膏體填充采煤術的前置工作下才可順利進行，它超出傳統理念的采煤方式的技術理念，完全不用進行掘進送巷的過程，也可直接布置工作面、開采眼，然后順著逆方向進行推進，并充填留巷。該種采煤填充技術手段很大程度上減少了煤礦開采的成本，也減少了掘巷期間的局部通風、運輸等過程所需的時間。在實際填充過程中，良好的料漿流動性和高密實填充度受技術人員青睞，該特性也有利于改變填充區地表質量不好的現象。

2.2 煤矸石充填采煤技術

煤矸石主要產生于煤炭開采的過程，煤矸石充填技術就地取材，主要通過重力、風力以及其他形式的外力作用將煤矸石等其他固體廢棄物輸送至采空礦井中，進行充填煤矸石充填采煤技術主要有機械化充填、人工手動充填以及自溜充填三種形式。機械化充填技術包括一般性機械化充填與綜合性機械化充填，其中一般性機械化充填技術，首先需要對采空礦井周邊情況進行考察，采用煤矸石拋擲機械向采空區域進行填充，該技術主要應用于煤層較淺、規模較小的煤礦地區，技術簡單成本低廉，具有較高的適用性。綜合性的機械煤矸石充填技術主要運用于大型綜合性機械化采煤技術的礦區，該項充填技術往往將多種充填工藝相結合，操作比較復雜，技術要求高，成本消耗也比較大。人工手動充填主要由工人進行充填操作，效率較低，質量很難保證。自溜充填技術在操作過程中會受到不穩定源動力輸送的影響，不適合在煤礦生產條件較為惡劣的環境下使用，必須在較為優越的工作環境中使用。

2.3 高水材料填充技術

高水材料充填技術目前已經被廣泛應用于采空區堵漏滅火、阻燃、井巷壁后充填支護等方面。該技術具有四個特點：①所用充填體含水率高，用高水材料進行充填所形成的充填體體積含水率高達80～90%。②該技術所用充填體是凝固速度快，高水材料的甲、乙兩種漿液混合后5～30min以內完成初凝。③該技術所用充填體的泵送性能好，在甲、乙兩種材料的漿液混合前不會出現凝固、也不會出現沉淀現象。④該技術所用充填體具有較高的強度和良好的“恒阻”特性，無毒無害。其填充工作流程的操作極其簡便，先對某兩種粉料進行分別攪拌，形成均勻的漿液，并充分混合后，再由輸送機送往填充巷內。但要注意的是，高水材料在運輸和貯存期間一定要保持干燥，嚴防受潮，超期或受潮后應重新調整混合比例。兩種材料需要同時放進混合器在進行混合，不能分開進行各自混合后再混合，且混合時間需求在5min以上。在實際工作中，為了確保混合連續性，攪拌機可以設多個交替進行攪拌。在一次使用中，水灰比應保持不變，并按生產廠家提供配比使用。所使用中的工藝設備如攪拌機、混合器、輸送管道等充填工作完成后要及時沖洗干凈。

3 綜合機械化固體充填采煤技術要點

（1）拆除常規綜采液壓支架的掩護斜梁，可以用常用的水平短梁進行替換。傳統的操作為將填充物放入采空區域中，而采用新的操作技術為將充填材料放置在掩護區域內，這樣才能夠合理應對該項工藝在生產中常見的填充范圍有限的問題；

（2）通過帶式傳輸機，可以將已經配合完成的充填固體材料運輸至充填機械掩護短梁下端的刮板式充填機中；確保采空區充填固體始終處于連續輸送通道中，這樣才能夠合理應對填充的區域無法持續的問題，并且確保不會發生擁堵問題；

（3）充填固體由于自重從刮板式充填機開口中直接落入掩護短梁的掩護空間中，并在加壓實機（或輔助動力機）的壓力作用下將充填體在采空區中進行充分壓實，從而實現煤矸石等固體填充物具有非常好的密實性能，為采空區充填后采煤提供一個優良工作環境。

4 矸石充填采煤技術經濟效益分析

矸石充填技術在實際運用中，不僅能夠解決采煤過程中產生大量煤矸石廢棄物的問題，而且還能與礦井充填開采技術相結合，提高礦井中的煤炭資源采出率，增加煤炭企業經濟效益。根據實際應用調查發現，矸石充填采煤技術能夠為煤礦企業帶來豐厚的經濟效益和社會效益。據有關調查顯示，膏體充填采煤技術其綜合成本最高，大約為105元/t；而高水材料充填采煤技術由于其充填材料均需外購，加上后期維護成木較高，其綜合成本大約為67元/t，似膏體充填采煤技術其綜合成木大約為73元/t；而綜合機械化矸石充填采煤技術其綜合成木大約為55元/t。

5 結語

隨著經濟的發展，我國當前倡導綠色開采、節能減排，因而填充采煤技術在煤層綠色開采中具有重要的意義。它可以充分解決煤礦開采與環境保護、煤礦開采等問題，有效減少煤礦開采對地區造成的生態污染，這是煤炭行業本身可持續發展的需求，也是地區經濟發展的要求。

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[3]尹光輝.探討新形勢下煤礦開采中的采煤技術[J].經營管理者，2010（06）：34～35.

TD823

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1004-7344（2016）04-0215-02

2016-1-1