煤礦充填開采技術(shù)及其發(fā)展

楊鵬飛（山西焦煤汾西礦業(yè)中興煤業(yè)，山西 呂梁 030500）

煤礦充填開采技術(shù)及其發(fā)展

楊鵬飛
（山西焦煤汾西礦業(yè)中興煤業(yè)，山西 呂梁 030500）

充填開采技術(shù)是現(xiàn)如今煤炭開采的重要方式之一，使用這一技術(shù)能夠有效解決采空區(qū)沉陷所產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境這方面的問題，促進(jìn)了煤炭開采的可持續(xù)發(fā)展。本文主要分析現(xiàn)如今我國(guó)常用的三種充填開采技術(shù)以及未來我國(guó)煤礦充填開采技術(shù)的發(fā)展情況。

煤礦；充填開采；發(fā)展

現(xiàn)如今我國(guó)工業(yè)化發(fā)展的步伐變得越來越快，我國(guó)煤炭開采的速度也變得越來越快，所開采的煤炭規(guī)模也越來越高，在這一過程中也出現(xiàn)了一系列問題，例如所帶來了環(huán)境污染方面的問題，還有生態(tài)方面帶來的問題等等。為了有效解決這一系列問題，我國(guó)現(xiàn)如今已經(jīng)將以充填開采為主要理念的采煤技術(shù)作為我國(guó)煤炭開采的指導(dǎo)理念。

1　現(xiàn)如今我國(guó)主要的充填開采方式

1.1干式充填開采技術(shù)

在所有的開采技術(shù)之中發(fā)展歷史最長(zhǎng)的就是干式充填開采技術(shù)，這一充填開采技術(shù)發(fā)展的已經(jīng)比較成熟，在這之中應(yīng)用最廣泛的就是以矸石充填。矸石充填開采技術(shù)有效解決了因?yàn)槊禾块_采所引起的地面沉降等一系列問題，而且用這一技術(shù)來開采煤礦也解決了因?yàn)槊喉肥姆e壓而造成的環(huán)境污染這方面的問題，還有就是使用這一技術(shù)煤炭開采的效率將會(huì)大大提高。利用這一技術(shù)進(jìn)行煤炭開采所用的原料主要源自于井下煤炭開采或者是巷道掘進(jìn)過程中所產(chǎn)生的掘進(jìn)矸石，再者來源于地面堆積的原有矸石。這兩類矸石將會(huì)經(jīng)過井下矸石輸送系統(tǒng)到采空面，然后再經(jīng)由專門的機(jī)械化煤矸石充填液壓支架進(jìn)行傳送和壓實(shí)。干式充填的原料還有黃土、砂石等，在一些黃土資源比較豐富的地區(qū)就可以用黃土充填方式進(jìn)行充填開采，但在之前一定要進(jìn)行試驗(yàn)將有效地充填量算好，這一技術(shù)原理和矸石充填一樣。

1.2膏體充填采煤技術(shù)

膏體充填采煤方法就是在煤礦地面的配料系統(tǒng)之中將煤矸石、粉煤灰、風(fēng)積砂、工業(yè)爐渣或者是一些劣質(zhì)土等進(jìn)行加工，將其加工成不需要脫水的處理的膏體漿液，之后再運(yùn)用充填泵輸送管路到井下，最后使膠結(jié)充入到采空區(qū)之中。膏體和傳統(tǒng)的水砂、矸石等材料不同，在膏體中除了加入矸石、粉煤或者是固體垃圾之外，還加入了水泥或者是其他材料當(dāng)作凝膠劑。用膏體作為充填材料在早期的強(qiáng)度還比較高，能在比較短的時(shí)間就到達(dá)需要達(dá)到的強(qiáng)度，對(duì)頂板起到了很好的支撐作用，這對(duì)控制采空區(qū)頂板的移動(dòng)非常重要。還有就是利用膏體這一充填材料在采空區(qū)不需要脫水，在很大程度上簡(jiǎn)化了工藝。其充填系統(tǒng)主要有三部分，分別是充填制備站、漿液輸送系統(tǒng)以及采空區(qū)充填系統(tǒng)。在這之中充填制備站修建在煤礦地面的合適地帶，其作用是將煤矸石、粉煤灰以及固體垃圾強(qiáng)制混合，使其成為符合要求的漿液。漿液的輸送系統(tǒng)主要由兩部分組成，分別是壓力泵和漿液輸送管路，其作用就是將地面充填制備站的漿液輸送到井下去。另外采空區(qū)充填系統(tǒng)的作用就是將這些漿液經(jīng)過膠結(jié)作用之后充填到采空區(qū)。充填的工藝主要有兩步，第一步就是進(jìn)行充填準(zhǔn)備，主要工作就是在工作面控頂區(qū)域以及待充填區(qū)域之間打上一道隔離墻，這樣就形成了一個(gè)密閉的待充填空間。還有就是在支架后面掛上塑料編織布，這樣就形成了密閉的充填農(nóng)建，在很大程度上防止了漏漿。另外一個(gè)步驟就是采空區(qū)的充填程序，充填程序主要包括檢查準(zhǔn)備、管道充水、灰漿推水、砂漿推灰漿、輪流充填以及管道清洗過程。

1.3超高水充填采煤技術(shù)

這一技術(shù)充填系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，而且占地面積還少，可以將充填泵系統(tǒng)建在井下面。其充填工藝采用的是水利泵送、掛包充填。主要包括充填泵站以及充填點(diǎn)這兩部分。和其它技術(shù)相比這一充填工藝比較簡(jiǎn)單，在初期時(shí)的投入以及總體的投入都比較低。因?yàn)槌涮畈牧暇哂辛鲃?dòng)性這一特點(diǎn)，所以進(jìn)行仰斜開采時(shí)只用管路、攪拌和泵送設(shè)備就能形成完整的充填系統(tǒng)了。在進(jìn)行水平開采或者是俯斜開采時(shí)一定要用充填袋，但這樣開采的效率就比較低了，現(xiàn)如今在我國(guó)對(duì)于綜采機(jī)械化充填這一方面并沒有取得進(jìn)一步突破。

2　煤礦充填開采的未來發(fā)展

在進(jìn)行煤炭開采時(shí)經(jīng)常會(huì)破環(huán)地表設(shè)施，還會(huì)引起安全隱患和環(huán)境污染等方面的問題，充填開采在很大程度上緩解了這些問題。運(yùn)用膏體和高水這兩種充填技術(shù)時(shí)要備用工作面，兩面交替開采，這就使開采的效率大大降低，生產(chǎn)規(guī)模也變得較小。為了進(jìn)一步提高煤炭的開采效率，降低煤炭的開采成本，煤礦充填開采在未來要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行發(fā)展

2.1改進(jìn)充填材料

首先一定要將固體廢料充分利用起來，這些固體廢料主要包括在采煤過程中產(chǎn)生的煤矸石、粉煤灰，在礦區(qū)周邊的廢棄砂石和劣質(zhì)的硬土，還有就是城市中的固體垃圾等等，這樣可以在很大程度上降低充填的成本，而且也大大降低了污染處理方面的成本。還有就是一定要加強(qiáng)對(duì)高水以及超高水的研發(fā)。

2.2進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)充填的理論研究并研發(fā)新的安全保障技術(shù)

一定要考慮好充填開采的材料設(shè)備和相應(yīng)的方法，首先要確保比表下沉在合理的范圍之內(nèi)，然后再想辦法降低材料消耗設(shè)備的磨損，這樣可以進(jìn)一步提高生產(chǎn)率，在很大程度上降低了充填工藝對(duì)回踩的影響力度。可以為煤礦的開采提供了很好的理論方面的依據(jù)和指導(dǎo)。另外還提出了垂直投料降塵技術(shù)、高壓氣流導(dǎo)排技術(shù)、防堵倉(cāng)技術(shù)以及出料倉(cāng)清理技術(shù)等安全保障技術(shù)，能夠確保綜合機(jī)械化固體綜合采煤技術(shù)能夠正常作用。

2.3更新充填裝備

一定要加強(qiáng)對(duì)充料輸送機(jī)、充填支架等設(shè)備的研發(fā)力度。進(jìn)一步提高設(shè)備的耐用性、穩(wěn)定性和有效性，這樣才能使煤炭開采變得更加高效、安全。

3　結(jié)語

現(xiàn)如今煤炭充填開采技術(shù)是主流的煤炭開采技術(shù)，使用這一技術(shù)不但提高我國(guó)的煤炭開采效率，而且還有效解決了由于煤炭開發(fā)才帶來的地面沉降、環(huán)境污染等問題，進(jìn)一步保證了煤炭開采的有效性。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及煤炭開采技術(shù)的不斷創(chuàng)新，在將來我國(guó)的煤炭開采工作將帶來更大的效益。

［1］劉智煒.我國(guó)煤礦充填開采技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)［J］.城市建設(shè)理論研究（電子版），2015（23）:3963-3963.

［2］李皎.我國(guó)煤礦充填開采技術(shù)的現(xiàn)狀及其未來發(fā)展［J］.內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2014（05）:11，22.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.079