煤礦充填開采技術及其發展

楊鵬飛（山西焦煤汾西礦業中興煤業，山西 呂梁 030500）

煤礦充填開采技術及其發展

楊鵬飛
（山西焦煤汾西礦業中興煤業，山西 呂梁 030500）

充填開采技術是現如今煤炭開采的重要方式之一，使用這一技術能夠有效解決采空區沉陷所產生的生態環境這方面的問題，促進了煤炭開采的可持續發展。本文主要分析現如今我國常用的三種充填開采技術以及未來我國煤礦充填開采技術的發展情況。

煤礦；充填開采；發展

現如今我國工業化發展的步伐變得越來越快，我國煤炭開采的速度也變得越來越快，所開采的煤炭規模也越來越高，在這一過程中也出現了一系列問題，例如所帶來了環境污染方面的問題，還有生態方面帶來的問題等等。為了有效解決這一系列問題，我國現如今已經將以充填開采為主要理念的采煤技術作為我國煤炭開采的指導理念。

1　現如今我國主要的充填開采方式

1.1干式充填開采技術

在所有的開采技術之中發展歷史最長的就是干式充填開采技術，這一充填開采技術發展的已經比較成熟，在這之中應用最廣泛的就是以矸石充填。矸石充填開采技術有效解決了因為煤炭開采所引起的地面沉降等一系列問題，而且用這一技術來開采煤礦也解決了因為煤矸石的積壓而造成的環境污染這方面的問題，還有就是使用這一技術煤炭開采的效率將會大大提高。利用這一技術進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過程中所產生的掘進矸石，再者來源于地面堆積的原有矸石。這兩類矸石將會經過井下矸石輸送系統到采空面，然后再經由專門的機械化煤矸石充填液壓支架進行傳送和壓實。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就可以用黃土充填方式進行充填開采，但在之前一定要進行試驗將有效地充填量算好，這一技術原理和矸石充填一樣。

1.2膏體充填采煤技術

膏體充填采煤方法就是在煤礦地面的配料系統之中將煤矸石、粉煤灰、風積砂、工業爐渣或者是一些劣質土等進行加工，將其加工成不需要脫水的處理的膏體漿液，之后再運用充填泵輸送管路到井下，最后使膠結充入到采空區之中。膏體和傳統的水砂、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作凝膠劑。用膏體作為充填材料在早期的強度還比較高，能在比較短的時間就到達需要達到的強度，對頂板起到了很好的支撐作用，這對控制采空區頂板的移動非常重要。還有就是利用膏體這一充填材料在采空區不需要脫水，在很大程度上簡化了工藝。其充填系統主要有三部分，分別是充填制備站、漿液輸送系統以及采空區充填系統。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制混合，使其成為符合要求的漿液。漿液的輸送系統主要由兩部分組成，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。另外采空區充填系統的作用就是將這些漿液經過膠結作用之后充填到采空區。充填的工藝主要有兩步，第一步就是進行充填準備，主要工作就是在工作面控頂區域以及待充填區域之間打上一道隔離墻，這樣就形成了一個密閉的待充填空間。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建，在很大程度上防止了漏漿。另外一個步驟就是采空區的充填程序，充填程序主要包括檢查準備、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

這一技術充填系統比較簡單，而且占地面積還少，可以將充填泵系統建在井下面。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這兩部分。和其它技術相比這一充填工藝比較簡單，在初期時的投入以及總體的投入都比較低。因為充填材料具有流動性這一特點，所以進行仰斜開采時只用管路、攪拌和泵送設備就能形成完整的充填系統了。在進行水平開采或者是俯斜開采時一定要用充填袋，但這樣開采的效率就比較低了，現如今在我國對于綜采機械化充填這一方面并沒有取得進一步突破。

2　煤礦充填開采的未來發展

在進行煤炭開采時經常會破環地表設施，還會引起安全隱患和環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。運用膏體和高水這兩種充填技術時要備用工作面，兩面交替開采，這就使開采的效率大大降低，生產規模也變得較小。為了進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方面進行發展

2.1改進充填材料

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生的煤矸石、粉煤灰，在礦區周邊的廢棄砂石和劣質的硬土，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對高水以及超高水的研發。

2.2進一步加強對充填的理論研究并研發新的安全保障技術

一定要考慮好充填開采的材料設備和相應的方法，首先要確保比表下沉在合理的范圍之內，然后再想辦法降低材料消耗設備的磨損，這樣可以進一步提高生產率，在很大程度上降低了充填工藝對回踩的影響力度。可以為煤礦的開采提供了很好的理論方面的依據和指導。另外還提出了垂直投料降塵技術、高壓氣流導排技術、防堵倉技術以及出料倉清理技術等安全保障技術，能夠確保綜合機械化固體綜合采煤技術能夠正常作用。

2.3更新充填裝備

一定要加強對充料輸送機、充填支架等設備的研發力度。進一步提高設備的耐用性、穩定性和有效性，這樣才能使煤炭開采變得更加高效、安全。

3　結語

現如今煤炭充填開采技術是主流的煤炭開采技術，使用這一技術不但提高我國的煤炭開采效率，而且還有效解決了由于煤炭開發才帶來的地面沉降、環境污染等問題，進一步保證了煤炭開采的有效性。隨著科學技術的不斷發展以及煤炭開采技術的不斷創新，在將來我國的煤炭開采工作將帶來更大的效益。

［1］劉智煒.我國煤礦充填開采技術及其發展趨勢［J］.城市建設理論研究（電子版），2015（23）:3963-3963.

［2］李皎.我國煤礦充填開采技術的現狀及其未來發展［J］.內蒙古煤炭經濟，2014（05）:11，22.

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