淺析充填采礦技術在煤礦開采中的應用

王雙喜

華晉焦煤沙曲礦

淺析充填采礦技術在煤礦開采中的應用

王雙喜

華晉焦煤沙曲礦

工業化進程的加快帶動了社會經濟的發展，對于能源資源的需求量也在與日俱增，煤炭作為當前技術背景下一種重要的工業能源，其開采效率成為了人們普遍關注的問題。伴隨著煤礦資源的逐漸枯竭，開采作業開始向著深部轉移，在增加作業難度的同時，對于礦區的污染和影響也愈發嚴重。在這種情況下，應用充填采礦技術，能夠對上述問題進行解決，提高煤礦開采的效率，保證作業安全。本文對充填采礦技術的分類和優勢進行了分析，并就其在煤礦開采中的實際應用情況進行了研究和討論。

煤礦工程；開采；充填采礦技術

隨著經濟的發展，我國礦產資源的消耗也進入高峰期，而采礦業又面臨著地質災害和生態環境的雙重困境，為了解放“三下”開采﹑實現資源再利用的目標﹑達到環保的目的，充填采礦技術得到廣泛應用。充填采礦技術與其他采礦方法相比，不但能提高礦石回采率﹑有效控制地表坍塌﹑保護環境，而且能增加采礦安全性。充填采礦技術通過不斷改進，在充填料制備﹑輸送﹑充填回采技術﹑充填材料開發等方面更加完善，加上充填采礦技術廣泛應用井下無軌自行設備，已成為開采效率高且環保節能的采礦方法。

1 充填采礦技術的應用現狀

目前，我國充填采礦技術在煤礦開采中應用存在著兩個問題，一是資源不足，二是資源浪費，也可說當前我國充填采礦技術應用現狀就是如此。另外，我國煤礦礦區的特點是多數埋藏于地下，并且屬于地下深層礦，那么就需要深入地下進行開采，久而久之，地下或者山體就會被采空，如果不采取有效的應對措施，就會造成地表下陷，山體垮塌等等問題，使環境受到破壞。

煤礦開采會產生大量的工業三廢，工業三廢會嚴重破壞地表植被，給自然生態平衡帶來巨大的威脅。充填采礦技術的正確利用，可以減少廢氣﹑廢水﹑廢渣的排放量，也可以防止地表變形造成的地面下陷。“采富保貧”是充填采礦技術的應用目的之一，將其應用到急傾斜礦體﹑緩傾斜礦體﹑分支復合礦體，或者其他某些結構復雜多變的礦體中，不僅可以減少對自然環境的損害，還可以提高礦品的質量和礦柱的回收率。除此之外，煤礦開采需要不斷的挖掘山體巖層或地下巖層，會產生大量的廢棄巖石，以及廢渣，開采后，會留下大量尾款，以我國當前的技術是無法將這些物質回收再利用的，此時，就需要通過充填技術進行處理。

2 我國煤礦充填采礦技術分析

2.1 分段充填采礦技術

分段充填采礦技術是通過裸露地表分為若干個大的采場結構，矩形截面結構，從而減少了采場暴露面積，實現了采礦和充填在不穩定礦體的效果下。一場將分為幾個高10m中間段，然后分段布置采場，開采和充填采場回采充填過程的操作，根據采礦作業的進度交叉﹑鉆井﹑開采和灌裝操作是在風洞中進行的，使用ct-500he電動鏟運機出礦充填材料的運輸和處理，形成踩空立即充填水泥，以推卸鏟運機的屋頂。充填采礦技術，可實現采礦，走出礦井，在沒有鐵路機械化的同時進行三個作業的充填和充填。

2.2 干式充填法

干式充填法采用露天采石場所采碎石﹑露天礦剝離﹑地下礦采掘出來的廢石作為充填材料，將其破碎后通過機器﹑風力或人工送到采空區充填。干式充填法將礦塊分為礦房和礦柱，回采通常先采房﹑再采柱，礦房自下而上分層回采，充填時根據回采工作推進而充填并未創造繼續上采的條件。干式充填法適用于價值高的礦石(礦體厚度不多于4m)﹑圍巖不穩而礦石穩固的礦體﹑缺乏水源或水量過大的礦山﹑廉價干填充料等，干式充填法可分為：上向水平分層干式充填法﹑傾斜分層干式充填法和削壁充填采礦法。

2.3 上向分層充填技術

上向分層充填是干式充填的一種，主要是對礦體進行分層，然后按照從下到上的順序逐層開采和充填，并且在充填過程中構筑放礦井﹑行人井以及排水井。上向分層充填技術中，礦塊的布置形式包括沿走向和切走向兩種，如果礦石和圍巖的穩定性好，礦體厚度在15m以內，沿走向布置，反之則采用切走向布置。而如果礦體的厚度在50m以上，則需要沿礦體垂直方向，設置兩排礦房，并在礦房間留出沿走向的縱向礦柱。

2.4 下向分層充填技術

下向分層充填技術適用于礦石和圍巖穩固性較差的礦體，可以針對礦柱進行回采。在實際應用中，需要在礦塊中設置行人天井﹑礦石溜井以及充填物運輸井，通過溜井將開采得到的礦石運輸到下部巷道中，充填料則通過上部巷道運到采空區。回采時，按照由上到下的順序，回采與充填交叉進行。在進行分層時，應該采用水平分層或者傾斜10°－15°分層的方式，回采前先連通巷道﹑行人天井以及溜井，由切割巷道進行回采。從安全方面考慮，應該在每一層分層充填物的下方，設置膠結頂。

2.5 削壁充填采礦技術

削壁充填采礦法礦塊多為川之路天井，由于礦體比較薄，所以不能留間柱(特殊情況可以留很小的間柱)，而是架設人工底柱(人工底柱為木梁底柱或混凝土底柱)。回采時先采礦石，后采巖石，落礦前現在充填物料上鋪好墊層(可以鋪膠皮帶或者草袋子，鋪鋼板和15～20cm厚的混凝土)，將礦石用1m深的炮眼崩下來后，再通過人工或電耙出礦，然后崩落圍巖并充填采空區，形成采礦作業人員可以工作的最小空間，如此循環作業，直到采完一個礦塊為止。削壁充填法開采礦石時，礦石和圍巖要分次崩落，根據礦脈傾角﹑礦巖穩固度等決定礦巖崩落先后順序，在確定崩落圍巖量時，應當在滿足充填踩空區的條件下盡量使用場內廢石當作充填料。

總之，就目前而言，充填采礦技術是煤礦企業提高回采率﹑保證生產安全同時實現綠色環保的一種有效采礦技術，將其應用到煤礦開采中，可以實現資源的重復利用，降低采礦活動對于周邊環境的影響，也可以對采礦垃圾進行有效處理，應該得到技術人員的重視，做好深入研究，推動我國煤礦產業的綠色健康發展。

[1] 賀東升.采礦新技術在煤礦開采中的作用[J].山西煤炭管理干部學院學報，2015，03：23-24+31.

[2] 鄭登棟.淺析充填采礦技術在煤礦開采中的應用[J].江西建材，2016，18：218.

[3] 劉闖.煤礦開采中充填采礦技術的應用[J].科技創新與應用，2016，33：118.