淺析充填開采技術(shù)在煤礦開發(fā)中的應(yīng)用

摘 要：對(duì)于煤礦開發(fā)而言，應(yīng)用充填開采技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)深部開采，提高回采率，為煤礦開采安全、綠色環(huán)保提供切實(shí)有力保障。文章通過闡述充填開采技術(shù)，對(duì)充填開采技術(shù)在煤礦開發(fā)中的實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行探討，旨在為如何促進(jìn)我國煤礦事業(yè)有序健康發(fā)展提供一些思路。

關(guān)鍵詞：煤礦開發(fā)；充填開采技術(shù)；應(yīng)用

引言

長期開采煤礦一方面會(huì)對(duì)巖層帶來破壞，一方面會(huì)引發(fā)巖層移動(dòng)、地表沉陷等現(xiàn)象。現(xiàn)如今，煤礦開采技術(shù)不斷推陳出新，伴隨人們對(duì)資源合理開發(fā)利用的越來越關(guān)注，從而對(duì)采礦技術(shù)提供了更為嚴(yán)苛的要求[1]。煤礦充填開采技術(shù)不僅有著貧化率率的優(yōu)點(diǎn)，還有著回收率高的特征。由此可見，對(duì)充填開采技術(shù)在煤礦開發(fā)中的應(yīng)用開展研究，有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 充填開采技術(shù)概述

1.1 充填開采技術(shù)

充填開采技術(shù)是一項(xiàng)人工支護(hù)采礦技術(shù)，指的是伴隨煤礦開采的逐步深入，將充填料送往采空區(qū)，開展好采空區(qū)防護(hù)工作，一方面起到控制圍巖崩落、地表移動(dòng)的作用，一方面達(dá)到提高回采率的目的。充填開采技術(shù)在深部開采、不穩(wěn)定圍巖礦區(qū)開采中的應(yīng)用，現(xiàn)已收獲了十分可觀的成效。

依據(jù)充填材料差異，對(duì)充填開采技術(shù)開展劃分：（1）干式充填開采技術(shù)，通常是將采掘出的廢石、碎石用以填料，經(jīng)破碎處理后傳輸至采空區(qū)。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，要求依據(jù)由下而上的順序開展分層回采，結(jié)合回采具體精度開展充填，為后續(xù)向上采礦奠定有力基礎(chǔ)。干式充填開采技術(shù)在高價(jià)值礦石、缺水或者水量過多的礦山以及不穩(wěn)定礦體中的應(yīng)用，可收獲良好的應(yīng)用成效；（2）水力充填開采技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用的填料多以爐渣、碎石等為主，依托輸水管道，借助水的動(dòng)力，將填料傳輸至采空區(qū)，經(jīng)脫水處理后便可生成充填體。該項(xiàng)技術(shù)有著十分強(qiáng)的適用性，同時(shí)充填物具備較強(qiáng)的抗壓水平，可有效防止圍巖移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山壓力的有效控制；（3）膠結(jié)充填開采技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用的填料多以爐渣、砂石、尾砂等為主，經(jīng)由科學(xué)配比調(diào)制，獲得漿狀膠結(jié)物，等到起凝固后，將填料傳輸至采空區(qū)開展充填。該項(xiàng)充填開采技術(shù)有著操作簡便的特征，且充填物存在一定微膨脹性，強(qiáng)度增長迅速，相較于前兩種充填開采技術(shù)，在成本、環(huán)境保護(hù)等方面具備一定應(yīng)用優(yōu)勢[2]。

1.2 充填開采技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

充填開采技術(shù)在煤礦開發(fā)中的應(yīng)用有著諸多應(yīng)用優(yōu)勢，具體表現(xiàn)為：（1）可實(shí)現(xiàn)對(duì)礦區(qū)地壓的有效控制，控制圍巖崩落、地表移動(dòng)，防止引發(fā)地表沉陷、塌方等安全事故，為煤礦開發(fā)提供安全保障；（2）可改善礦石回采率，起到對(duì)礦床的保護(hù)作用，縮減火宅安全事故的引發(fā)；（3）可有效減輕作業(yè)人員工作量，縮減作業(yè)成本，確保生產(chǎn)安全；（4）可促進(jìn)采礦區(qū)巖石應(yīng)力趨向于平衡，改善深部開采效率。

2 充填開采技術(shù)在煤礦開發(fā)中的實(shí)踐應(yīng)用

全面煤礦開發(fā)在時(shí)代發(fā)展新形勢下，要緊隨社會(huì)發(fā)展腳步，強(qiáng)化改革創(chuàng)新，在先進(jìn)理念、成功發(fā)展經(jīng)驗(yàn)的支持下逐步強(qiáng)化充填開采技術(shù)在煤礦開發(fā)中的科學(xué)合理應(yīng)用，如何進(jìn)一步促進(jìn)煤礦開發(fā)工作的有序開展可以從以下相關(guān)內(nèi)容著手：

2.1 固體物充填開采技術(shù)

綜合機(jī)械化固體廢棄物充填、采煤一體化技術(shù)作為一項(xiàng)我國擁有充分獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型固體充填采煤技術(shù)，近年來，一系列應(yīng)用實(shí)踐證明，該項(xiàng)充填開采技術(shù)研究成果總體理論、技術(shù)水平已達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

2.1.1 充填材料。固體物充填開采技術(shù)充填材料以煤矸石、固體廢料等為主，另外還會(huì)加入黃土、煤灰等材料，經(jīng)由礦區(qū)采掘矸石采用充填置換開采技術(shù)，依托該種方式，可使煤矸石達(dá)成井下處理，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)煤矸石不上井的目的。

2.1.2 長壁綜采固體物充填開采技術(shù)。通過對(duì)各種單一固體廢棄物，諸如黃土、煤灰、地面矸石等，或者集中充填物采取合理的比例開展調(diào)制后，依托大垂深投料系統(tǒng)、煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)，然后借助懸掛于充填架尾梁處的充填開采傳輸設(shè)備，使充填料朝長壁工作面開展充填，并采取夯實(shí)機(jī)開展夯實(shí)處理，進(jìn)一步達(dá)到對(duì)煤礦資源進(jìn)行置換的目的。如此一來，一方面可使三下壓煤問題得到有效解決，一方面可促進(jìn)地表沉陷、覆巖運(yùn)動(dòng)得以被有效控制。

2.2 超高水充填開采技術(shù)

2.2.1 充填材料。ZKD型高水速凝材料是一種十分理想的充填材料，作為一種新型充填材料，其組成成分包括A料、B料以及A-A、B-B添加劑等。ZKD型高水速凝材料具備良好的產(chǎn)水量，最高能夠超過95%，基于此，固體粉料的應(yīng)用劑量可實(shí)現(xiàn)極大水平降低[3]。超高水充填開采技術(shù)一方面有著操作便捷的應(yīng)用優(yōu)勢，一方面占地面積較少，可于煤礦井下對(duì)充填泵送系統(tǒng)開展建設(shè)。

2.2.2 充填工藝。充填工藝對(duì)應(yīng)實(shí)行的方式主要包括水力泵送、掛包充填，該種充填工藝系統(tǒng)相較于其他系統(tǒng)操作更簡便，且不論是初期資金還是總體資金，都無需過高的投入。介于充填材料的流動(dòng)性特點(diǎn)，對(duì)于仰斜開采而言，僅需管路，泵送、攪拌等裝置便可構(gòu)筑起完備的充填系統(tǒng)；對(duì)于俯斜、水平開采而言，工作效率會(huì)出現(xiàn)一定程度下降情況，一般而言，產(chǎn)量在5000～10000t/月范圍，現(xiàn)階段，在綜采機(jī)械化充填中還尚未收獲可觀的成效。

2.3 膏體充填開采技術(shù)

伴隨綠色生態(tài)理念的逐步深入，對(duì)于煤礦綠色開發(fā)而言，固體廢棄物膏體充填扮演著越來越重要的角色，作為一種對(duì)粉煤灰、煤矸石、劣質(zhì)土等固體廢棄物開展混合調(diào)配的膏狀漿體，其有著無需脫水、不存在臨界流速的特征，是基于泵壓或者重力作用，依托管道朝回采工作面開展傳輸，對(duì)采空區(qū)開展充填的一項(xiàng)綠色開采技術(shù)。對(duì)于膏體充填開采技術(shù)而言，可將其劃分成膠結(jié)膏體充填開采技術(shù)、非膠結(jié)膏體充填開采技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)有著極高的采出率，且在生態(tài)環(huán)境、安全性方面具備一定的優(yōu)勢，近年來，其在眾多礦井中得到推廣，且大都應(yīng)用于炮采工作面。

2.3.1 充填材料。膏體充填開采技術(shù)充填材料多以煤矸石、粉煤灰、水泥、減水劑為主，產(chǎn)生的膠結(jié)充填體具備相對(duì)高的濃度及相對(duì)強(qiáng)的流動(dòng)性，進(jìn)而呈現(xiàn)為膏體狀態(tài)。

2.3.2 充填工藝。經(jīng)破碎處理后的煤矸石作為充填的骨料，通用硅酸鹽水泥作為充填膠凝材料，粉煤灰、減水劑則作為管道傳輸?shù)男阅軆?yōu)化劑。各項(xiàng)材料置入攪拌桶中應(yīng)當(dāng)添加相應(yīng)的水，再開展高速攪拌，進(jìn)一步產(chǎn)生高濃度的漿體，經(jīng)由充填鉆孔、管道自流傳輸至采空區(qū)，開展充填工作。

3 結(jié)束語

總而言之，充填開采技術(shù)既能夠達(dá)成對(duì)煤礦開采深陷情況的有效控制，促進(jìn)煤炭資源充分回收，強(qiáng)化對(duì)土地資源的保護(hù)；還能夠?qū)γ旱V井下廢棄物進(jìn)行有效處理，降低其對(duì)生態(tài)自然的危害，十分貼近當(dāng)今社會(huì)提倡綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展理念，具備十分可觀的發(fā)展前景。鑒于此，相關(guān)人員務(wù)必要不斷鉆研研究、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，清楚認(rèn)識(shí)充填開采技術(shù)內(nèi)涵及應(yīng)用優(yōu)勢，結(jié)合煤礦開采實(shí)際情況、實(shí)際需求，強(qiáng)化充填開采技術(shù)在煤礦開發(fā)中的科學(xué)合理應(yīng)用，積極推動(dòng)我國煤礦產(chǎn)業(yè)的綠色健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]郭惟嘉，張新國，史俊偉，等.煤礦充填法開采技術(shù)研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景[J].山東科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，29（04）：24-29.

[2]邢繼亮，楊寶貴，李永亮，等.煤礦充填開采技術(shù)的發(fā)展方向探討[J].煤礦安全，2013，44（12）：189-191.

[3]鄭登棟.淺析充填采礦技術(shù)在煤礦開采中的應(yīng)用[J].江西建材，2016（18）：218.

作者簡介：高潔（1990，5-），女，漢族，新疆庫爾勒人，本科，巴音郭楞職業(yè)技術(shù)學(xué)院，冶金與資源學(xué)院，助教，研究方向：煤礦開采技術(shù)。