充填采礦技術(shù)在煤礦工程中的應(yīng)用研究

摘 要：當(dāng)前在我國的許多領(lǐng)域之中，煤礦資源仍然是一種非常重要的資源，當(dāng)前我國對于煤礦資源的需求量也在不斷地加大。而當(dāng)前在進(jìn)行煤礦開采的過程中，不僅僅需要關(guān)注煤礦開采效率和質(zhì)量的問題，同時(shí)還必須要減少對于礦區(qū)的破壞，因此就對于采礦技術(shù)提出了更高的要求。而要滿足這些要求，可以對于充填采礦技術(shù)充分地加以應(yīng)用，將充填采礦技術(shù)應(yīng)用在煤礦工程之中，不僅僅能夠提高煤礦開采的效率，同時(shí)還能夠減少對于環(huán)境的破壞，因此本文主要就充填采礦技術(shù)在煤礦工程中的應(yīng)用進(jìn)行了相應(yīng)的研究。

關(guān)鍵詞：充填采礦技術(shù)；煤礦工程；應(yīng)用

前言

我國的煤礦產(chǎn)業(yè)在經(jīng)過了50余年的發(fā)展之后，已經(jīng)對于其它產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生了非常緊密的聯(lián)系，但是隨著煤礦資源被不斷地開采利用，當(dāng)前煤礦資源正在進(jìn)一步地減少，而且開采的難度也在進(jìn)一步增加，再加之當(dāng)前我國非常注重可持續(xù)發(fā)展，再沿用傳統(tǒng)的煤礦開采技術(shù)已經(jīng)不能夠有效地滿足當(dāng)前的要求。而將充填采礦技術(shù)應(yīng)用在煤礦工程之中，能夠有效地避免許多由傳統(tǒng)開采技術(shù)所導(dǎo)致的問題，因此對于充填技術(shù)在煤礦工程中的應(yīng)用進(jìn)行研究有著非常重要的意義。

1 充填采礦技術(shù)概述

充填采礦技術(shù)是一種人工支護(hù)采礦方法，該技術(shù)經(jīng)常被應(yīng)用在圍巖不穩(wěn)固的稀缺、貴重礦石的開采中，應(yīng)用充填采礦法進(jìn)行采礦，能夠有效地保護(hù)環(huán)境，同時(shí)還能夠控制圍巖崩落以及地表的塌陷，礦石的回采率較高。一般按照充填采礦材料的不同可以將該技術(shù)分為干式充填法、水力充填法和膠結(jié)充填法三類。其中，干式充填法就是通過對于露天采石場的碎石、地下礦采掘出的廢石加以利用，將其作為填充材料，在經(jīng)過機(jī)器的破碎之后，用以充填采空區(qū)。而水力充填法則是以碎石、爐渣以及砂等作為充填的材料，然后利用管道送水的模式，通過對于水力的應(yīng)用將充填材料輸送到采空區(qū)之中。膠結(jié)充填法所采用的材料也主要是砂石、爐渣和尾砂等，但是在進(jìn)行充填之前，先將其按照一定的比例配置成為膠結(jié)物料，或者是直接采用水泥作為充填料，通過水力或者是機(jī)械將這些充填料運(yùn)送至采空區(qū)之中，從而實(shí)現(xiàn)對于采空區(qū)的充填。不同的充填方法有著各自的適用范圍，在選擇時(shí)需要根據(jù)煤礦的實(shí)際情況選擇最適宜的方式。

2 充填采礦技術(shù)在煤礦工程中的應(yīng)用

2.1 上向分層充填技術(shù)在煤礦工程中的應(yīng)用

上向分層充填技術(shù)屬于干式充填法的一種，在煤礦工程之中，該技術(shù)應(yīng)用得較為普遍。所謂的上向分層充填法，就是指的對于礦體進(jìn)行層次上的劃分，并且在開采的過程中按照由下到上的順序逐層地進(jìn)行開采，并且在每一層開采完之后及時(shí)地進(jìn)行充填。但是在進(jìn)行充填的過程中需要注意三個(gè)方面的問題，第一是放礦井的構(gòu)筑，第二是行人井的構(gòu)筑，第三是充填井的布置。其中放礦井的作用主要就是放礦，而行人井的主要作用則是行人以及排水，充填井的主要作用是對于設(shè)備以及材料進(jìn)行輸送。在應(yīng)用上向分層充填技術(shù)進(jìn)行煤礦開采的時(shí)候，礦塊的布置是一個(gè)非常重要的內(nèi)容，而在進(jìn)行礦塊布置中，既可以沿走向，又可以沿切走向。一般來說，沿走向布置的礦坑適用于厚度不超過15m的礦體，而且礦石和圍巖要相對穩(wěn)固，而在礦體厚度超過15m時(shí)，就可以采用切走向布置礦塊。在布置礦房的時(shí)候，最佳的長度為50m，如果礦體的厚度超過了50m，最好布置兩排礦房。而在設(shè)置間柱的時(shí)候，需要依據(jù)回采方法、礦體厚度以及礦巖的穩(wěn)定性來進(jìn)行確定，一般將柱的厚度控制在7-10m之間。

2.2 下向分層充填采礦技術(shù)在煤礦工程中的應(yīng)用

下向分層充填采礦技術(shù)也是煤礦工程中常用的一種充填采礦技術(shù)，在應(yīng)用下向分層充填采礦技術(shù)進(jìn)行煤礦開采的過程中，也需要先進(jìn)行層次的劃分，但是下向分層充填采礦技術(shù)的應(yīng)用范圍不如上向分層充填采礦技術(shù)廣泛。一般下向充填采礦技術(shù)都被應(yīng)用在礦石以及圍巖不穩(wěn)定礦體的開采之中。在應(yīng)用該技術(shù)的過程中，應(yīng)該在溜井和礦塊布置充填天井以及行人天井。開采過程所產(chǎn)生的礦石直接通過溜槽被運(yùn)輸?shù)较锏溃锏赖某涮畈牧蟿t向上運(yùn)輸?shù)讲蓤觥Ｒ话阍陂_采的過程中，都是分為上下兩層進(jìn)行開采，在回采的過程中，按照由上到下的順序進(jìn)行，并且采完一層就充填填充物至該層。在對于回采層進(jìn)行分層的時(shí)候，應(yīng)該使其傾斜10—15°或者是水平布置。在進(jìn)行回采分層之前，應(yīng)該先將切割巷道同充填溜井、行人天井連通，從切割巷道開始回采。而且在回采的過程中，為了確保安全，應(yīng)該每層分層采用水砂填充物在下方構(gòu)筑起膠結(jié)頂。

2.3 削壁充填采礦技術(shù)在煤礦工程中的應(yīng)用

削壁充填采礦法也是煤礦工程中常用的一種充填采礦技術(shù)，一般該技術(shù)常被應(yīng)用在露天井之中，而且在應(yīng)用削壁充填采礦技術(shù)的過程中，由于礦體較薄，所以不能夠留間柱，而應(yīng)該架設(shè)人工底柱。在應(yīng)用該方法進(jìn)行回采的過程中，應(yīng)該先進(jìn)行礦石的開采，然后再進(jìn)行巖石的回采。在落礦之前應(yīng)該先在充填物料上鋪好墊層，在礦石落下之后，應(yīng)該通過人工或者是電耙的方式出礦。出礦之后再崩落圍巖并且對于采空區(qū)進(jìn)行充填，在整個(gè)開采過程中，應(yīng)該盡量控制采礦作業(yè)人員的工作看空間，避免充填不夠充分。在應(yīng)用削壁充填采礦技術(shù)的過程中，是對礦石和圍巖獨(dú)立進(jìn)行開采，在將礦石運(yùn)出之后再將剩余的廢石留在礦房之中作為充填料。在應(yīng)用該方法開采礦石的過程中，必須要注意將礦石和圍巖分次崩落，并且在崩落的過程中應(yīng)該依據(jù)礦脈的傾角以及礦巖的穩(wěn)固度來對于礦巖崩落的順序加以確定。在對于崩落圍巖量加以確定時(shí)，應(yīng)該在滿足充填采空區(qū)的條件之下盡量地使用場內(nèi)的廢石來作為充填料。對于先崩落的礦石，應(yīng)該使用小直徑釬頭鉆鑿深度在1.0-1.5m之間的淺孔，并且使得孔距保持在0.4-0.6m之間，然后再間隔裝藥爆破。對于先崩落圍巖的圍巖量，其應(yīng)該符合最小回采空間的要求。同時(shí)為了高品位的碎石以及礦石粉混入到充填料之中，在充填物的表面上應(yīng)該鋪設(shè)一層墊層，這樣有效地將高品位的碎石以及礦石粉同充填料分隔開。

2.4 分段充填采礦技術(shù)在煤礦工程中的應(yīng)用

分段充填采礦技術(shù)也是一種常用的充填采礦技術(shù)，在應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行煤礦開采的過程中，是先把暴露面較大的采場劃分為幾個(gè)結(jié)構(gòu)面，使其形成矩形斷面結(jié)構(gòu)，這樣就能夠使得采場暴露面積得以縮小，這樣就能夠在不穩(wěn)固礦體下繼續(xù)進(jìn)行開采并且有效地進(jìn)行充填。在進(jìn)行開采的過程中，回采與充填作業(yè)應(yīng)該嚴(yán)格按照采礦步驟并且依據(jù)采礦作業(yè)的進(jìn)度交叉進(jìn)行，鑿巖、出礦以及充填都應(yīng)該在巷道內(nèi)作業(yè)。通過對于分段充填采礦技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)采礦、出礦、充填三項(xiàng)作業(yè)同時(shí)進(jìn)行，從而大大地提高采礦的效率。

3 結(jié)語

在煤礦開采的過程中，通過對于充填采礦技術(shù)有效地加以應(yīng)用，不僅僅能夠使得我國的煤礦開采事業(yè)取得更好的發(fā)展，而且還能夠有效地減少由于煤礦開采而對環(huán)境所造成的破壞，使得煤礦開采朝著可持續(xù)的方向發(fā)展。在對于充填采礦技術(shù)加以應(yīng)用的過程中，需要對于不同技術(shù)的要點(diǎn)加以掌握，并且根據(jù)煤礦的實(shí)際特征選擇最為合適的技術(shù)，以保證充填采礦技術(shù)的作用能夠得到更加充分地發(fā)揮。

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作者簡介：

吳祥文，1985 年9月出生，男，漢族，重慶萬盛人，大學(xué)本科，初級職稱；現(xiàn)任重慶南桐礦業(yè)公司紅巖煤礦生產(chǎn)副總工程師兼科長。