煤礦充填開采的現(xiàn)狀綜合分析與展望

殷術(shù)明

摘要：近些年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，煤礦領(lǐng)域逐漸拓展。對(duì)于煤礦行業(yè)而言，更加注重綠色環(huán)保，堅(jiān)持環(huán)保生產(chǎn)，可持續(xù)發(fā)展理念。本文主要分析我國(guó)常用煤礦充填開采技術(shù)，分析充填開采現(xiàn)狀，提出煤礦充填開采的發(fā)展展望。

關(guān)鍵詞：煤礦；充填開采；現(xiàn)狀；展望

對(duì)于煤礦開采，具有經(jīng)常性、長(zhǎng)期性開采特點(diǎn)，極易引起巖層移動(dòng)、地表沉陷與巖石破壞問題，嚴(yán)重影響了道路工程、農(nóng)田水利，危害生態(tài)環(huán)境。隨著采礦技術(shù)日益更新，人們環(huán)保意識(shí)逐漸提升，愈加重視資源科學(xué)、合理開采。因此，筆者根據(jù)自身的煤礦技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，主要分析我國(guó)常用煤礦充填開采技術(shù)，分析充填開采現(xiàn)狀，提出煤礦充填開采的發(fā)展展望。

1.我國(guó)煤礦充填開采的現(xiàn)狀分析

首先，水砂充填長(zhǎng)壁。水砂充填長(zhǎng)壁在金屬礦中較為適用，技術(shù)發(fā)展也比較成熟。在波蘭、德國(guó)地區(qū)，大多采取采空區(qū)開采，選擇電廠粉煤灰、河砂與煤矸石制作充填材料。由于這些水砂運(yùn)用范圍較廣。一般而言，輸送水砂至長(zhǎng)壁工作面，經(jīng)過充填之后，地表下沉值0.2，可獲得良好充填效果。

其次，膏體充填。在1960年開始，我國(guó)即開始使用水砂充填長(zhǎng)壁，以保護(hù)煤柱開采，具有良好開采效果。然而因成本較高、工藝復(fù)雜，并未廣泛運(yùn)用于我國(guó)煤礦開采。對(duì)于充填泌水與立隔排水問題，從1980年開始，開始運(yùn)用膏體充填技術(shù)。制作充填材料，可降低泌水率與膏體漿體流速，確保正常泵送，進(jìn)而提升充填效果，該技術(shù)廣泛運(yùn)用于金屬煤礦開采。現(xiàn)階段，膏體充填法在工業(yè)中運(yùn)用，屬于可行性試驗(yàn)。

第三，離層注漿減緩地表下沉。從1990年開始，我國(guó)既開始運(yùn)用離層注漿減緩地表下沉，各開采沉陷專家、技術(shù)人員十分重視該技術(shù)運(yùn)用。從2000年開始，充填技術(shù)經(jīng)過逐漸改造、創(chuàng)新，膠結(jié)、高水速凝與膏體等充填技術(shù)，被廣泛運(yùn)用于煤礦開采。然而各種技術(shù)，均存在不同缺點(diǎn)。膠結(jié)充填選擇水泥作為膠凝材料，但水泥固結(jié)細(xì)粒性能較差，在初次充填之后，需實(shí)施少量脫水，使得析出料漿顆粒逐漸流失。處于污染井作業(yè)時(shí)，充填體自身強(qiáng)度會(huì)有所下降。

2.我國(guó)煤礦充填開采的常見技術(shù)

首先，傳統(tǒng)煤礦充填。在傳統(tǒng)煤礦充填中，主要包含了風(fēng)力、粉煤灰、矸石帶狀、水力與矸石自溜等充填技術(shù)。水力充填主要通過水力進(jìn)行輸送，通過充填管路，將充填材料輸送至采空區(qū)進(jìn)行充填。對(duì)于風(fēng)力充填，按照壓縮氣風(fēng)壓理論，通過垂直管理，將材料輸送至井下貯料倉(cāng)，接著通過普通輸送機(jī)，輸送至采空區(qū)，再憑借風(fēng)力輸送充填材料至采空區(qū)進(jìn)行充填。對(duì)于矸石自溜充填，是選擇齒軌車與卡軌車，輸送矸石至采空區(qū)，若煤層傾角較大，可選擇矸石自溜進(jìn)行充填。對(duì)于矸石帶狀充填，是以開切眼、順著工作面推進(jìn)，直到隔開一段距離之后，將壘砌作為矸石支撐頂板，避免地表下沉。

其次，現(xiàn)代煤礦充填。其一，注漿膠結(jié)充填。該技術(shù)包含離層帶注漿、采空區(qū)注漿等方式，采空區(qū)注漿是指，處于地面漿膏狀時(shí)，選擇高固低水漿液進(jìn)行制備，選擇管道輸送至井下工作面。處于工作面時(shí)，將充填材料推進(jìn)至采空區(qū)充填。而離層帶注漿屬于巖石控制技術(shù)，處于特定地址環(huán)境中，開采空間尺寸固定，在采空區(qū)覆巖層，其彎曲帶、斷裂帶有機(jī)結(jié)合，處于一定范圍內(nèi)，內(nèi)巖層出現(xiàn)離層，利用地面鉆孔方式，將粉煤灰充填材料輸送至離層帶，在巖體中起著支撐作用，嚴(yán)格控制覆巖下沉，進(jìn)而避免地表下沉。其二，膏體充填。該技術(shù)指頂板冒落、煤層采出前，把粉煤灰、煤矸石等充填材料，無需脫水處理，沒有臨界的流入膏液體，處于泵壓、重力作用之下，輸送至回采工作面，接著對(duì)采空區(qū)進(jìn)行充填，且形成相間條帶，充填條帶具有覆巖支撐作用，主要分為非膠結(jié)膏體、膠結(jié)膏體兩種充填方式。膏體充填技術(shù)采出率極高，可選擇多種材料，環(huán)保性與安全性較高，可實(shí)現(xiàn)管道運(yùn)輸。其三，超高水材料充填。使用該技術(shù)，超高水充填材料是ZKD材料，具有高水速凝特點(diǎn)，由B-B與A-A添加劑、B與A料制作而成，摻水量極高，可達(dá)到96%摻水量，可降低固體粉料用量，屬于最佳充填材料，主要選擇水力泵送與掛包泵送方式充填，制作高水速凝材料，接著把充填材料輸送至泵，選擇泵充填，實(shí)時(shí)監(jiān)控充填情況。

3.我國(guó)煤礦充填開采的發(fā)展展望

對(duì)于三下壓煤，煤礦充填開采技術(shù)是主要途徑，可提升煤礦開采可靠性、安全性，為降低固體垃圾率，減少采出矸石垃圾，降低矸石山污染，提供安全煤礦，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)，必須解決傳統(tǒng)采空區(qū)問題，確保三下煤炭安全性，解決瓦斯超限問題，進(jìn)而提升煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。另外，膏體充填技術(shù)與超高水材料技術(shù)正在逐步推廣煤礦開采，且技術(shù)發(fā)展愈加成熟，雖然這些技術(shù)優(yōu)點(diǎn)眾多，然而也具有一定缺陷。例如，研發(fā)新型充填材料，必須提高固體廢料利用率，減少固體污染率，做到廢物利用。尤其需注重充填理論的研究，實(shí)現(xiàn)充填介質(zhì)量化，解決地表沉降、充填參數(shù)的關(guān)系問題，研發(fā)新型充填設(shè)備時(shí)，加強(qiáng)材料輸送機(jī)、材料充填支架等設(shè)備研究。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)日益更新，煤礦開采技術(shù)發(fā)展、創(chuàng)新水平進(jìn)一步提高，有效推動(dòng)了我國(guó)煤礦航而已發(fā)展，提高了煤礦開采經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性，確保了煤礦開采高效性、安全性。在今后發(fā)展歷程中，我們必須以理論研究為基礎(chǔ)，加強(qiáng)充填技術(shù)、充填設(shè)備、充填材料的研發(fā)力度，進(jìn)而促進(jìn)煤礦充填開采的科學(xué)、長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

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