充填采煤技術現狀與發展探討

楊同和

摘? 要：本文在對發展充填采煤技術的重要意義進行分析的基礎上，重點探討了高水材料充填技術、矸石充填技術以及部分充填采煤技術的應用現狀，并以此作為基礎，對充填采煤技術的發展趨勢進行了探討，希望能為充填采煤技術的發展提供參考。

關鍵詞：充填采煤;矸石充填;高水材料充填

一、發展充填采煤技術的重要意義

（一）合理解決傳統充填材料的供需問題。因為煤礦采掘作業過程中產生的工業廢棄物相對較少，完全填補采空區難以實現。因此，傳統采煤作業過程中，充填作業不但會增加煤礦公司增加充填材料的成本，而且供需難度也較大。通過利用充填采煤技術可以高效的利用固體廢棄物對采空區進行充填，在保證生產安全的同時，降低了生產成本。

（二）保持采礦—充填的基本循環。在整個采煤作業過程中，礦產資源的開采和充填作業是相輔相成的，在持續的開采過程中需要進行不斷的充填，需要兩者相互配合完成整個生產過程。但是，部分煤礦公司在開采作業過程中往往將管理和生產的重點置于煤礦的開采層面，導致當前煤礦的開采實現了機械化，而不重視充填技術的創新發展。而通過發展充填采煤技術能夠有效的平衡開采—充填的生產環節，使得整個煤礦生產與采掘行業能夠得到持續發展[1]。

二、充填采煤技術發展現狀

（一）高水材料充填技術。高水材料充填技術是當前應用最為廣泛，最受歡迎的一種充填采煤技術。其中，所使用的高水材料主要成分是高鋁水泥、速凝劑、石膏，水，生石灰、懸浮劑以及解凝劑等，混合構成了一種液體凝膠類材料。配比形成的高水材料不但流動性極佳，而且能夠快速凝固、強度增加巡視，從而達到有效的固水目的，保證水占比較大的液體類充填材料能夠在短時間內凝固成為高強度的固體。由于高水類材料中水的占比較大，這就降低了材料對固體類城府的需求，從而解決了煤礦生產現場缺少固體填充材料的問題，能夠保證充填開采技術得以實施，降低了生產成本。同時，使用高水材料進行充填作業的系統相對較為簡單，對設備的相關要求較低，總的投入成本較低，從而解決資金方面的問題。但是，高水材料充填作業技術的一個重大缺陷就是其抗風化和抗高溫的能力較差，而且時間長后容易發生化學變化，從而造成固化后材料不能長期穩定的問題。

（二）矸石充填技術。該種充填采煤技術主要是通過應用重力、風力、機械等相關的外力將矸石引入到已經采空的區域進行采掘作業。按照煤礦生產的具體情況，不同充填部位所需要的充填類材料包括矸石、砂、隨時和粉煤灰等，并加入少量的膠結料、添加劑等。根據采空區域所應用的外力的方式不同，矸石充填采煤方式主要包括人工充填、自溜充填、風力充填和機械充填等幾種形式[2]。 在上述類型中，人工矸石充填采煤方法因為效率較低，且需要耗費大量的勞動力，在實際的生產過程中一般較少使用。

（三）部分充填技術。（1） 改變充填物的構成。對于部分存在開采需求的采空區，改變充填物的構成組分，從而加強煤層膠體結構的強度，保證實現全面的充填。在實際的施工過程中，主要遵循的原則包括：對于采空區域關鍵層面的部分跨距存在改善要求和采空區寬度變動的部分，需要進行對應的充填;關注對煤柱開采空間的適當預留;定期做好煤炭關鍵層的維護;加強地面的穩定性，避免出現地表的沉陷。（2） 冒落區的注漿充填。所謂的冒落區注漿充填就是指在沒有壓實的采空區冒落矸石之間存在的空隙中注入漿液進行充填，從而與矸石一起共同支撐上層的巖石覆蓋層，從而達到穩定采空區的目的。

三、充填采煤技術的發展趨勢分析

（一）因地制宜，適當進行采礦工藝的創新。在發展充填采礦技術的過程中，應該結合具體礦山的特點以及礦床的開采技術條件，將相關的采礦技術結合起來，形成新的采礦方法。例如，對于礦床緩傾斜極薄的礦脈開采作業過程中，就可以使用礦巖分掘，廢石拋擲充填采空區域的方法。而對于礦脈厚、大，且礦巖相對穩定時，則可以使用淺孔、中深孔鉆機進行采掘作業，從而提高落礦的效率。在采空之后，則使用尾砂、塊石等膠結起來，或者使用高水材料進行充填，在降低充填成本的同時，提高作業效率。

（二）研發新型低成本、高強度的充填材料。高水充填材料的一個重要優勢就是能夠將尾砂全部利用起來，從而避免了井下環境污染，同時節約排水成本。另外，充填材料能夠通過低濃度的方式進行遠距離輸送，保證充填效率。但是，在使用的過程中存在著不穩定的問題，容易出現風化、強度降低的問題，且材料成本依然相對較高。因此，可以開展新型的低成本、高強度充填材料研發工作，實現相關方面的突破。

（三）其他改進和發展方向。根據當前充填采煤技術的發展現狀以及瓶頸，應該對充填材料進行改善，減少充填固化的時間，例如可以使用氣體作為充填材料，提高充填材料固化初期的強度;同時，還要對充填量進行合理控制，通過付費充填的方式進行作業;使用充填作業的方式讓充填作業更加規范，并使用采充分離的作業方式。

參考文獻：

[1] 郭樹貴. 充填采煤技術的應用現狀與發展[J]. 技術與市場， 2014（9）.

[2] 李白碧. 我國煤礦充填開采技術的現狀與發展[J]. 低碳世界， 2013（14）.