淺析充填開采技術在煤礦開發中的應用

摘 要：對于煤礦開發而言，應用充填開采技術，可實現深部開采，提高回采率，為煤礦開采安全、綠色環保提供切實有力保障。文章通過闡述充填開采技術，對充填開采技術在煤礦開發中的實踐應用進行探討，旨在為如何促進我國煤礦事業有序健康發展提供一些思路。

關鍵詞：煤礦開發；充填開采技術；應用

引言

長期開采煤礦一方面會對巖層帶來破壞，一方面會引發巖層移動、地表沉陷等現象。現如今，煤礦開采技術不斷推陳出新，伴隨人們對資源合理開發利用的越來越關注，從而對采礦技術提供了更為嚴苛的要求[1]。煤礦充填開采技術不僅有著貧化率率的優點，還有著回收率高的特征。由此可見，對充填開采技術在煤礦開發中的應用開展研究，有著十分重要的現實意義。

1 充填開采技術概述

1.1 充填開采技術

充填開采技術是一項人工支護采礦技術，指的是伴隨煤礦開采的逐步深入，將充填料送往采空區，開展好采空區防護工作，一方面起到控制圍巖崩落、地表移動的作用，一方面達到提高回采率的目的。充填開采技術在深部開采、不穩定圍巖礦區開采中的應用，現已收獲了十分可觀的成效。

依據充填材料差異，對充填開采技術開展劃分：（1）干式充填開采技術，通常是將采掘出的廢石、碎石用以填料，經破碎處理后傳輸至采空區。該項技術的應用，要求依據由下而上的順序開展分層回采，結合回采具體精度開展充填，為后續向上采礦奠定有力基礎。干式充填開采技術在高價值礦石、缺水或者水量過多的礦山以及不穩定礦體中的應用，可收獲良好的應用成效；（2）水力充填開采技術，該項技術應用的填料多以爐渣、碎石等為主，依托輸水管道，借助水的動力，將填料傳輸至采空區，經脫水處理后便可生成充填體。該項技術有著十分強的適用性，同時充填物具備較強的抗壓水平，可有效防止圍巖移動，實現對礦山壓力的有效控制；（3）膠結充填開采技術，該項技術應用的填料多以爐渣、砂石、尾砂等為主，經由科學配比調制，獲得漿狀膠結物，等到起凝固后，將填料傳輸至采空區開展充填。該項充填開采技術有著操作簡便的特征，且充填物存在一定微膨脹性，強度增長迅速，相較于前兩種充填開采技術，在成本、環境保護等方面具備一定應用優勢[2]。

1.2 充填開采技術應用優勢

充填開采技術在煤礦開發中的應用有著諸多應用優勢，具體表現為：（1）可實現對礦區地壓的有效控制，控制圍巖崩落、地表移動，防止引發地表沉陷、塌方等安全事故，為煤礦開發提供安全保障；（2）可改善礦石回采率，起到對礦床的保護作用，縮減火宅安全事故的引發；（3）可有效減輕作業人員工作量，縮減作業成本，確保生產安全；（4）可促進采礦區巖石應力趨向于平衡，改善深部開采效率。

2 充填開采技術在煤礦開發中的實踐應用

全面煤礦開發在時代發展新形勢下，要緊隨社會發展腳步，強化改革創新，在先進理念、成功發展經驗的支持下逐步強化充填開采技術在煤礦開發中的科學合理應用，如何進一步促進煤礦開發工作的有序開展可以從以下相關內容著手：

2.1 固體物充填開采技術

綜合機械化固體廢棄物充填、采煤一體化技術作為一項我國擁有充分獨立知識產權的新型固體充填采煤技術，近年來，一系列應用實踐證明，該項充填開采技術研究成果總體理論、技術水平已達到世界領先水平。

2.1.1 充填材料。固體物充填開采技術充填材料以煤矸石、固體廢料等為主，另外還會加入黃土、煤灰等材料，經由礦區采掘矸石采用充填置換開采技術，依托該種方式，可使煤矸石達成井下處理，進一步實現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。通過對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制后，依托大垂深投料系統、煤礦運輸系統，然后借助懸掛于充填架尾梁處的充填開采傳輸設備，使充填料朝長壁工作面開展充填，并采取夯實機開展夯實處理，進一步達到對煤礦資源進行置換的目的。如此一來，一方面可使三下壓煤問題得到有效解決，一方面可促進地表沉陷、覆巖運動得以被有效控制。

2.2 超高水充填開采技術

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水量，最高能夠超過95%，基于此，固體粉料的應用劑量可實現極大水平降低[3]。超高水充填開采技術一方面有著操作便捷的應用優勢，一方面占地面積較少，可于煤礦井下對充填泵送系統開展建設。

2.2.2 充填工藝。充填工藝對應實行的方式主要包括水力泵送、掛包充填，該種充填工藝系統相較于其他系統操作更簡便，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性特點，對于仰斜開采而言，僅需管路，泵送、攪拌等裝置便可構筑起完備的充填系統；對于俯斜、水平開采而言，工作效率會出現一定程度下降情況，一般而言，產量在5000～10000t/月范圍，現階段，在綜采機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

伴隨綠色生態理念的逐步深入，對于煤礦綠色開發而言，固體廢棄物膏體充填扮演著越來越重要的角色，作為一種對粉煤灰、煤矸石、劣質土等固體廢棄物開展混合調配的膏狀漿體，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，對采空區開展充填的一項綠色開采技術。對于膏體充填開采技術而言，可將其劃分成膠結膏體充填開采技術、非膠結膏體充填開采技術，該項技術有著極高的采出率，且在生態環境、安全性方面具備一定的優勢，近年來，其在眾多礦井中得到推廣，且大都應用于炮采工作面。

2.3.1 充填材料。膏體充填開采技術充填材料多以煤矸石、粉煤灰、水泥、減水劑為主，產生的膠結充填體具備相對高的濃度及相對強的流動性，進而呈現為膏體狀態。

2.3.2 充填工藝。經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的性能優化劑。各項材料置入攪拌桶中應當添加相應的水，再開展高速攪拌，進一步產生高濃度的漿體，經由充填鉆孔、管道自流傳輸至采空區，開展充填工作。

3 結束語

總而言之，充填開采技術既能夠達成對煤礦開采深陷情況的有效控制，促進煤炭資源充分回收，強化對土地資源的保護；還能夠對煤礦井下廢棄物進行有效處理，降低其對生態自然的危害，十分貼近當今社會提倡綠色經濟發展理念，具備十分可觀的發展前景。鑒于此，相關人員務必要不斷鉆研研究、總結經驗，清楚認識充填開采技術內涵及應用優勢，結合煤礦開采實際情況、實際需求，強化充填開采技術在煤礦開發中的科學合理應用，積極推動我國煤礦產業的綠色健康發展。

參考文獻

[1]郭惟嘉，張新國，史俊偉，等.煤礦充填法開采技術研究現狀及應用前景[J].山東科技大學學報（自然科學版），2010，29（04）：24-29.

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

[3]鄭登棟.淺析充填采礦技術在煤礦開采中的應用[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，巴音郭楞職業技術學院，冶金與資源學院，助教，研究方向：煤礦開采技術。