煤礦開(kāi)采沉陷充填開(kāi)采技術(shù)應(yīng)用研究

趙學(xué)才

摘?要：隨著煤礦需求的增加，生態(tài)環(huán)境將受到嚴(yán)重影響。為了保護(hù)唯一的家園，必須減少煤礦開(kāi)采造成的“危害”。合理應(yīng)用充填采礦技術(shù)，可大大減少沉陷等不利條件的發(fā)生，對(duì)生態(tài)環(huán)境有一定的保護(hù)作用。本文綜合論述了充填采礦技術(shù)在煤礦開(kāi)采沉陷中的應(yīng)用，為今后煤礦開(kāi)采提供科學(xué)有效的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：煤礦開(kāi)采;填充開(kāi)采技術(shù);資源浪費(fèi);環(huán)境破壞

隨著社會(huì)的發(fā)展，煤礦作為促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步的重要資源，已使現(xiàn)代人的生活離不開(kāi)煤礦資源。世界的快速變化是由煤炭支持的，所有的燈和汽車(chē)都是由煤炭資源組成的。因此，在當(dāng)今世界，煤礦和空氣一樣重要。

一、煤礦開(kāi)采沉陷產(chǎn)生的不良影響

眾所周知，煤炭開(kāi)采是在地表下進(jìn)行的，開(kāi)采和運(yùn)輸?shù)乇硐碌拿禾抠Y源。當(dāng)支撐地殼平衡的煤礦運(yùn)出時(shí)，地層結(jié)構(gòu)將被破壞，進(jìn)而發(fā)生地質(zhì)沉陷。如果煤礦上方有建筑物，也會(huì)失去建筑物的穩(wěn)定性，掩埋住建筑物內(nèi)居民的安全隱患。為了避免安全事故的發(fā)生，煤礦開(kāi)采前必須拆除地質(zhì)上的建筑物，這必然會(huì)增加煤礦開(kāi)采成本，降低煤礦開(kāi)采的經(jīng)濟(jì)效益。此外，長(zhǎng)期大規(guī)模的采煤工作還會(huì)破壞地表生態(tài)系統(tǒng)的平衡，造成地表裂隙、地面沉降、海水入侵、水土流失等自然災(zāi)害。如果要恢復(fù)開(kāi)采后地表的生態(tài)平衡，就需要投入大量的人力、物力和財(cái)力資源，這會(huì)耽誤社會(huì)的發(fā)展，降低煤礦開(kāi)采的效益。因此，在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，有關(guān)部門(mén)不僅要重視煤礦工人的人身安全，還要重視生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

二、充填開(kāi)采技術(shù)的概念

充填采礦技術(shù)是一個(gè)通用術(shù)語(yǔ)。根據(jù)不同的采礦標(biāo)準(zhǔn)和分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，有不同的技術(shù)分類(lèi)。根據(jù)以往煤礦開(kāi)采的經(jīng)驗(yàn)，煤礦塌陷區(qū)充填技術(shù)主要是根據(jù)開(kāi)采方式、充填礦漿、礦漿濃度、開(kāi)采位置和開(kāi)采要求進(jìn)行的。充填技術(shù)分為以下幾類(lèi)：膏體充填技術(shù)、低濃度充填技術(shù)、高濃度充填技術(shù)、膠結(jié)充填技術(shù)、分離帶充填技術(shù)等。無(wú)膠結(jié)充填技術(shù)、崩落充填技術(shù)、采空區(qū)充填技術(shù)。值得注意的是，在相應(yīng)的環(huán)境中，不同充填采礦技術(shù)的選擇也需要考慮生產(chǎn)技術(shù)成本和人員配置。只有選擇合理的充填采礦技術(shù)，才能保證煤礦開(kāi)采的順利進(jìn)行，減少不良事件和安全事故的發(fā)生。

三、煤礦沉陷充填開(kāi)采技術(shù)的應(yīng)用

（一）條帶采空區(qū)膏體充填技術(shù)

條帶采空區(qū)膏體充填技術(shù)主要是利用膏體材料在煤層開(kāi)采時(shí)，在采空區(qū)的一部分空間內(nèi)充填，在采空區(qū)頂板未發(fā)生掉落的情況下，通過(guò)構(gòu)造充填條帶來(lái)支撐覆蓋層。為有效控制地表沉降，未充填采空區(qū)寬度應(yīng)小于覆蓋層第一次破裂間距，以保證充填帶的長(zhǎng)期穩(wěn)定。該技術(shù)主要控制煤礦開(kāi)采過(guò)程中的局部沉陷，充填方式有兩種：一是在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，應(yīng)布置短壁條帶開(kāi)采，一個(gè)工作面后充填，第三個(gè)工作面后開(kāi)采，充填。也就是說(shuō)，充填工作是在一個(gè)工作面上分開(kāi)進(jìn)行的。這種模式的填充過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單。其次，采用長(zhǎng)壁條帶充填采礦方式，在采礦作業(yè)結(jié)束后進(jìn)行長(zhǎng)壁條帶的施工，并在此期間控制好條帶間距。

（二）覆巖離層分區(qū)隔離注漿充填技術(shù)

表土分離帶分離灌漿充填技術(shù)主要采用鉆孔向地層移動(dòng)形成的分離洞充填材料，有效地支撐了表土，減緩了表土的移動(dòng)速度，避免了地表沉降問(wèn)題。采用這種充填技術(shù)時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確控制覆巖離層的位置和數(shù)量，并根據(jù)覆巖離層的動(dòng)態(tài)發(fā)展特點(diǎn)，選擇合適的時(shí)間進(jìn)行充填離層。覆蓋層隔離層灌漿時(shí)應(yīng)選擇最佳時(shí)間。一般情況下，在關(guān)鍵層初裂前，兩個(gè)關(guān)鍵層之間的最大分離量是最適合填充的時(shí)間。關(guān)鍵層初裂后，兩個(gè)關(guān)鍵層之間的間距逐漸減小，不利于充填。但由于該工藝不填充固結(jié)材料，不能立即填充分離層，也不能立即支撐關(guān)鍵層，不能防止關(guān)鍵層斷裂，增加了以后填充的難度。為此，在實(shí)際充填過(guò)程中，在以往分離灌漿充填技術(shù)的基礎(chǔ)上，可采用煤柱分區(qū)隔離的方法，保證關(guān)鍵層的分離在初裂前被隔離成一個(gè)封閉的空間，每個(gè)空間都被灌漿填滿，從而有效地充填每一個(gè)空間。分離層，既能防止關(guān)鍵層斷裂，又能避免地面沉降問(wèn)題。

（三）條帶開(kāi)采冒落區(qū)注漿充填技術(shù)

露天開(kāi)采技術(shù)主要用于建筑物下采煤，該技術(shù)的煤炭回收率低開(kāi)采后一定范圍內(nèi)采空區(qū)和上部地層將形成冒落區(qū)。當(dāng)條帶崩落區(qū)喪失承載力時(shí)，上部地層的荷載傳遞到兩側(cè)煤柱上，使煤柱和一定范圍以上的煤柱上的荷載引起煤柱的壓縮變形，造成地表沉陷問(wèn)題。條帶開(kāi)采崩落區(qū)灌漿充填技術(shù)主要應(yīng)用于建筑壓煤條帶開(kāi)采。采用地下鉆孔對(duì)條帶開(kāi)采放頂煤空區(qū)進(jìn)行灌漿，充填破碎的煤矸石，提高放頂區(qū)的承載力，在其上方一定范圍內(nèi)減小煤柱和巖柱的受力，減小煤柱的變形程度，減緩覆巖向地表的移動(dòng)速度。同時(shí)，該技術(shù)還可以利用充填物形成的普通載體和崩落區(qū)的煤矸石來(lái)縮短帶寬度，提高采礦效率。條帶開(kāi)采崩落區(qū)注漿充填加固效果主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：一是充填體能為煤柱提供側(cè)向限力，在減小煤柱寬度的同時(shí)提高煤柱強(qiáng)度;二是充填體與巖柱之間的作用。鎖柱可以減輕煤柱的荷載，減緩煤柱的壓陷，降低開(kāi)采沉陷;充填體具有一定的支護(hù)作用，提高關(guān)鍵煤層和煤柱的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。此外，采空區(qū)封采帶后應(yīng)進(jìn)行灌漿充填。

四、結(jié)語(yǔ)

煤礦開(kāi)采沉陷是煤礦開(kāi)采中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，需要得到有效的解決。受開(kāi)采沉陷影響，可造成地表耕地破壞、地下水位下降和滑坡。對(duì)煤礦開(kāi)采及周邊環(huán)境有干擾能力，亟待改善。

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