充填采煤開采沉陷主控因素及其影響規律

姜小強

摘 要：煤炭是一種重要能源，隨著人們對煤炭能源需求量的不斷增多，人們增加對煤炭能源的開采。煤炭開采過程中會對地面造成一定程度影響，為了實現綠色開采，降低開采對環境造成的破壞，應當做好地表沉降影響因素分析，希望文中內容對相關工作人員能夠有所幫助。

關鍵詞：煤炭資源;填充采煤;采煤沉降;地質條件

隨著我國煤炭資源開采的不斷加強，勢必會出現大量的采空區，這也是現階段煤炭資源開采過程中需要人們重點解決的一項問題。在煤炭資源開采過程中采用充填開采方式，對煤炭進行置換，可以減少開采對環境造成的破壞，可見充填開采是一項綠色開采技術，為了使該項開采技術能夠得到廣泛應用與推廣，應做好相應的分析。

1 充填采煤開采沉陷主控因素的合理分析

填充開采發生沉陷是一個復雜的過程中，具體沉陷情況會隨著空間和時間的改變而發生變化。在充填采煤工作面作業空間整個特殊圍巖結構中許多因素都會對地表開采沉陷造成一定影響，影響因素主要分為以下幾種：①原始地質。煤體、原巖應力等;②填充體。高度和平面填充率，以及壓縮率等;③開采強度。開采高度，空頂距等。

2 分析影響因素的具體規律

2.1 地質條件

地質條件影響因素的具體規律如下：通常來說，地應力與煤層的具體埋深成正比。煤層埋深越大，覆巖層也就越厚，此時將會產生較大的壓力。較高地應力煤巖壓實，完成對煤炭資源的開采后，將會增加頂板移引量，這會導致地面發生較為嚴重的沉降現象，會對環境造成破壞;彈性模量在一定程度上決定了煤巖體的具體強度情況，煤巖提的強度和硬度會隨著彈性模量的增加而變大，實際開采過程中，如果煤頂層板發生的變形較小，則地面發生的沉降也就較小。如果彈性模量較小，則頂板會發生較為嚴重的變形情況，此時地表也將會發生較為嚴重的沉降現象。

2.2 開采強度

煤層采高情況對于地面的具體沉降情況會造成較為嚴重的影響，隨著煤層采高的增加，地面沉降也會變大。在其他條件都相同的情況下，煤層采高越大，頂板發生的變形情況也就會變大更加嚴重，此時，地面也就會出現較為嚴重的沉降現象;控頂距指的是液壓支架對頂板的具體控制距離，煤炭資源開采過程中如果采用填充方式進行開采作業，那么該距離就等于填充臂到煤壁的距離，也就是開采作業期間，未進行填充的具體寬度。在條件相同的情況下，隨著控頂距離的增加，頂板下沉量也將會增加，也就是說，隨著孔頂距的增加，頂板的懸空距離也將會變大，同時，由于受地應力作用的影響，頂板容易發生變形，情況嚴重時會發生破裂。由此可見，可以通過減小頂板懸空時長和減小控頂距離的方式，減小頂板在開采作業期間的下沉量。

2.3 充填物質

充填率指的是充填體積與采空區體積的比值。導致充填率過低情況通常分為以下兩種：①充填高度沒有達到要求標準;②充填范圍不足，部分區域未得到填充。若實際充填率沒有未達到要求標準，特別是充填高度沒有達到頂板，這將會致使頂板發生沉降，這是相關作業人員在實際作業過程中需要特別注意的一項內容;充填物壓縮率和強度會影響變形。采取填充采煤開采過程中，采用的填充的材料的承載力越強，其可以承受的壓力也就越大，頂板變形量越小，填充支護取得的效果也就越好。

3 改善充填采煤減沉效果的合理措施

3.1 控制頂板下沉量

針對頂板下沉量的具體控制工作，可以從以下兩個方面入手：①采后充前的時間間隔;②頂板懸空面積大小。如果在充填過程中采用的為巷式填充，填充作業要在一條巷道掘進后才能進行，因此，在實際作業期間，應當快掘快充;若采取長壁綜采充填，通常都是先進行建設，再填充，因此，采煤與充填兩項作業應當平行進行，但是，實際作業期間，不推薦進行超長工作面布置，避免對開采作業造成不良影響。

3.2 提高充填率

充填開采過程中，為了使充填率能夠滿足作業需求，要進行合理巷道設計，在開采長采取仰斜方式，而在充填上則采取俯斜方式進行。采取固體矸石拋射充填時，可以適當提高拋射的覆蓋范圍，進而加大充填材料的覆蓋面積。而在膏體和高水充填期間，為了確保填充合理性，不得出現沉淀、離析、泌水等不良現象。因此，要想提高充填率，要做好以下幾項內容：①減少充填材料泌水率;②做好對填充空間的封堵作業，使充填漿體液面能夠達到一個理想的高度。

3.3 減少壓縮率

①利用固體材料完成相應的填充工作時，可以對填充采用的石頭進行粉碎處理，從而減少固體填料間的空隙，達到減小壓縮率的目的。而利用膏體或高水材料時，應當依據覆巖層或采空區的具體情況，研究材料配比，確保材料凝結后的穩定性;②控制充填質量，確保充填與采煤兩者相匹配，從而使充填質量能夠達到生產要求。

4 結束語

填充采煤開采是現代煤炭開采過程中一種先進的開采技術，通過對該項開采技術的應用，能夠減少煤炭開采對環境造成的不良影響，并且可以提升開采效率。具體開采過程中，要通過合理措施，提高填充采煤減沉降效果。

參考文獻：

[1]魏彩萍.部分充填采煤技術的應用研究[J].山西冶金，2018， 41（06）：139-140+153.