现代煤矿开采充填技术的发展探讨魏玉辉

现代煤矿开采充填技术的发展探讨魏玉辉

魏玉辉韩希才

山东省田庄煤矿山东济宁272000

摘要：我国的采矿事业飞速发展，近年来取得了十足的进步，矿山企业要抓紧时代的脉搏，结合现代科学技术的发展，不断的完善充填采矿技术，使其能够更好的适应于多变复杂的采矿环境，推动我国的采矿事业更早的进入绿色施工，节能减排，保护环境的新局面。本文对现代煤矿开采充填技术的发展进行了探讨。

关键词：现代煤矿开采；充填技术；发展

为我国煤矿开采事业能够实现稳步性持续发展，以及减少煤矿资源开采对自然环境的破坏，应该广泛应用充填采矿技术进行煤矿开采。但充填采矿技术需要根据矿区或矿体的结构进行应用，还要考虑其他因素。所以，只有在煤矿开采前，做好有针对性的分析和研究，才能发挥充填采矿技术的作用。

1充填采矿技术在应用中的优势

1.1充填材料能够加固采空区围岩，提高开采安全性

充填采矿技术会在开采的同时，对采空区进行填充材料的填充。填充材料在之后的开采工作中为开采工作提供足够的支撑，保证开采区域的稳固性，不易塌陷。填充材料使用专用的材料进行，能够在经过一定的施工之后，充分保证采矿区围岩的支撑，能够有效地避免采空区围岩发生位移及其他不利现象。充填材料的使用，能够使采矿工作在安全和效率上得到显著提高。

1.2采矿率的提高

充填采矿技术，能够通过科学有效的开采技术，实现采矿率的提高。另外，充填采矿技术能够通过采矿率的提高，使采矿企业的经济效益得到保障。在面对一些自然倾向的矿床时，充填采矿技术能够在一定程度上避免火灾的发生，保证相关人员的生命财产安全。

1.3机械化作业，降低开采成本

充填采矿技术的应用，需要全程机械化设备的操作，例如在凿岩过程中，需要使用凿岩台车，在出矿时，需要使用矿石铲运机等等。因为充填采矿技术需要机械化的作业，所以能够在相关的开采成本上得到控制，避免成本的上升，影响开采企业的经济效益。开采作业能够实现机械化，能够极大地促进开采效率的提高和经济效益的上升。

2充填采矿技术在煤矿开采中的应用

2.1削壁充填采矿技术

这种技术适用于矿体相对较薄的情况，由于无法预留间柱，需要以木梁或者混凝土构筑人工底柱。在回采环节，需要先采矿石，再采岩石，落矿前在充填物上铺设垫层，如草袋、胶皮带等，以1m深度的炮眼进行爆破采矿，然后利用电耙或者人工出矿，采矿完成后，爆破围岩，对采空区进行充填，预留出最基本的工作空间。循环作业，直到完成矿块的开采。

相比较其他技术而言，削壁充填采矿技术能够实现对同一工作面内煤矿和围岩的分别开采，直接将爆破的围岩作为充填物，省去了运输的步骤，操作相对简单。在实际应用中，由于需要对矿石和围岩进行分次爆破，必须充分考虑围岩的稳定性、矿脉的走向等因素，设置合理的爆破顺序。而在对围岩爆破量进行确定时，需要在充分满足采空区充填需求的同时，对场内废石进行利用。如果需要先爆破矿体，可以利用小直径钎头，在适当位置钻出1－1.5m左右的爆破孔，间隔0.4－0.6m，隔孔装药爆破;如果需要先爆破围岩，必须对最小回采空间进行确定，当矿体本身的倾斜幅度较大时，采场最小不能低于0.8m。爆破崩落的矿石可以通过人工或者电耙的方式进行运输，如果预留的采场在1.2m以上，也可以利用CT－500HE型电动铲运机进行运输。为了保证矿石的纯度和质量，应该在充填物表面铺设垫层，垫层的材料可以选择模板、铁板、混凝土等，以混凝土为例，其厚度必须达到0.1－0.15m左右，强度在3MPa，才能够有效应对矿石崩落的重力以及机械设备的重量。

2.2分段充填采矿技术

分段充填采矿技术的关键在“分段”，主要是通过对暴露面较大的采场进行分割，形成若干矩形断面结构，达到缩小采场暴露面积的效果，从而实现对不稳固矿区的有效回采和充填。例如，在某矿区，将中段划分为数个高度10m左右的分段，针对各个分段分别开采，依照采场的采矿流程以及采矿作业的深度，确保回采作业以及充填作业的交叉进行，在巷道内完成凿岩、出矿以及充填作业，对于矿石以及充填物的运输，可以利用CT－500HE型电动铲运机，减轻人员的负担。在采空区形成后，应该立即进行胶结物的填充，同时利用推卸式铲运机来进行顶板的充填。分段充填采矿技术具有非常显著的应用效果，能够同时实现采矿、出矿以及充填的无轨机械化作业。

2.3上向分层充填技术

上向分层充填是干式充填的一种，主要是对矿体进行分层，然后按照从下到上的顺序逐层开采和充填，并且在充填过程中构筑放矿井、行人井以及排水井。上向分层充填技术中，矿块的布置形式包括沿走向和切走向两种，如果矿石和围岩的稳定性好，矿体厚度在15m以内，沿走向布置，反之则采用切走向布置。而如果矿体的厚度在50m以上，则需要沿矿体垂直方向，设置两排矿房，并在矿房间留出沿走向的纵向矿柱。

2.4下向分层充填技术

下向分层充填技术适用于矿石和围岩稳固性较差的矿体，可以针对矿柱进行回采。在实际应用中，需要在矿块中设置行人天井、矿石溜井以及充填物运输井，通过溜井将开采得到的矿石运输到下部巷道中，充填料则通过上部巷道运到采空区。回采时，按照由上到下的顺序，回采与充填交叉进行。在进行分层时，应该采用水平分层或者倾斜10°－15°分层的方式，回采前先连通巷道、行人天井以及溜井，由切割巷道进行回采。从安全方面考虑，应该在每一层分层充填物的下方，设置胶结顶。

3现代煤矿开采充填技术的发展

3.1加强充填采矿技术的管理

目前，使用充填采矿技术时都会建立相应的充填站，以保证材料的输送，但却忽略了充填材料的控制使用和其中设备的管理，而通过加强管理，能够保证充填材料的合理输送。同时记录好充填采矿技术中所消耗的充填料，确保充填材料质量合格且能得到合理充分的使用，没有浪费材料，在一定程度上也能有效的控制材料成本。对充填站中的机械设备和电子设备要定期检查，确保设备安全，能够保证充填材料的有效运输，让充填采矿工作能顺利进行。

3.2加强新型充填采矿工艺的开发

不同的矿场、矿山环境所能适应的采矿工艺不同，例如一些矿区中的矿产资源比较厚大，一般会选择中深孔和浅孔空场采矿法来进行开采，而充填空区时则需要用块石胶结工艺、尾砂胶结充填工艺或高水材料来进行充填工作，从而提高矿区的利用效率。而只是以固有的工艺技术来进行充填则是远远不够的，只有根据社会的发展变化，努力研究出适合环境的采矿工艺技术，才能最大程度上节省成本并提高生产量。

3.3开发新型充填材料

充填采矿工艺中充填材料的选取非常重要，不同材料的结构成分不同，而我们需要选用的材料必须是具有稳定性和强度较高的。随着我国不断研究，目前已经开发出多种高水材料，易于输送且固结速度较快，大大提高了充填效率。需要针对高水平材料的各项性能进行研究，开发出新型的充填材料，不断改进充填技术中的不足。

总之，随着我国倡导建设绿色矿山，提高资源综合利用率，节能减排，保护环境，科学发展的模式得到人们的普遍认同，人们逐渐意识到充填采矿技术的优势，充填采矿已经成为高效采矿方法之一，并且具有回采率高、对地表生态环境破坏小等一系列优势。

参考文献

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