充填采煤技术在煤层开采中的技术要点探析

充填采煤技术在煤层开采中的技术要点探析

朱玉友

济宁何岗煤矿有限公司 山东济宁 272075

摘要：从当前国内充填采煤情况来看，主要原理是通过使用各类充填材料将采煤工作面采空区中的岩层进行有效控制，按照充填动力的不同，充填采煤技术有不同的类型，不同的充填采煤技术也有着不同的优势与不足。不论采取何种充填采煤技术，均可以对工作面支撑压力表现出的矿压显现产生较强的缓和效果，特别是对巷道维护情况可实现有效改善，最大限度的降低地表出现的下沉与变形，有效提升煤矿采出率，对于地表面的水体、建筑物等可实现较好的保护。

关键词：充填采煤技术；煤层开采；技术要点

引言

近些年，中国现代化建设进程越来越快，国家越来越重视煤炭资源。但是传统的煤矿开采技术不能满足中国当前煤矿开采的需求，而且传统开采方法效率较低，开采过程中存在一定的危险性。在此背景下，煤矿企业想实现经济最大化，就需要加大力度研究煤矿开采的新技术和新方法，以保证煤矿开采的全面发展。

1充填采煤技术分类

从充填采煤技术的使用情况来看，按照不同的类型也进行不同的分类：①根据充填介质的不同分为水砂充填、膏体充填、矸石充填及高水材料充填等方式。②根据充填动力的不同分为水力充填、机械充填及风力充填等方式。③按照充填位置的不同分为采空区充填、冒落区充填、离层区充填等位置。不同的分类有着不同的特点，在具体使用的过程中，需要结合实际情况，充分考虑技术、成本、安全等方面的因素，确保充填采煤技术可以取得应有的效果。

2煤矿采矿传统技术现状

中国煤矿最开始使用人力开采，之后发展为半人工开采，煤矿开采的工作量比较大，人工或半人工开采量不高，当前仍然存在部分煤矿企业使用这种方法进行煤矿开采。应用中国传统煤矿开采技术进行开采的煤层类型较多，主要包括缓倾层薄煤层、缓倾层厚煤层、深井、硬顶板等。相关研究人员也一直致力于研究煤矿开采技术，经过多方努力，结合丰富的开采经验，并开发出了新的开采技术，将新技术应用在采煤实践中，大幅度提升了中国煤矿开采水平。但随着现代经济的飞速发展，煤炭资源需求量越来越大，传统煤矿开采效率较低，不能满足当前社会对煤炭的需求，而众多煤矿行业要想在竞争日益激烈的社会中得以生存，就必须应用更加先进的开采技术。经过相关调查得出，中国煤矿开采行业的机械化使用率约为45.00%，而且煤矿开采技术水平较低，很多煤矿企业并未普及自动化开采技术，多数为半自动化开采，这种情况严重拉低了中国煤矿整体开采能力。

3充填采煤技术在煤层开采中的应用技术要点

3.1膏体充填技术要点

现阶段我国煤矿企业在开采煤矿的时候经常使用到膏体充填采煤技术。膏体充填采煤技术是整合碎石、煤渣、黄土等矿产四周的废弃物，然后按照一定的比例把上述的废弃物融合成具有膏状特征的黏液体，最后利用重力式增压或是重力直充对目标区域实施填充。膏体充填采煤技术是当前充填采煤技术的重要组成部分，通过将煤矿开采过程中产生的煤矸石、粉煤灰、劣质土及城市垃圾等进行综合加工的方式，制作形成不需要进行脱水处理的牙膏状，选择使用重力加压或者采取充填泵加压的方式，通过管道将膏体全部输送到井下进行充填。从当前膏体充填采煤技术的使用情况来看，主要包含工作面充填子系统、泵送系统和配料制浆系统。三个系统有着不同的功能：配料制浆系统主要是将水、粉煤灰、胶结材料、煤矸石等全面混合形成充填所用的膏体材料；泵送系统主要是将制作的膏体通过充填管路通过地面运输到使用的地点；充填子系统主要是将膏体全部充填到位。膏体充填采煤技术要结合矿区的实际地形才能更好的实施。膏体充填采煤技术所需要使用到的料浆材料的特点是流动、充填密实、充填强度高等，因此在实际使用中要关注并控制矿区周围岩层移动、地表沉陷等问题。

3.2矸石充填技术要点

开采煤矿的过程中，矿井四周建筑物下面和大巷内部的留设煤柱等都会出现大量浪费煤矿资源的问题，这同时也会大量的增加煤矸石的数量，利用风力、重力等动力因素可以把这些煤矸石和其他的固体废弃物输送到矿井的采煤区，实现填充采煤区。人工充填、自溜充填、风力充填、普通机械化充填以及综合机械化充填等不同的煤矸石充填采煤技术种类是依据不同的填充煤矸石的动力来源划分的，其中人工充填在实际填充采煤区的时候基本不会使用。风力充填以及自溜充填两种煤矸石充填采煤技术由于动力来自自然因素，受到外界自然环境的影响十分大，不能稳定的供给动力，因此，在使用这两种煤矸石充填采煤技术的时候就有十分大的局限性，只有自然条件极好的煤矿区才会使用这两种煤矸石充填采煤技术。普通机械化充填技术的使用需要结合煤矿采空区的实际情况，填充工作还需要专门的技术设备来实施，这种煤矸石充填采煤技术的成本相对很少，主要是基于矿井下形成的煤矸石进行施工，操作相对比较简单，因此在煤矿企业中得以普遍的应用。煤矸石充填采煤技术的一个最大的优势是有效地控制煤矿采空沉陷区，这样也能实现煤炭资源最大的程度上回收利用，还能有效的对土地资源进行保护，因此煤矸石充填采煤技术能够有效的利用煤矸石等废弃物，能够推动煤矿企业可持续发展。

3.3高水材料充填技术要点

高水材料充填是一种新型的充填技术，已经在我国取得了较好的充填效果，属于胶凝材料，主要包含有A与B两种材料，从这两种材料的组成来看，主要有悬浮剂、速凝剂、石灰、高铝水泥等材料构成。材料整体的固水能力较强，流动性也相对较强，凝固速度较快，在短时间内可以达到较高的强度，能够将较高比例的水在较短的时间内凝固成为固体。在具体使用时，A与B两种材料通过混合的式形成浆液，含水率可以达到85%以上，可以在10min左右实现高质量的凝固。从具体使用来看，系统可以布置在地面或者地下，在使用之前，技术人员应当将A材料与B材料分别进行配置，分别进入到缓冲池中，在缓冲池中有一定量单浆液之后，使用专用管道同时将材料运输到工作面，在工作面进行混合，随着工作面的不断向前推进，随之将混合浆液全部注入到采空区中。从高水材料充填技术的应用情况来看，整体的优势较为明显：①使用的水量相对较高，因此，消耗的固体材料必然较少，对于固体充填材料缺乏的问题可实现较好解决。②高水材料充填系统较为简单，使用的固体材料较小，所需要的辅助运输量也较少，初期投资成本也不高，充填材料流动性相对较大，出现堵管的概率较低。③从技术使用角度来看，高水材料整体的抗风化能力不足，若温度较高也会明显影响到高水材料的充填效果，也不具备长期稳定性。

结束语

充填采煤技术对于煤矿企业来说具有重大的作用和意义，它所起到作用是对岩层进一步保护、对矿区地表质量进一步维护，能够起到为开采煤矿工作顺利进行提供保障的作用，同时还能够最大幅度的降低开采煤矿的成本。充填采煤技术具有多样性，煤矿企业要结合自身的优势以及工程特点对充填采煤技术进行科学合理的选择，同时还要对矿区的实际情况进行详细的探查和分析，不能忽视创新和发展现有的充填采煤技术。

参考文献

[1]郭传鹏.充填采煤技术的特性及应用分类研究[J].山西冶金,2019,42(05):100-101+107.

[2]亢克勤.充填采煤理论与技术的新进展及展望探讨[J].石化技术,2019,26(09):357+364.

[3]麻日平.充填采煤技术发展研究[J].西部探矿工程,2019,31(06):165-166+169.