充填采煤技术现状与展望李海杰

李海杰

山西朔州平鲁区茂华东易煤业有限公司山西朔州038600

摘要：煤炭是一种重要的能源燃料，虽然近些年我国的新能源取得快速发展，但是煤炭仍然占据了很多的比例。但是开采煤炭资源的过程中会涉及到如何选择采煤技术，不同的充填采煤技术具有不同的特点，因此本文在此基础上就充填采煤技术现状与展望做了一定的探索，同时对于如何保护采煤区周围的环境提出几点建议，从而更好促进我国采煤技术的发展。

关键词：充填采煤技术；现状；展望

引言

随着我国经济建设速度不断加快，人民生活水平也在不断提高，社会对于煤炭的需求量也越加增多。在我国建设资源节约型和环境友好型社会的背景下，传统高耗能、高污染的煤炭开采工艺已经无法与当前的社会发展需求相适应。因此，绿色开采成为当前以及未来煤炭开采发展的重要趋势，作为现阶段绿色开采的主要技术，充填采煤技术对于我国煤炭开采的可持续发展具有重要的作用，其推动了我国煤炭开采技术的发展。

1充填采煤技术概述及特点

充填采煤技术的成败关键是充填与采煤实现平衡发展。但在采煤施工过程中，充填与采煤两个技术操作环节，往往相互影响、相互制约，使采煤工作效率降低，生产成本加大。充填技术主要是对开采过的空间进行填充，需要与采出煤炭几乎等量的充填材料，而采煤过程产生的废弃材料相对较少，通常需要另外补充大量的充填原材料。充填材料的选用以及充填施工过程需要遵循环境保护原则和经济实用原则，在操作过程中需要采用环保绿色的充填材料，以达到绿色开采技术的标准。充填采煤技术需要一定的设备基础、技术基础作保障，另外充填采煤技术各项技术环节本身存在难度大的特点，不科学的操作很容易影响充填效果。充填采煤技术在采煤作业中一般运用在特定的条件下，这为充填采煤技术的推广带来一定的困难。充填采煤所需要的材料供应不足、采煤环节与充填环节的技术未实现均衡发展以及充填较高的生产成本降低了采煤单位的经济效益等因素，限制了我国充填采煤技术推广。

2充填采煤技术现状

2.1煤矸石充填技术

煤矸石充填技术主要是利用重力、风力以及机械等外力条件将煤矸石填入到已经被采空的区域中，进而开展一系列的挖掘工作。煤矸石充填技术需要根据煤矿具体的生产情况在不同的充填区域选用不同的充填材料来进行充填工作，其充填材料主要由矸石、砂以及煤灰等材料构成，并在其中加入一些胶结料以及添加剂等辅助材料以保障充填的稳固性，而根据采空区受外力作用影响方式具有差异性的影响，矸石充填方式主要为人工、机械充填以及自溜充填、风力充填这4种。

2.2高水充填采煤技术

高水充填技术是一种常用的填充技术，之所以叫做高水充填采煤技术，是因为在采煤的过程中主要使用了高水材料。高水材料一般主要由石灰膏、解凝剂、悬浮剂等材料构成的混合凝胶材料。高水充填技术有一定的适用范围，主要常用在井下作业，它工作原理如图1所示。在施工环节，需要将A、B两种单浆液分别加入到缓冲池当中去，当A、B两种单浆液逐渐上升到一定量的时候，然后将闸门打开将其运输到制定的工作面，然后在温度和压力的条件下，将A、B两种浆液按照一定的比例进行混合，然后注入到相应的采空区。这种技术和其他技术在施工和效率方面有如下的优势，第一：使用较小的固体材料能进行充填，这样不仅能够节约成本降低企业的运营成本，同时对于岩层的冲击较小，有效防止坍塌事故的出现。第二：充填的稳定性比较强，为后续开展采煤工作打下了坚实的基础。、

2.3以膏体物质为主要充填材料

在矿区周围可以就地取材，收集一些城市固体废弃物、土砾、砂石以及煤矿的其他废弃物等作为充填材料。使用以上材料几乎不用耗费太多的成本，但必须对它们进行充填前的加工。膏体加工需要将充填材料与膏体物质同时输送到采空区域，利用膏体的凝合作用使充填材料形成固定的整体，从而实现对采空区的填充。煤矿利用膏体物质充填方式有别于金属矿坑的充填，因为膏体充填的空间与煤开采挖掘的空间属于同一空间，在充填操作过程中需要设置支架作为隔离。以膏体物质为填充物的采煤技术充填整个过程具有可控制性，容易与采煤工艺形成正规的循环作业。同时，膏体物质本身具有较高的强度与密度，加工完成后的充填材料具备良好的流动性与可塑性。但是膏体材料一般成本较高，使用以膏体物质为主要充填材料的采煤技术会加大充填成本。

2.4局部充填采煤技术

局部充填采煤技术是在整体充填的基础上发展来的，为了开展采煤工作，有时候需要对于采空区的一部分进行充填而不是整个采空区间，这样的填充形式在很多实践环节效果会更好。虽然局部充填技术是在整体概念的基础发展而来的，但是两者的技术是存在着很大区别的。对于整体填充技术来说，是通过全部填充技术来把整个采空区都填满相应的物质从而控制岩层的运动，通过这样的方式可以把对于岩层影响降到最低，从而有效避免塌方事故的出现。但是局部充填技术如果这是利用填充物进行充填的话那么是无法控制延时运动，因此还需要利用覆岩的结构以及煤柱的支撑力的作用来共同来控制岩层运动。在实际使用局部填充的过程中要能够充分利用已有的条件进行填充。但是同样需要注意到填充的经济性，如果在填充过程中使用了太多的填充物就会加大开采的成本，会增加企业的成本。因此要保障合理使用填充物，在实现采煤安全性的同时提高采煤的经济性。

3充填采煤技术发展趋势

3.1创新充填采矿技术

对于充填采煤技术的发展趋势而言，充填采煤技术在未来的发展中要结合开采矿山的实际特征以及矿床开采的实际技术条件，同时根据当前的采矿技术来创新采矿技术。如在矿床缓倾斜较薄的矿脉中进行开采作用时，需要将矿床和岩体分掘，进而在进行废石抛掷来充填采空区域，在矿脉较厚、矿岩结构相对比较稳定的地区采用浅孔以及中深孔的钻机来开展煤矿采挖工作，以提高落矿工作效率。

3.2开发新型充填材料

高水材料充填技术的优势主要在于高水材料能够最大限度地利用尾砂材料，进而避免充填材料对地下矿井造成的环境污染，并能够降低排水的成本。同时，高水充填材料采用低浓度的方式实现远距离传输，以保证充填工作的高效率，但在材料运输以及使用的过程中，充填材料存在化学状态不稳定的现象，其极易出现风化分解的现象，使得材料的强度被降低，但是材料的成本却较高，这就使得充填技术在实际应用中无法获取相应的经济效益，对于煤炭开采而言十分不利[7]。因此，对于充填采煤技术而言，开发新型的充填材料成为当前以及未来发展的重点内容，开发出低成本且高强度的充填材料，有效提高充填技术的实际利用效率，降低使用成本，提高煤炭开采经济效益。

结语

充填采煤技术在未来发展过程中应当注重理论体系建设；在技术操作过程中要重视技术改进，提高充填技术与采煤技术的平衡协作程度；在充填材料选择与使用方面，首先要选择成本低廉填充性能较好地材料，材料选择坚持绿色环保与实用原则；不断加强对煤矿充填技术人才的技术培训，提高充填工作效率与质量在充填开采中也有很重要的作用。

参考文献

[1]王建全.充填采煤技术现状与展望［J］.科技风：科技创新，2014（18）.

[2]范天升.充填采煤技术现状与展望［J］.科技创新与应用：科技创新，2014（19）：37-38.

[3]田成东.浅谈高水膨胀材料充填采煤技术的应用[J].山东煤\炭科技，2017，22(7):173-174.

[4]许家林,轩大洋,朱卫兵,等.部分充填采煤技术的研究与实践[J].煤炭学报，2015，40(6):1303-1312.