煤层开采中充填采煤技术分析

张哲

陕西建新煤化有限责任公司  陕西省延安市  727300

摘要：煤炭资源对我国经济的发展起着重要作用，随着工业现代化的发展。煤炭的开采量大幅度增加，煤层采空区的处理与加固成为煤矿企业、专家学者关注的问题之一，也是当下亟须解决的问题。为了进一步满足采煤的需求，人们提出一种充填采煤技术。这种技术已被广泛应用在煤矿生产过程中，可有效解决采矿造成的环境问题，例如固体废弃物污染、土地沉降等。充填采煤可以有效阻止地表沉陷和岩层移动，进一步提高煤矿企业的生产效率。

关键词：煤层开采；充填采煤技术；膏体充填；煤矸石充填

引言

为了适应煤层多种多样的开采条件，现在的采煤多采用综合机械化方式进行开采，某矿工作面同样运用多种机械化设备来完成矿山的开采和运输。近几年，随着我国社会经济发展速度的加快，经济市场变得越来越景气，在诸多产业中，煤炭产业仍占据主要地位，为建设社会主义现代化强国提供了强有力的支撑。但是，在煤矿实际采掘过程中，随着开采深度和难度的增加，地质结构遭到了严重的破坏。当前煤炭产业也在不断寻找新思路进行创新，其中充填采煤技术具有一定的应用优势，该技术不仅可以充分利用废弃物进行有效充填，还可以在很大程度上提升煤矿的生产效率，降低对环境的污染。

1.充填采煤技术概述

煤矿企业对我国的经济发展具有重要作用，但是煤矿企业在开采过程中由于开采技术或方法的不当使用，不可避免地对环境造成了一定的污染。造成污染的主要原因是煤矿开采过程中工作人员使用技术不当以及存在一些破坏性开采，导致煤矿岩层出现了沉降，更严重时甚至对岩层造成了损害，同时给周边环境也造成了污染，打破了生态环境的动态平衡，产生不利影响。为了避免这一问题带来的影响，国家提倡采取绿色开采。煤矿企业必须从自身出发进行整合、改进以及革新，更好地满足社会经济发展的现代化需求，减少现阶段高耗能、高污染的情况，真正实现向环保和高资源利用率的转变，进而提高煤炭开采的质量和效率，更好地促进自身的可持续发展。因此煤矿企业必须不断对技术进行优化，积极应用新的开采技术，例如在实际开采过程中可应用充填采煤技术，减少岩层沉降现象，保证开采的安全性和稳定性以及煤炭开采工作的顺利进行，进而提高煤炭开采效率。

2.充填采煤技术的重大意义

2.1.有利于提升资源利用率

煤炭开采过程会产生大量的废弃物，采用传统采煤技术，需要将这些废弃物运送出去并专门进行废物处理，耗时耗力，同时还降低了煤层开采效率。而运用充填采煤技术，能够有效解决这一问题，使得这些废弃物的利用率大幅提升，还保证了开采过程中的安全性和稳定性，提高了开采效率。

2.2.提高开采废弃物的利用效率

现代化的充填采矿技术可以有效地提高资源的利用率，但是有些地方还需要特殊的材料来保证其强度，例如在一些较弱的地方，还需要用沙子来稳固基岩。为此，开采企业必须加强有关技术的研究与开发，努力从废物转化角度来提高采矿废物的利用率。同时，采矿者还可以根据实际情况，对充填采矿工艺进行规划，并预先做好充填材料的准备。如果发现有不合格的充填物，必须立即进行替换，并对其进行责任追究，否则，充填采矿工艺就会变成矿山开采中的灰色管理区域。

2.3.有利于保护环境

充填采矿技术最大的优点就是它具有很强的可持续性，与其他采矿技术相比，它属于一种更加绿色的采矿技术，它可以帮助煤矿企业在任何时候都能坚持可持续发展的思想，从而有效地减少对生态环境的影响。

3.煤层开采中常用的充填采煤技术

3.1.膏体充填采煤技术

在实际开采中，煤炭开采采用了多种开采工艺，每一种工艺都有其优缺点。通过调研，得出了在煤层开采中，采用膏体充填采矿工艺的结论。膏体充填采煤技术的基本原理是将煤矿中的废料，如煤渣、碎石、黄土等进行充分的混合，使其形成一种类似于膏状的黏液。对采空区进行充填的方法有重力直接充填法、重力加压法等。当使用膏体充填采煤技术的时候，有关人员要对矿井的地质条件和分布情况有全面的了解，并根据矿井的具体情况来制作混合物充填料。制得的混合填料应具备一定的流动性，仅此一点，才能制成更致密，更好，更坚固的填料。

3.2.煤矸石充填采煤技术

无规范、无秩序一直都是制约煤炭产业发展的重要因素，部分煤矿“三下”（铁路下、水体下和建筑物下）压煤情况较为严重，从而产生留设煤柱资源浪费的现象，很大程度上增加了煤矸石的产量，使得最终的煤矸石处理难度增大，而煤矸石充填采煤技术的应用使得这一难题被有效解决。煤矸石充填采煤技术主要以煤矸石为充填材料，再借助重力、风力等的作用将充填材料抛至煤矿采空区，从而达到较好的充填效果。煤矿企业可根据动力源的作用对煤矸石充填采煤技术进行基础划分：第一，风力充填和自溜充填。此充填方式具有一定的局限性，在输送的过程中动力源稳定性较差，导致最终的充填效果不佳，适用于外部条件较好的煤矿。第二，人工充填。此充填方式需要的工作人员较多，存在劳动力需求大、强度高等缺点，并且会在很大程度上降低充填效率，同时具有一定的风险，因此未被广泛应用。第三，普通机械化充填。此充填方式会用到一种机械设备———抛矸机，煤矸石通过抛矸机设备送入采空区，使煤矸石得以充分利用，并达到较好的充填效果。

3.3.高水材料充填采煤技术

我国在这一领域已经取得了一些成绩。高水材料充填采煤技术是一项以高含水物质为主要原料，按照一定的配比，将高含水物质与充填体按照一定的配比，实现对采空区的充填。采用高含水物质充填采矿法，其不利之处在于：开采时需消耗大量的水；与其他开采方法相比，这种方法具有使用固粒量小、工艺简单等特点。在采用高含水物质充填采矿法前，必须充分了解采空区岩体承载力，从而减少充填作业，以达到降低矿井充填采矿工程费用的目的。高含水物质充填采矿法虽有诸多优势，但施工过程中极易受强风、高温度等不利因素的影响，对采空区充填后的稳定性造成了较大的影响。

3.4.综合机械化固体充填采煤技术

综合机械化固体充填采煤技术已在矿井中得到了广泛的应用，其实施的关键在于：第一，必须将综放支架上的倾斜梁段全部拆掉，改用水平短梁段。水平短梁内存在一定的空隙，可在此空隙中填充固体物质，但在充填时不能将固体物质直接填充，需利用机械化固体采煤工艺对空隙进行有效的充填。第二，当固体充填材料制作好之后，通过带式输送机进行运输，并且充填过程中需要不间断地将固体充填材料输送至采空区，避免出现拥堵或间断的问题。第三，在重力的作用下，固体充填材料会通过刮板输送机充填口进入到水平短梁所掩护的空间内，最后通过压实机进一步压实。这样做的目的是使煤矿采空区充填更坚实，从而为煤矿开采提供安全、可靠的环境。

4.结束语

综上所述，充填采煤技术的应用不仅能起到保护岩层的作用，还能维护矿区地表质量，降低煤矿开采成本。充填采煤技术的应用能够更好地推动煤矿开采的进度，有效提高煤炭产业的综合效益。当前，充填采煤技术在煤矿开采多方面发挥着重要作用，具有一定的可行性，可带来较好的经济效益。在实际中，应根据煤矿开采的具体情况选择合适的充填采煤技术，并且积极进行技术创新。

参考文献

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