充填采煤技术在煤层开采中的技术要点

田原

摘要：本文就现阶段四种最常用的充填采煤技术在煤层开采中的技术要点作系统的分析综述，包括膏体充填采煤技术、煤矸石充填采煤技术、高水材料性质的充填采煤技术及综合机械化的固体充填礦井采煤技术。

关键词：充填采煤技术;煤层开采;技术要点

充填采煤技术的优势在于可以对煤层开采过程中产生的固体废弃物进行处理，并采用充填矿井的方式实现保护矿区岩层的目的，可以做到环保、绿色与科学[1]。但因为煤层所处的环境较为恶劣，实际挖掘过程中往往会遇到各种各样的技术难题。因此，进一步明确和掌握充填采煤技术在煤层开采中的技术要点尤为必要。

1.膏体充填采煤技术在煤层开采中的技术要点

膏体充填采煤技术是煤层开采中一种常用技术，其工作原理是先对矿产区周围的矿石、黄土及煤渣等废弃物进行整合，而后将这些废弃物按照一定的比例融合为膏状粘液体，最后通过重力式增压或者重力直充的方式将膏状粘液体充填至目标区域。长期的实践应用发现，这种技术可以降低煤层挖掘过程中对采集目标区底板的破坏，一些开采过程中产生的废弃物可以得到有效的再利用，资源利用率大大提升。近年来随着采煤技术的快速发展，二次膏体充填采煤技术也开始被研发和应用，优势在于可以不进行掘进送巷，直接进行工作面布置与开采眼即可。在利用膏体充填采煤技术开采煤层时，需要重点把握以下技术要点：①鉴于膏状粘稠物充填工作需要在原来的采矿区域内进行，而煤矿本身存在很大的限制条件，因而为了保证充填效果的人员的安全，需要事先对充填物质进行试验验证，确保质量满足充填要求。另外，还需要对矿区附近的岩层移动、地表强度等进行全面的勘察[2];②长期的实践应用发现，膏体充填采煤技术往往需要投入大量的资金，实际充填时对技术要点高。因此，在实际应用过程中，一方面也加大技术的研发力度，提升技术应用的适用性。另一方面，需要加强成本控制管理力度，做到成本全过程控制。

2.煤矸石充填采煤技术在煤层开采中的技术要点

煤层开采过程中所产生的煤矸石可以直接应用于充填，应用原理是借助重力和风力等动力因素将其输送至矿井的采空区，继而实现充填目的。就现阶段煤矸石充填采煤技术应用情况来看，主要有机械化充填、人工充填、风力充填及自溜充填等，均可以取得良好的成效。人工充填因为效率低，且人工费较高，因而实际并不常用。风力充填与自溜充填所需要的动力均来源于自然，导致其受到自然因素的影响较大，因而实际也并不常用。机械化充填可以分为两类，即一般性机械化充填与综合性机械充填。在应用一般性机械化充填技术时，需要先对采空矿井周边的地质地形进行全面的勘察，而后再根据实际情况采用煤矸石抛掷机械向采空区域进行充填，经常被应用于煤层较浅、规模较小的煤矿地区。总的来讲，是一种成本低廉且适用性很强的技术。综合性机械充填往往会与其他类型的充填技术联合使用，操作流程较为复杂，且成本较高，多应用于大型综合性机械化采煤技术的矿区[3]。

3.高水材料性质的充填采煤技术在煤层开采中的技术要点

高水材料性质的充填采煤技术是将具有高水速凝固结材料按照合理的比例添加至充填材料中，充填材料的性能即可得到较大程度的提升，继而实现充填效果的一种技术形式。此技术在应用过程中对水有很大的需求量，但是所用到的固体材料相对较少，这也是其可以避免煤矿充填过程中引发固体材料缺乏的主要原因之一。随着近年来高水材料性质的充填采煤技术的不断发展，其充填过程中所应用的固体材料也越来越少，充填材料流动性及充填成本的降低均可以降低煤层开采的成本。需要特别把控的一点是，在高水材料性质的充填采煤技术使用前，需要先对采煤区的覆岩结构承受能力进行全面的探查，长期的应用发现，这一步骤可以很好降低充填的工程量，在控制充填成本中发挥着重要的作用[4]。除此之外，高水材料性质的充填采煤技术也存在一定的局限性，比如对高温和大风的抵抗能力较弱，充填后的煤矿采空区稳定性往往不佳。因此，在实际应用过程中，需要重点对其局限性进行优化改善，以求保证和提升煤矿采空区充填的稳定性与安全性。

4.综合机械化的固体充填矿井采煤技术在煤层开采中的技术要点

综合机械化的固体充填矿井采煤技术无论是对技术人员还是机械设备均有很高的要求。要求技术人员在充填过程中要对充填通道进行合理的设计，并准确的对充填空间的限制进行评定，对充填过程中有可能出现的安全隐患进行分析，并制定风险防控措施。为有效避免综合机械化的固体充填矿井采煤技术应用过程中出现问题，需要重点把控好以下技术要点：①水平短梁的应用：直接将固体充填物灌注到水平短梁所掩护的空间之内，避免固体充填物与矿井采空区接触;②带式输送机的应用：操作时将固体充填物质运送至充填机中，充填机位置设置于充填机械所掩护的短梁之下，而后带式输送机可以有效实现固体充填物质的运输，不会发生堵塞问题;③辅助动力机的应用：通过应用辅助助力机，可以实现充填固体在采空区域的充分压实的目的，煤研石等一些固体填充物密实性能可以得到很好的保证。

5.结语

传统的煤层开采技术往往会对开采区域的地质地形造成破坏，极易引发地质灾害。随着近年来绿色煤炭开采理念的深入发展，煤矿企业开始积极的探求新型开采技术，取得了良好的进展。目前的四种充填采煤技术在煤层开采中均有广泛的应用，在长期的应用过程中已经日趋成熟，已然成为煤层开采常用的技术，可以大力推广。

参考文献

[1]白雪.厚煤层采煤技术发展探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2019，039（04）：221-222.

[2]席春辉.煤矿综采技术在中厚煤层开采中的应用[J].石化技术，2019，26（02）：312-314.

[3]吴少勤.大倾角厚煤层开采技术分析[J].山西化工，2019，039（04）：95-97.

[4]桑朋德.衰老矿井短壁条带绿色充填开采技术研究与应用[J].矿山工程，2020，8（3）：8.