煤矿充填开采技术及其发展

时间：2024-05-20

杨鹏飞（山西焦煤汾西矿业中兴煤业，山西吕梁 030500）

煤矿充填开采技术及其发展

杨鹏飞
（山西焦煤汾西矿业中兴煤业，山西吕梁 030500）

充填开采技术是现如今煤炭开采的重要方式之一，使用这一技术能够有效解决采空区沉陷所产生的生态环境这方面的问题，促进了煤炭开采的可持续发展。本文主要分析现如今我国常用的三种充填开采技术以及未来我国煤矿充填开采技术的发展情况。

煤矿；充填开采；发展

现如今我国工业化发展的步伐变得越来越快，我国煤炭开采的速度也变得越来越快，所开采的煤炭规模也越来越高，在这一过程中也出现了一系列问题，例如所带来了环境污染方面的问题，还有生态方面带来的问题等等。为了有效解决这一系列问题，我国现如今已经将以充填开采为主要理念的采煤技术作为我国煤炭开采的指导理念。

1　现如今我国主要的充填开采方式

1.1干式充填开采技术

在所有的开采技术之中发展历史最长的就是干式充填开采技术，这一充填开采技术发展的已经比较成熟，在这之中应用最广泛的就是以矸石充填。矸石充填开采技术有效解决了因为煤炭开采所引起的地面沉降等一系列问题，而且用这一技术来开采煤矿也解决了因为煤矸石的积压而造成的环境污染这方面的问题，还有就是使用这一技术煤炭开采的效率将会大大提高。利用这一技术进行煤炭开采所用的原料主要源自于井下煤炭开采或者是巷道掘进过程中所产生的掘进矸石，再者来源于地面堆积的原有矸石。这两类矸石将会经过井下矸石输送系统到采空面，然后再经由专门的机械化煤矸石充填液压支架进行传送和压实。干式充填的原料还有黄土、砂石等，在一些黄土资源比较丰富的地区就可以用黄土充填方式进行充填开采，但在之前一定要进行试验将有效地充填量算好，这一技术原理和矸石充填一样。

1.2膏体充填采煤技术

膏体充填采煤方法就是在煤矿地面的配料系统之中将煤矸石、粉煤灰、风积砂、工业炉渣或者是一些劣质土等进行加工，将其加工成不需要脱水的处理的膏体浆液，之后再运用充填泵输送管路到井下，最后使胶结充入到采空区之中。膏体和传统的水砂、矸石等材料不同，在膏体中除了加入矸石、粉煤或者是固体垃圾之外，还加入了水泥或者是其他材料当作凝胶剂。用膏体作为充填材料在早期的强度还比较高，能在比较短的时间就到达需要达到的强度，对顶板起到了很好的支撑作用，这对控制采空区顶板的移动非常重要。还有就是利用膏体这一充填材料在采空区不需要脱水，在很大程度上简化了工艺。其充填系统主要有三部分，分别是充填制备站、浆液输送系统以及采空区充填系统。在这之中充填制备站修建在煤矿地面的合适地带，其作用是将煤矸石、粉煤灰以及固体垃圾强制混合，使其成为符合要求的浆液。浆液的输送系统主要由两部分组成，分别是压力泵和浆液输送管路，其作用就是将地面充填制备站的浆液输送到井下去。另外采空区充填系统的作用就是将这些浆液经过胶结作用之后充填到采空区。充填的工艺主要有两步，第一步就是进行充填准备，主要工作就是在工作面控顶区域以及待充填区域之间打上一道隔离墙，这样就形成了一个密闭的待充填空间。还有就是在支架后面挂上塑料编织布，这样就形成了密闭的充填农建，在很大程度上防止了漏浆。另外一个步骤就是采空区的充填程序，充填程序主要包括检查准备、管道充水、灰浆推水、砂浆推灰浆、轮流充填以及管道清洗过程。

1.3超高水充填采煤技术

这一技术充填系统比较简单，而且占地面积还少，可以将充填泵系统建在井下面。其充填工艺采用的是水利泵送、挂包充填。主要包括充填泵站以及充填点这两部分。和其它技术相比这一充填工艺比较简单，在初期时的投入以及总体的投入都比较低。因为充填材料具有流动性这一特点，所以进行仰斜开采时只用管路、搅拌和泵送设备就能形成完整的充填系统了。在进行水平开采或者是俯斜开采时一定要用充填袋，但这样开采的效率就比较低了，现如今在我国对于综采机械化充填这一方面并没有取得进一步突破。

2　煤矿充填开采的未来发展

在进行煤炭开采时经常会破环地表设施，还会引起安全隐患和环境污染等方面的问题，充填开采在很大程度上缓解了这些问题。运用膏体和高水这两种充填技术时要备用工作面，两面交替开采，这就使开采的效率大大降低，生产规模也变得较小。为了进一步提高煤炭的开采效率，降低煤炭的开采成本，煤矿充填开采在未来要从以下几个方面进行发展

2.1改进充填材料

首先一定要将固体废料充分利用起来，这些固体废料主要包括在采煤过程中产生的煤矸石、粉煤灰，在矿区周边的废弃砂石和劣质的硬土，还有就是城市中的固体垃圾等等，这样可以在很大程度上降低充填的成本，而且也大大降低了污染处理方面的成本。还有就是一定要加强对高水以及超高水的研发。

2.2进一步加强对充填的理论研究并研发新的安全保障技术

一定要考虑好充填开采的材料设备和相应的方法，首先要确保比表下沉在合理的范围之内，然后再想办法降低材料消耗设备的磨损，这样可以进一步提高生产率，在很大程度上降低了充填工艺对回踩的影响力度。可以为煤矿的开采提供了很好的理论方面的依据和指导。另外还提出了垂直投料降尘技术、高压气流导排技术、防堵仓技术以及出料仓清理技术等安全保障技术，能够确保综合机械化固体综合采煤技术能够正常作用。

2.3更新充填装备

一定要加强对充料输送机、充填支架等设备的研发力度。进一步提高设备的耐用性、稳定性和有效性，这样才能使煤炭开采变得更加高效、安全。