充填采煤技术在煤层开采中的技术要点

【摘 要】当前我国煤炭开采工作主要存在着开采不合理、工作环境安全系数低等一系列问题，在一定程度上制约了我国经济的发展。充填采煤技术的出现有效地缓解了这方面的问题，同时还可以满足绿色环保的要求。本文将详细介绍煤层开采中充填采煤技术的应用要点。

【关键词】煤炭开采；充填采煤技术；绿色环保；技术要点

随着社会经济的发展，我国对于煤炭的需求量越来越大，因此必须加大煤炭开采的幅度。煤炭作为一种能源，对我国的经济的发展有着重要的作用。我国的煤炭资源相当的丰富，为我国经济的发展奠定了坚实的基础。然而当前我国许多煤矿的开采在没制定一个科学的规划系统的前提下盲目开工，这使得煤矿安全事故屡屡发生。为了减少伤亡事故，合理开采煤矿，笔者认为有必要致力于研究煤层开采过程中的采煤技术。本将文对膏体充填采煤技术、煤矸石充填采煤技术、高水材料性质充填采煤技术以及综合机械化固体充填矿井采煤技术的要点进行详细的分析。

充填采煤技术起源于澳大利亚，是一种绿色环保的开采技术。充填采煤技术是指将煤矿开采区域周围废弃的固体采煤物质直接进行就地填充的一种方法。这种方法在国外已经得到了广泛的应用。在我国由于该技术主要用于金属矿山的开采，在煤炭开采中的应用还不是很成熟。

1 煤层开采中充填采煤技术的分析

1.1 膏体充填采煤技术

膏体充填采煤技术是指将需要填充的废弃物（比如煤矸石、河沙、黄土等等）按照一定的比例调成与牙膏相似的粘稠体，然后通过重力充填泵将其灌注入需要填充的煤炭矿井。膏体充填材料需要经过专业技术人员的论证之后才能投入使用，这是因为煤矿充填的条件有限，对充填材料有一定的要求，不能盲目地投入使用。膏体填充采煤技术要求充填材料要具有高强度之外，还要求其在充填后能在数小时之内能够发挥支撑整个采煤层的功效。实践证明，使用膏体充填采煤技术不仅能够使煤矿的采空区具有良好的料浆流动性，还具有高的强度和充填密实度。这些有点对充填技术人员控制地表沉陷和矿区周边岩层的移动十分有利。由于膏体充填采煤技术的经济投资很发哦，一般在初期就需要投资3000万左右，在使得膏体充填采煤技术的发展受到了一定的限制。

1.2 煤矸石充填采煤技术

煤矸石充填采煤技术是借助风力、重力或者其他的机械设备将开采过程中产生的煤矸石充填料输入采空区进行充填的一种方法。根据输入煤矸石动力的不同，可以将煤矸石充填采煤技术分为机械化充填、人工手动充填和自溜充填等类别。机械化充填技术的效率很高，可以分为普通机械充填和综合机械化充填两类。普通机械化充填技术是指利用矿井专用的充填机械设备将煤矸石向采空区域填充的方法，比如抛矸机。这种方法不经简单，而且填充的成本也很低，因此在矿井中薄或者中厚的煤层开采中应用得比较多，填充料以固体废弃物煤矸石为主。综合机械化充填采煤技术是指借助相关的现代化机械设备实现煤矸石综合机械化填充的方法，是一项集采煤和充填为一体的综合采煤技术。人工手动充填技术的效率和速度是最低的，主要是由人工操作的，当前这种形式基本上被淘汰了。由于自溜填充技术的动力源十分地不稳定，只有在矿井去的外界条件和环境满足一定的条件才能使用。

1.3 高水材料性质充填采煤技术

高水材料性质充填采煤技术是指在填充材料中加入一定具有高水速的凝结材料，从而使得填充更加密实。顾名思义，该种技术当中需要用到大量的水资源。由于充填过程中使用了大量的水资源，因此固体填充料的用量就会减少，从而减少了固体填充料的浪费。使用该技术不需要用到高科技的机械设备，因此从一定程度上降低了充填成本。

高水材料性质充填采煤技术有一个致命的弱点，那就是填充物的抗风化性能和抗高温性能很差，经不起时间的考验。随着使用时间的延长，采空区里的固体充填物质的质量就会越来越差。但是煤矿的充填技术可以充分利用采空区域的覆岩结构所具有自承载能力的特点，大大减少充填的工程，降低煤层充填开采的成本。

1.4 综合机械化的固体充填矿井采煤技术中遇到的问题

在煤层开采中要想熟练使用综合机械化的固体充填技术，就需要技术人员充分了解充填过程中所碰到的问题，比如空间限制、充填通道的设计等等。笔者结合自身的工作经验，提出了以下几条解决充填过程中厂遇见问题的方法。

（1）辅助动力机的应用

充填过程中，固体充填料在中立的作用下，从刮板式充填机开口处做自由落体运动进入到掩护空间中。如果此时应用辅助动力机，就能将固体充填料充分压实，从而增加了固体充填料的密实性，为煤层开采提供安全的作业环境。

（2）水平短梁的应用

在充填的过程中，需要拆除一些综采液压支架所用的掩护斜梁，同时安上水平短梁。为了解决综合类机械化填充技术遇到的充填空间限制的问题，可以将固体充填料灌注到水平短梁所掩护的空间内，从而可以避免固体充填材料直接灌注到采空区域内。

（3）带式输送机的应用

为了解决通道设计所产生的堵塞问题，可以在填充过程中应用带式输送机。将事先配置好比例的固体充填材料通过带式输送机运送到充填机中，从而保证固体充填材料能够处于连续的运输状态。这是因为充填机是位于充填机械所掩护的短梁下方。

2 煤矸石的充填采煤技术创造的经济效益分析

事实证明，在煤层开采过程中使用煤矸石充填技术不精可以处理掉煤炭开采过程中产生的固体废弃物，还能充分地提高矿产资源的利用率，为煤炭的开采工作创造了巨大的经济效益。在上文提到的三种充填采煤技术中，膏体充填采煤技术的成本时最高的，其次是高水材料性质充填技术，成本最低的是煤矸石充填采煤技术。高水材料性质充填技术成本高主要是因为该技术所需要的充填材料需要购买，而且维护的成本很高，因此相比煤矸石充填技术成本要高很多，。经计算，膏体充填采煤技术的综合成本达到了105元/吨，高水材料性质充填采煤技术的综合成本大约在67-73元/吨之间，而综合机械化煤矸石充填采煤技术的综合成本只有55元/吨左右。综合比较三种充填技术，在充填条件相同的情况下，笔者建议选择煤矸石充填采煤技术进行煤炭的开采。采用煤矸石充填采煤技术可以给煤矿开采带来巨大的经济效益，同时该技术的适应性很强，对矿区的自然条件的要求很低。

3 结束语

综上所述，综合机械化煤矸石充填采煤技术应该得到大力的推广。该技术在保证了地表建筑物安全的前提下，将开采区域周围的废弃固体充填煤炭采空区域，不仅合理利用了废弃的固体的填充料，还满足了煤炭开采的需要，为煤炭开采单位带来了显著的经济效益。随着社会经济的高速发展，煤炭的开采为企业的可持续发展提供了保障，为带动国家经济的发展做出了巨大的贡献。

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