浅谈充填开采技术在煤矿中的应用

【前言】浅谈充填开采技术在煤矿中的应用由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。“三下一上”采煤技术最先在欧洲主要产煤国家得到发展。德国、波兰、前苏联和英国等国采用全部充填、部分开采、协调开采及建筑物加固等方法和措施，成功地在建筑物下和铁路下进行采煤，并建立了一系列的岩层与地表移动理论。在我国“三下一上”采煤技术的研究与应用开...

【摘 要】 在煤矿企业实施充填开采，不仅能有效控制地表的沉陷，还能有效保持地形地貌和地面建筑物基本原状，保证地下水源不受到破坏，从而提高资源的回收率，充填开采技术在煤矿中的应用，降低了发生冲击低压的可能性，为矿井带来良好的社会效益和环保效益，而且在提高矿井的安全水平方面也发挥着重要的作用，也是打造绿色矿山的重要途径。

【关键词】 “三下”压煤 膏体充填 高煤矸石充填

引言

“三下一上”采煤是指建筑物下、铁路下、水体下和承压水体上采煤。在建筑物下和铁路下采煤时，既要保护建筑物和铁路不受到开采影响而破坏，又要尽量多采出煤炭。在水体下采煤和承压水体上采煤时，要防止矿井发生突水事故，保证矿井安全生产。当然，在水库、蓄水池和运河等地面水体下采煤时，除了要防止矿井发生突水事故外，还要保证它们不受到开采的影响而破坏。对于当前煤炭现代化工业的发展来说，有效地利用现有的煤炭资源，是我们社会和谐发展的必有之路。

1 “三下一上”采煤技术的发展

“三下一上”采煤技术最先在欧洲主要产煤国家得到发展。德国、波兰、前苏联和英国等国采用全部充填、部分开采、协调开采及建筑物加固等方法和措施，成功地在建筑物下和铁路下进行采煤，并建立了一系列的岩层与地表移动理论。在我国“三下一上”采煤技术的研究与应用开始于20世纪50年代，到80年代已经取得了很大的成就。目前，我国有百余个煤矿、两千多个采煤工作开采了“三下”压妹。经过40多年的研究与实践，积累了丰富的经验，总结出了规律，在岩层与地表移动理论及“三下”采煤有关的技术领域，都接近或达到了国际的先进水平。

2 充填开采概况

充填法是顶板管理方法的一种，它是利用沙子、碎石或炉渣等材料充填采空区，借以支撑围岩，防止或减少围岩垮落和变形。传统的充填方式可分为水力充填、风力充填、机械充填、矸石自溜充填等，是在煤层开采过程中向工作面后方采空区内充填水砂、矸石或粉煤灰等充填材料以自称上覆岩层的顶板控制方法。在这些充填法中，水砂充填法减沉效果最好，地表下沉系数一般为0.1-0.3。风力充填一般用于缺乏水源、井下不宜增加水流等条件的矿井。矸石自溜充填用于急倾斜煤层或倾斜煤层，优点是不需要专用设备，对充填材料的要求也不要，减沉效果比不上水力和风力充填。矸石充填地表下沉系统一般为0.3-0.4。国外的煤矿都曾采用过充填法采煤。充填开采在波兰、德国发展应用最多也最好。波兰在城镇及工业建筑物下采煤时采用水砂充填的采煤量占全国建筑物下采煤量的80%左右。国外使用的充填材料通常是河砂、煤矸石和电厂粉煤灰等。对于矿井来说，实施充填开采工艺，不仅能有效的抑制上覆岩层移动，能较好地控制地面的沉陷，并能提高煤炭资源的回收率，有较好的社会效益和环保效益。

3 膏体、似膏体充填开采

3.1 膏体充填开采

对于膏体充填开采技术来说主要的充填材料有矸石、粉煤灰、工业的炉渣、胶固料、矿井水等加工成不脱水的牙膏状的浆体。经地面钻孔嵌入的送料孔及井下布置的充管路自流或者局部加压输送至充填工作面采空区。根据煤层赋存条件可将工作面布置成走向长壁、走向短壁、倾斜长壁、倾斜短壁、房柱式等多种布置方式，以仰斜开采充填效果最佳。

3.2 似膏体充填

似膏体充填是在综合分析其他充填方式的基础上，结合现代充填发展的趋势而形成的一种充填技术。其特点是：

用全砂土固结剂作胶固剂，胶结强度高，性能均达到矿山充填的技术要求。

实现高浓度、全尾砂管道输送，似膏体浓度接近膏体，采用全砂土固结剂配以骨料职称的高浓度料浆外观像膏体，故称为似膏体。

料浆流动性能好，似膏体料浆流动性能明显优于膏体和高浓度料浆，能实现低压泵送充填或倍线条件较好的自留输送。

似膏体料浆进入采场后只需要少量的脱水，充填体质量好，能满足各种强度的需要，井下无排水排泥污染。似膏体充填既要具有水利充填料浆流动性能好，易于实现管道输送的优点，又要具有膏体充填体井下不脱水且强度高的优点。目前在理论研究、充填材料开发、室内试验等方面取得了初步成效。该技术的研究和探索对解决现有矿山充填作业中存在的难题、提高充填技术整体水平有着重要的实际意义。

4 煤矸石充填开采

4.1 原生矸石普采充填技术

原生矸石普采充填技术是第一代充填技术，其具有系统简单，设备投入少，简便易行的特点，适用于炮采和高档普采。其充填系统主要是在回采工作面铺设一部运煤溜子（前）和一部矸石充填溜子（后），工作面回采时，运煤溜子随工作面推进前移，煤流经运煤巷外运；工作面后部充填时，从外部破碎转载而来的矸石经回风巷运输到工作面后部的充填溜子，随充填随缩短。矸石充填采用抛矸皮带进行机械充填，抛矸距离可达5m以上。

4.2 原生矸石综采充填技术

原生矸石综采充填系统与普采充填系统的主要不同在于综采充填采用综采支架后悬挂底槽可抽拉的刮板运输机，配压实装置进行矸石充填，效率较高。其充填工艺主要为：充填时，通过液压控制抽拉刮板机底槽向下卸漏煤矸石，下刮板推平漏矸孔漏下的矸石。在充填过程中，随着矸石充填高度的不断上升，充填刮板机会随之上升，利用刮板机对不断上升的矸石的反作用力来压实充填矸石。同时，压实装置的铲板可沿斜向上方向，将滚落、松散的矸石推向采空区并压实。

5 结语

总之，在煤矿企业中采用充填技术，不仅给煤矿企业带来良好的经济效益和社会效益，而且也符合煤矿企业可持续发展的进程。煤矿充填开采已经得到煤炭企业、科研院校和政府的重视，再加上国内外多年的探索和实践，特别是在“三下一上”采煤方面，取得了令人满意的效果。尽管还存在着成本、效率、供应等诸多问题和不足需要研究探索，随着科学技术的发展，特别是不可再生的化石能源逐步枯竭，能源价格的不断走高，煤矿充填技术必将推动矿业的可持续发展。

参考文献：

[1]张宏伟，郭忠平.矿区绿色开采技术[M].徐州：中国矿业大学出版社，2008.

[2]缪协兴，张吉雄.郭广礼.综合机械化吲体允填采煤方法技术研究[J].煤炭学报，2010，35（01）：1～5.