矿山充填技术现状与展望

摘 要 本文将煤矿的开采和填充技术进行了一定的讨论，实现了相关的技术整合，包括采煤技术的发展以及矸石充填采煤技术、高水材料充填采煤技术、部分充填采煤技术。建立在分析采煤现状的基础上展开讨论，进一步提出相关技术结论解决关于能力不足问题，也就是能够建立相关的工艺模型来填充和解决高效的能力。同时应深入研究相关的岩层移动，一定程度上要为采煤的设计提供想干的理论保障。

关键词 充填采煤；岩层控制；“三下一上”采煤；绿色开采

中图分类号TD94 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）81-0033-02

1 充填采煤技术特点

1.1充填采煤技术特点

最近几十年的时间，在金属的采煤技术进步之下，得到了很多的处理方案，也就是有了更多的矿采用方式，和特殊条件密不可分。跟其他的开采相比较而言，煤矿的开采主要表现在以下几个方面：

1）采煤、填充生产能力的均衡问题

大家都知道，现在的煤矿开采之中，填充的方式是相互制约的，因此，即使不填充，也能将相关的环节进行循环处理，加强矿井开采的模式，进一步实现均衡的采矿能力，需加强填充技术的生命力，进一步加强矿山的有效应用能力，实现采煤生产和填充均衡，这样才能进一步加强采煤生产的匹配，按照现在的趋势来看，充填与采煤在生产时不能融合。与金属矿山炮采工艺相比，煤炭地下采矿早就实现机械化作业法，其综合机械化，也就是把落煤、装煤、运煤、支护和放顶五道工序一起作业，就出现了很多的地下矿山，面积之大，就会出现一定的技术要求，所以要加强采集技术的发展力度，进一步适应相关的采煤技术需求，改善匹配的原则，一般可以实现技术的相匹配。

2）充填材料在供应与需求环节上的均衡问题

用尾砂、废石等对一般的金属矿山进行采掘，填充的采用主要用的就是它们，这样就可以解决材料的供应与需求环节上的均衡问题，从而实现内部的金属比例调整，使整个工业过程中产生的废弃物少，一般来说煤炭开采量里面只涵盖煤矿的矸石百分之十五，因此这样的情况下就难以解决材料的来源问题，所以，需要加强低廉材料的填充，填充材料满足回填空间的要求，进一步完善相关材料供需问题的整合，这样就能够提升开采的技术和条件。

3）充填成本与采矿效益均衡问题

和其他的方式相比，填充式能够比较大限度的将地下的资源进行整合，开展安全生产的模式，实现了经济效益的促进，进一步完善设备的供需，加强填充工序的需要，能够解决相关的问题，就我国煤矿充填而言，在充填时由于开采使土地破坏和村庄搬迁产生的一系列赔偿费大于充填所需成本时，充填所需与采矿产生的效益才能平衡，充填技术才会在煤矿得到有效应用。研究表明，村庄每户压煤量越大（ 如厚煤层条件） ，这样就会出现适应性难以承受的情况，填充的开采就会出现煤层密集建筑的适应情况，对于相关的建筑条件来说，要加强实用性和好的厚煤层的非密集建筑条件。

4）充填作业在煤系地层采后的时空限制

金属矿脉矿石被采出后留下的地下空间及其顶底板一般都属于硬岩，岩层移动与破坏规律复杂，进一步改善采矿情况，这样就能够将沉积的岩石进一步分配，实现有关开采，采用长壁垮落法开采时采空区覆岩随采随垮，难以维护充填所需的空间与通道，而运动顶板岩体控制困难，就不能够长时间进行填充，需要加强改善采矿作业的干扰情况。

1.2充填采煤方式类型

开采就是物体在被运送时的状态，他的运送方式分为：矸石充填、水砂充填、高水材料填充、膏体充填。

从运输时所需要的动力方面来将运输材料进行划分的话，可以分为；风力充填、自溜充填、水力充填、机械充填。自溜充填，就是能够利用填充料的自重问题，产生一定的解决方案，； 风力充填，即利用借助风力充填机将充填料运送至采空区压缩空气为动力沿管道； 机械充填，即利用专用投掷机将充填物料抛至采空区。上面的三种方法都是针对干散货的充填料来说的，所以我们也叫他干式填充方式，水力充填，就是能够利用水作为一种动力，实现采空区的直接接触，进一步加强浓度的改善。按充填料浆是否胶结，煤矿充填开采可分为： 胶结充填、非胶结充填。按充填位置，煤矿充填开采方法可分为： 采空区充填，也就是在煤层采出后顶板未冒落前会出现采空区域，在此区域内进行充填； 冒落区充填，就是能够在采煤后的破碎之中出现一种注浆的填充模式； 离层区充填，就是能够实现将浆充填在覆岩离层所产生的空洞区域。一般来说，这种膏体的胶结方式填充的相关量和范围似一种依据来比例，存在着一定的具体操作，离层区和冒落区在填充时可以使用低浓度进行充填。全部充填开采就是在煤层没有出现冒落的情况之前，进行相关的填充，在填充范围内所填的物体和他采出的煤量基本一样。部分充填开采相对全部充填而言的，其充填采煤方法的类别如图 1 所示。

图 1 充填采煤方法分类

2充填采煤技术现实状况

2.1膏体充填采煤技术

膏体充填采煤技术是把煤矿周边的风积砂、煤矸石、河砂、粉煤灰、劣质土、工业炉渣、城市固体垃圾等在地面上进行加工形成一种牙膏状的浆体，这样就会使得泵被加压，实现管道的运输，输送到地下的管道中采取相关开采方法。这样比较起来，煤矿膏体充填开采具有如下特点：充填与采煤是一个工作面的内容，也就是不同金矿山的情况，能够进行隔离支架的分配；煤矿充填以后数小时充填材料强度性能要求不同， 将主体煤矿充填之后，那么充填体就必须能够承载它，；是煤矸石、坑口电厂低质粉煤灰等，材料的质量存在很大的缺口。

一般来说，填充的系统和材料组成内容：将煤矸石、粉煤灰、工业炉渣、胶结料和水调和成填料浆，形成配料制浆系统；配料制浆系统、泵送系统和工作面充填子系统。泵送系统就可以使用膏体的填充将相关的内容进行输送，实现内部的工作完善，对于材料来说，需要加强材料的后方采空区，但是不利于成本的节约，一般达3000 万元 左右；一般达60元/t～100 元 / t。 吨煤 充填成本相对较高，现在这种技术已经有了相关的发展历史，需要实现煤矿的内容革新，此内容煤矿应用最早的是德国。

2.2矸石充填采煤技术

矸石充填采煤法是利用重力、风力、机械等相关的动力进行输入和采空区，实现相关的方案改革，不同的充填系统的充填料一般由矸石、砂子、采石场碎石及粉煤灰等组成，根据这种情况来划分，就能够实现相关的人工填充问题，包括人工充填、自溜充填、风力充填、机械充填。但成分以煤矸石为主，一般不需要加入胶结料或其他添加剂。

2.3高水材料充填采煤技术

高水快速凝结结材料由 A、B2种材料组合而成，它的固水能力较强，能够实现悬浮性的凝固速度，将相关的速度进一步控制，这属于一种凝护材料，主要内容有水泥、石灰、石膏、速凝剂、解凝剂、悬浮剂等组分。能够迅速溶解相关的材料，尤其是那些承载力较强的固体。使用时，在 5min～30min 内凝结成固体，变硬，最终形成坚固的高含水固体。体积含水量达 85%～97% ，A、B 料以 1∶1 比例调和成浆液，与其它充填技术相比，高水材料充填采煤具有以下优点： 用水比较高因此固体材料的耗费就比较少，这样就能够克服相关的矿体资源缺乏，另一方面，系统的复杂也进一步得到优化和改革，实现了固体的用料需求，实现了运输的成本节约；初期的系统投资是比较少的，因此小于500万元，充填料浆流动性好，也不会造成管道的阻塞，高水材料抗风化及抗高温性能差，是该技术最大的缺点充填材料长期稳定性差。

2.4部分充填采煤技术

1）部分充填开采的概念。这是针对全部填充相对的结论，也就是能够填充处相关的一部分，采取一部分煤量，靠覆岩结构、充填体及部分煤柱仅对采空区的局部或离层区与冒落区进行充填，共同支撑覆岩控制开采沉陷。

2）采空区有相关的开采能力，实现填充的内容改善，进一步加强煤层的胶体结构，将胶体的结构进行相关的空间改善，进一步把支撑的控制力量加强，实现充填的完整性，这种原理是： 需要加强采空区的宽度改善，进一步加强关键层的跨距改善，实现相关的填充，加强煤柱的开采预留，进一步加强关键层的内容，进行一定的维护和改善，加强地面的稳定性，这样就能够避免沦陷，有些模式作采空区条带充填开采技术长壁条带充填和短壁间隔条带充填。

3）冒落区注浆充填开采技术。冒落区充填技术也即是未被压实采空区冒落矸石之间的空隙之前及时地注入浆液进行充填，共同负责支撑上面的岩层覆盖，实现相关的技术落实，开采冒落区注浆充填、房柱式冒落区注浆充填和条带开采冒落区注浆充填。

3 充填采煤技术展望

煤矿充填的目的是为了完善控制岩层，这样，就需要加强岩层的开采讨论，实现对地表的研究，进一步加强设计理论的完善模式，进一步整合相关的方法方案。

现在的采矿模式还存在很多的不足之处，我们应该广泛吸取经验，进一步加强自身的采煤能力，实现各种资源的结合和发展，进一步实现工艺技术的资源整合。因此，应该重点研究工艺能力的结合和配合使用，着力于以下几个方面：选择合适的工艺流程能够决定后期的资源内容，减少压力，节约资源，实现材料的递进，进一步改善依赖性，实现早期的元素需求，加强材料使用的效率，结合材料的稳定性。

参考文献

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