充填采煤技术现状与展望李永旺

充填采煤技术现状与展望李永旺

李永旺

唐山开滦林西矿业有限公司河北063000

摘要：我国目前主要使用的充填采煤技术及其各自的特点,分析我国充填采煤技术现状,以现状为基础对我国采煤技术进行展望,通过不断对充填采煤技术的改革,提高充填采煤技术的生产效率及扩大适用范围,促进充填采煤技术在我国推广、发展。

关键词：充填采煤技术；现状；发展

引言：

随着我国经济社会的进一步发展，国家对能源需求将会更大，煤炭资源相关技术人员一定要认识到自身的责任和义务，不断提高我国充填开采技术水平，为煤矿的安全生产、解决矿区垃圾污染、保护环境及地表建筑物提供一个新的途径。但充填采煤技术的发展仍然存在一些不完善处，需要在实践中总结更多经验，从而完善充填采煤技术，提升采煤效率，进而为我国的煤矿事业做出更大贡献。

1充填采煤技术特点概述

我国在充填采煤技术方面已经取得一定的进展,但是该技术的使用需要在特定的环境中进行,因此,该技术推广起来困难。目前,我们进行充填采煤技术推广面临的主要困难为:我国充填能力与采煤能力不均衡,充填采煤所需要的材料供应不足,充填技术成本高却带来的效益相对较低。充填能力不能实现与采煤能力平衡问题主要表现在采煤施工过程中,采煤和充填两个环节处于相互制约和影响的关系中。如果两个环节不能均衡,不利于采煤工作的开展。因此,我们必须采取措施,使我国充填采煤技术在充填和采煤环节上达到平衡,提高采煤工作效率,增加采煤工作产量。充填采煤所需要的材料供应不足,我们可以利用一些废弃的石子等充当充填采煤所需的材料,由于采煤产生的废弃料比较少,因此,我们使用充填采煤技术面临着充填所需材料不足的问题,需要购置大量成本较低的废弃材料进行填充使用。填充采煤技术对环境造成破坏极少,属于绿色开采技术。但是使用该项技术需要的成本很高,需要权衡该项技术的成本是否可以带来预期的收益。充填采煤技术各个技术环节把握起来有一定的难度,尤其是在控制填充时间与空间上,需要严格按照控制要求进行,实现填充与开采环节的协调,保证填充开采的顺利进行。

2充填采煤技术现状

2.1高水材料充填技术

高水材料充填技术是当前应用最为广泛，最受欢迎的一种充填采煤技术。其中，所使用的高水材料主要成分是高铝水泥、速凝剂、石膏，水，生石灰、悬浮剂以及解凝剂等，混合构成了一种液体凝胶类材料。配比形成的高水材料不但流动性极佳，而且能够快速凝固、强度增加巡视，从而达到有效的固水目的，保证水占比较大的液体类充填材料能够在短时间内凝固成为高强度的固体。由于高水类材料中水的占比较大，这就降低了材料对固体类城府的需求，从而解决了煤矿生产现场缺少固体填充材料的问题，能够保证充填开采技术得以实施，降低了生产成本。同时，使用高水材料进行充填作业的系统相对较为简单，对设备的相关要求较低，总的投入成本较低，从而解决资金方面的问题。但是，高水材料充填作业技术的一个重大缺陷就是其抗风化和抗高温的能力较差，而且时间长后容易发生化学变化，从而造成固化后材料不能长期稳定的问题。

2.2膏体充填技术

膏体充填技术是首先将固体废弃物（如矸石）配制成膏状浆体，该膏体无需脱水，然后通过输送泵站、管道等运送到井下，结合采煤、充填工艺要求充填采空区。实践证明，这种膏体质量浓度高，流动性能好，料浆不沉淀、不离析、不泌水，凝结时间短，凝结后强度高。经过长时间的研究，该技术完成工业性试验，已经进入大面积推广阶段。该技术特别适用于“三下一上”特殊开采、保水开采、坚硬顶板控制等。原生矸石直接在井下破碎，加上极少量的粉煤灰搅拌成膏体，通过混凝土泵经管道充填采空区。该工艺将采空区充填系统建立在井下，包括矸石井下破碎系统、膏体搅拌系统、膏体输送系统、膏体速凝膨化系统、采场充填工艺系统。该项充填采空区技术具有投资较少、性能稳定，占用人员少，充填密实，在井下处理矸石，充填采空区，可有效减少顶板下沉，实现矸不升井、不上山等优点，近年来在国内多对矿井成功应用，并产生巨大的经济效益、环境效益和社会效益。

2.3矸石充填采煤

矸石充填采煤主要借助风力、水力以及重力等把煤矸石转移至采空区。参照充填所用动力方式可将其划分成人工、风力、机械和自溜这几种充填类型。无论何种充填系统，通常包含矸石、砂子等若干组分，主要是煤矸石，通常无需加设胶结料。人工矸石充填具有生产能力不高、劳动量大、回采工艺存在冲突等弊端，一般很少被应用；机械矸石充填参照工作面采煤手段可划分成常规机械矸石充填以及全面机械矸石充填。其中前者主要借助特定机具把矸石抛射至采空区，以此来完成充填操作。而后者指代面向采煤作业面一起达成全面机械矸石充填操作。为达成这一技术，需攻克充填空间、路径与动力问题。这一技术能够在相同液压支架防护背景下达成采煤和充填的同步开展；矸石自溜填充仅仅适用于急倾斜煤层。

2.4部分充填采煤

部分充填开采与全部充填开采具有相对性，其中前者的充填量及充填领域只占据了采出煤量的少量，仅仅面向局部采空区开展充填处理，有时也面向冒落区实施充填操作，通过覆岩部位、充填体和煤柱一起支撑覆岩，对开采沉陷进行控制。而全部充填开采仅仅面向采空区开展。部分充填采煤区别于全部充填采煤，这两者最显著的差别为：后者主要借助采空区充填体对上覆岩层进行支撑，以此来管控开采沉陷，但前者依托覆岩部位、充填体和某些煤柱一起支撑覆岩，进而对开采沉陷进行管控。主要具有下述特点：最大限度利用覆盖结构内部的承载能力，控制充填量，缩减成本投入。其最显著的优势是减少充填成本，增加效益。依据充填的具体位置和充填时机可将部分充填开采划分成不同的充填技术。

3充填采煤技术的发展趋势分析

3.1研发新型低成本、高强度的充填材料

高水充填材料的一个重要优势就是能够将尾砂全部利用起来，从而避免了井下环境污染，同时节约排水成本。另外，充填材料能够通过低浓度的方式进行远距离输送，保证充填效率。但是，在使用的过程中存在着不稳定的问题，容易出现风化、强度降低的问题，且材料成本依然相对较高。因此，可以开展新型的低成本、高强度充填材料研发工作，实现相关方面的突破。

3.2绿色开采技术

煤矿的开采一定程度上会对城市空气、水资源以及土壤造成污染，对此，在煤炭开采过程中应当大力发展绿色开采技术。结合开采实践经验，研究注重各种地质条件下煤矿巷道掘进技术和巷道选择布置技术的研究，确保技术方法以及设备选择、布置与煤层地质条件的最优结合，在降低资源消耗的同时，提升煤矿产量。同时，注重边开采边填埋技术的研究，确保在煤矿开采过程中，矸石基本不出地面，有效降低开采过程中煤矸石的出矸率。从而有效实现煤炭一条龙生产方式，同步进行综合开采和综合开掘，有效提升煤矿开采效率。再则，也应当注重优化矿井的开掘技术和巷道掘进技术、矿井开采区和工作面的参数优化，并对巷道的位置选择布置进行简化，实现集中开拓、集中准备以及集中回踩，有效降低煤炭开采过程中的产生的环境污染。

结束语：

随着经济的发展和进步，煤矿开采业得到了进一步的发展。其中充填采煤技术是关系其发展的重要手段，因此，上文针对填充采煤技术的现状进行了分析，并对于填充采煤技术的发展进行了阐述，在一定程度上促进了煤矿开采业的发展和进步。在实际生产中，还要结合矿井开采煤层的赋存条件，研究优选适合生产需要。

参考文献：

[1]范天升.充填采煤技术现状与展望[J].科技创新与应用.2014(19)

[2]尹达君.矿山充填技术现状与展望[J].科技传播.2012(24)

[3]许家林,轩大洋,朱卫兵.充填采煤技术现状与展望[J].采矿技术.2011(03)