煤矿充填采矿技术应用的综合分析

摘 要：对于煤炭资源的开采，随着科技的进步，技术越来越高，尤其是针对地质条件复杂的矿井，采矿技术在不断地更新和发展，充填采矿技术就是其中的一种，它是煤矿开采的先进工艺，可为煤炭企业创造良好的经济效益。煤矿充填采矿技术如何应用，解决其运用中存在的问题是值得进行深刻分析和探讨的。

关键词：煤矿 充填采矿技术 运用综合分析

煤矿在开采期间对开采方法、工艺流程等方面的要求越来越严格，采煤方法也越来越多。选用科学的开采方式对于矿井减少资金投入十分有利，还可为企业创造更多的经济效益。 目前，充填采矿技术是煤矿开采的先进工艺，是矿井很好的采煤方式。

1 充填采矿技术类型

充填采矿技术是煤礦使用的一种生产模式，对于地质构造复杂、开采难度增加、生产量偏大的采矿区，选用充填采矿可满足安全、稳定、高效的生产标准。近年来，经过技术革新之后，充填采矿技术的种类更加多样化。

1.1冒落区注浆充填技术

当采空区的冒落矸石空隙还未被完全压实的情况下，对其中立即注入浆液，进行填充，同时，对有些部分需要进行支撑，这样才能保证其充填的质量，这就是常所说的冒落区的注浆充填技术。

1.2离层区注浆充填技术

常利用岩层还在运动的情况下，进行充填，其中工作人员还需从地面选择钻孔、通过高压向形成的覆岩内离层空隙中注入充填料浆液，同时还要求高压浆体必须压实下部的岩层，这样才能增加离层空间，当填体脱水后起到一定的支撑作用，进而使岩层的移动向地表传播得到缓解，这就是离层区的注浆充填技术。离层区注浆充填技术如图1所示。

1.3采空区条带充填技术

当煤层被采出后，在顶板冒落之前，采煤工作人员需要对采空区的部分空间用胶结材料填充，以此来保证采矿区中留有一定的工作区间，可优化工作环境，还可防止因煤炭采走后造成采矿区的坍塌，从而妨碍后面的工作，这是采空区的条带充填技术。

2 充填采矿技术运用的分析

近年来，在采用分层充填采矿法的采场推广应用了铲运机、电耙等机械设备，采用了外来充填料、锚杆护顶等工艺循环平行作业，使采场生产能力和劳动生产率大幅度地提高，发展成机械化分层充填采矿法。分层充填采矿法分上向分层充填采矿法和下向分层充填采矿法。上层分层充填采矿法是近年来运用较多的一种工艺，此方法的核心部分是矿房、矿柱量方面。首先回采矿房，此阶段按照从下往上的开采原则，按水平分层状态完成生产；其次回采矿柱，此阶段需根据煤矿的结构分布针对性地制定开采工艺。下向分层充填采矿法，由于地区不同，地理环境有差异，部分地区的矿井结构稳定性不够，若开采过程缺乏支撑结构易发生意外事故。下向分层充填采矿法，适应于地质结构稳定性差的矿区，该法重点在于从上往下分层回采和逐层充填，开采过程中需相应地对顶棚进行支撑，以防止围岩坍塌。以下是上向分层干式充填采矿技术在某煤矿的具体应用。

2.1上向分层干式充填采矿法的回采工艺

（1）铺垫：采场应以压滤机废旧滤布为主要的铺垫材料，皮带沿铲运机铲装方向顺向搭接，搭接长度500mm～800mm，并用草袋子塞紧靠近上下盘处。

（2）落矿：用YST—24型凿岩机钻凿水平微倾斜炮眼，每次落矿高度控制在800mm～1000mm之间，孔间距500mm～800mm，装药要少，使用导爆管起爆；以减少大块的产出，并可视采场安全条件，采取一采一充或二采一充。

（3）出矿：以EHST—0.5型铲运机为主。周边采用人工在采场内耙运300mm以上大块破碎后倒入溜矿井。

（4）采场支护：上向水平分层回采，由于人员和设备在项板下作业，所以随着上采高度的增加，必须对顶板和围岩进行加固和支护，一般采用注浆锚杆和临时木支护。

（5）充填：干式充填以其他中段的掘进废石作为充填料，用铲运机搬运。

2.2机械化水平分层干式充填采矿法特点

优点：生产实践证明，采用干式充填采矿法开采急倾斜薄矿脉，采场出矿使用铲运机效果明显，提高了采场出矿的机械化程度，具有一定的推广价值。

缺点：落矿、出矿和充填等为间断多循环作业，管理复杂，矿块生产能力小；铺设垫板工艺难于管理，铲运机维修量大，维修成本高；设备购置费高及设备维修保养工作复杂；出矿溜井一般用8mm的铁板制作，架设到25m～30m以上时，由于溜井的角度不均和超大极易堵塞溜井，给出矿带来困难。

3 解决充填采矿技术运用中的问题

3.1解决采煤、填充生产能力的均衡问题

目前，煤矿开采的填充方式是相互牵制和相互影响的，所以在煤矿的开采中即使没有采取填充的措施，仍可把有关的环节进行循环处理，包括开采、支炉、放顶、运输等都要进行严格的均衡优化，以提高生产能力和产量。

3.2充填材料在供应与需求环节上的均衡

常采用尾砂、废石等作为填充材料。对一般的金属矿山进行采掘，开采废料可以解决存在的供求之间的均衡关系，减少整个工业中废物的堆积，也可处理废物占用空间的问题。但是对于煤矿来说，由于开采量比较大，就需要解决材料的来源问题。在此过程中不仅需考虑原料的来源，而且还应考虑到充填材料的成本问题，尽可能地减少充填成本，以优化采矿技术。

3.3解决充填成本与采矿效益均衡问题

充填采矿方法与其他的方法比较有很多的优点：（1）可以在一定的限度下将地下的资源进行合理的整合开发；（2）在工程过程中的安全性非常高；（3）工程矿产的开发利润也有大大的提升，可获得很大的经济效益。在工程过程中进一步完善充填设备的供需，可以更进一步的改善工程采矿充填要求，使其在实际应用中产生的问题更少，降低充填成本，可均衡采矿充填成本与采矿效益。

4 结语

目前，充填采矿技术在不少煤矿中得到了广泛地推广应用，虽然其技术还有一些不足，但是通过不断地对其进行完善，其技术的未来发展趋势还是比较可观的。

参考文献：

[1] 赵怀东，充填采矿技术应用发展及存在问题研究，《山东煤炭科技》，2014（2）

[2] 王胜余，试论充填采矿技术的应用，《大科技》，2015（5）

[3] 赵高朋，充填采矿技术在采矿中的应用和相关问题探讨，《水能经济》，2016（2）

作者简介：刘淇午（1997.07—），男，山西省忻州市人，系山西大同大学煤炭工程学院采矿工程系15级学生，所学专业采矿工程。