煤矿开采沉陷充填开采技术应用研究

赵学才 山东能源临矿集团山东东山新驿煤矿有限公司

引言：随着煤炭需求量的增加，人们必然会加大对煤矿的开采，因此，生态环境必然会受到更多的破坏。因此，相关人员在促进煤矿产业发展的同时，必须要优化各种充填开采技术方案，以便减少煤矿开采带来的伤害，以及在一定程度上降低沉陷发生的风险，更好地保护生态环境。

一、煤矿开采沉陷产生的不良影响

采煤工作在地表下进行，已知发掘和运输地表下的煤矿资源。支撑地壳平衡的煤矿被运输，地层结构被破坏，地质沉降等发生。如果煤矿开采上有建筑物，就会失去建筑物的稳定性，给住在建筑物内的居民埋下安全隐患。为了避免发生安全事故，煤矿开采前必须拆除地质上的建筑物，这种行为只能增加煤矿开采成本，降低煤矿开采的经济效益。此外，长期、大规模的煤矿开采工作会破坏地表生态系统的平衡，引起地面裂缝、地面沉陷、海水入侵、土壤侵蚀等自然灾害。如果在开采后恢复表面的生态平衡，需要大量的人力、水力和财力，延迟社会发展的话，煤矿开采收益也会减少。因此，在煤矿开采过程中，相关部门不仅要重视开采者的人身安全，还要重视生态环境的可持续发展。

二、充填开采技术概念

填充采矿技术根据分类标准有不同的技术分类，主要区分采矿方法和填充浆液浓度大小，分为糊填充技术、水泥填充技术、低浓度填充技术、高浓度填充技术等类型。根据采矿位置和采矿区域，可以按分类标准分为采空区填充技术、洞穴填充技术和脱层区域填充技术类型。设计充填专案时，除了技术的应用效果外，还必须考虑制作过程的成本以及对环境的具体应用。

三、煤矿充填开采技术的应用现状

在煤矿采矿领域，沉陷充填采矿技术得到广泛应用，达到更成熟的阶段，因此这一成功的经验可以在煤矿充填采矿过程中引入。但是煤矿地层和煤矿矿石地层形状有很大差异，填充目的也有所不同。因此，在煤矿开采中应用煤矿矿的填充技术时，必须根据煤矿岩石规律进行相应的调整，将填充技术与煤矿开采特性一起应用。德国和波兰的煤矿采用了充填采矿技术，主要是包括河流砂、煤矸石、粉煤灰等在内的充填材料。我国第一个充填技术于20世纪60年代在抚顺胜利煤矿应用倾斜的修辞充填技术，成功开采煤柱后，在我国大部分煤矿开始了调查充填试验。但是该技术使用成本高，无法广泛普及。到20世纪80年代，我国大多数煤矿都进行了双层灌浆，地表沉降放缓试验，取得了巨大成果。另外，海外膏体充填技术有所发展，充填效率高，广泛用于煤矿矿山开采过程，在煤矿开采领域也在尝试。在煤矿开采领域，沉降充填技术是绿色开采技术，可以解决煤炭开采引起的地面沉降问题，减少开采废物排放量，有效保护土地资源。煤矿充填开采技术研究至关重要。

四、煤矿开采沉陷充填开采技术的应用及研究分析

（一）膏体充填技术

此类技术只要是在开采的过程中，趁着上面的土层尚未掉落，便将膏体浆料对空的区间进行填充，以便让充填条带对覆岩进行支撑。这种技术有2种充填方式，一是一个工作面开采之后，便先用膏体浆料对其进行填充，之后到第三个工作面开采，这样，第二个工作面便可支撑地表，然后再填充第三个工作面；另一种是在控制好充填条带的间距之后，对其进行长壁条带的充填。

（二）注浆充填技术

此种技术主要是对条带开采技术的补充。因为采用条带开采技术时，它的采空区会有一些冒落区，当这些冒落区的承载能力下降时，便会将压力转移到煤岩柱，从而导致煤岩柱变形，继而发生沉陷问题。这时，便采用到了注浆充填技术。相关人员可以利用钻孔将注浆注入到冒落区，从而增强其承载能力，这样便会使煤柱的载荷力减小，从而延缓煤柱的变形速度，让沉陷减慢。

（三）块石胶结的充填技术

块石胶结主要是将矿井下的废石作为原材料，然后将其与胶结料一起搅拌，加上适量的水泥，很快便会凝结，再将其填充到沉陷区内。这种技术因为取料简单，但填充强度高，应用非常广泛。且因为充填的原材料可以就地取材，为煤矿的相关部门带来了更好的经济效益。

（四）全尾砂充填胶结技术

这种技术的应用主要是将尾砂处理好后，再进行充填。而尾砂的处理过程分为2个步骤：首先肯定是要将砂浆过滤掉水，然后将其浓度保持在70%以上；之后，再将此尾砂与水、水泥搅拌在一起，当这些物体呈现质胶状后就可以用其进行填充了。

尾砂胶结充填技术尾砂胶结充填技术开始是以混凝土为原材料，但因为混凝土的本身工艺和流程过于复杂，因此这项技术在开初时受到极大的限制。随着技术的不断提升，相关技术人员将混凝土换成水泥，将粗骨胶换成细砂胶，对填充材料进行了改善。但因为此项技术还是需要大量的水泥，加上排除水分时造成的水污染问题，因此，实施的地区有限，特别不适合在距离城市较近的地方实施。

结束语：煤矿开采沉陷是煤矿开采中的一个关键问题，需要得到有效的解决。受开采沉陷影响，可造成地表耕地破坏、地下水位下降和滑坡。对煤矿开采及周边环境有干扰能力，亟待改善。