充填采煤开采沉陷主控因素及其影响规律

姜小强

摘 要：煤炭是一种重要能源，随着人们对煤炭能源需求量的不断增多，人们增加对煤炭能源的开采。煤炭开采过程中会对地面造成一定程度影响，为了实现绿色开采，降低开采对环境造成的破坏，应当做好地表沉降影响因素分析，希望文中内容对相关工作人员能够有所帮助。

关键词：煤炭资源;填充采煤;采煤沉降;地质条件

随着我国煤炭资源开采的不断加强，势必会出现大量的采空区，这也是现阶段煤炭资源开采过程中需要人们重点解决的一项问题。在煤炭资源开采过程中采用充填开采方式，对煤炭进行置换，可以减少开采对环境造成的破坏，可见充填开采是一项绿色开采技术，为了使该项开采技术能够得到广泛应用与推广，应做好相应的分析。

1 充填采煤开采沉陷主控因素的合理分析

填充开采发生沉陷是一个复杂的过程中，具体沉陷情况会随着空间和时间的改变而发生变化。在充填采煤工作面作业空间整个特殊围岩结构中许多因素都会对地表开采沉陷造成一定影响，影响因素主要分为以下几种：①原始地质。煤体、原岩应力等;②填充体。高度和平面填充率，以及压缩率等;③开采强度。开采高度，空顶距等。

2 分析影响因素的具体规律

2.1 地质条件

地质条件影响因素的具体规律如下：通常来说，地应力与煤层的具体埋深成正比。煤层埋深越大，覆岩层也就越厚，此时将会产生较大的压力。较高地应力煤岩压实，完成对煤炭资源的开采后，将会增加顶板移引量，这会导致地面发生较为严重的沉降现象，会对环境造成破坏;弹性模量在一定程度上决定了煤岩体的具体强度情况，煤岩提的强度和硬度会随着弹性模量的增加而变大，实际开采过程中，如果煤顶层板发生的变形较小，则地面发生的沉降也就较小。如果弹性模量较小，则顶板会发生较为严重的变形情况，此时地表也将会发生较为严重的沉降现象。

2.2 开采强度

煤层采高情况对于地面的具体沉降情况会造成较为严重的影响，随着煤层采高的增加，地面沉降也会变大。在其他条件都相同的情况下，煤层采高越大，顶板发生的变形情况也就会变大更加严重，此时，地面也就会出现较为严重的沉降现象;控顶距指的是液压支架对顶板的具体控制距离，煤炭资源开采过程中如果采用填充方式进行开采作业，那么该距离就等于填充臂到煤壁的距离，也就是开采作业期间，未进行填充的具体宽度。在条件相同的情况下，随着控顶距离的增加，顶板下沉量也将会增加，也就是说，随着孔顶距的增加，顶板的悬空距离也将会变大，同时，由于受地应力作用的影响，顶板容易发生变形，情况严重时会发生破裂。由此可见，可以通过减小顶板悬空时长和减小控顶距离的方式，减小顶板在开采作业期间的下沉量。

2.3 充填物质

充填率指的是充填体积与采空区体积的比值。导致充填率过低情况通常分为以下两种：①充填高度没有达到要求标准;②充填范围不足，部分区域未得到填充。若实际充填率没有未达到要求标准，特别是充填高度没有达到顶板，这将会致使顶板发生沉降，这是相关作业人员在实际作业过程中需要特别注意的一项内容;充填物压缩率和强度会影响变形。采取填充采煤开采过程中，采用的填充的材料的承载力越强，其可以承受的压力也就越大，顶板变形量越小，填充支护取得的效果也就越好。

3 改善充填采煤减沉效果的合理措施

3.1 控制顶板下沉量

针对顶板下沉量的具体控制工作，可以从以下两个方面入手：①采后充前的时间间隔;②顶板悬空面积大小。如果在充填过程中采用的为巷式填充，填充作业要在一条巷道掘进后才能进行，因此，在实际作业期间，应当快掘快充;若采取长壁综采充填，通常都是先进行建设，再填充，因此，采煤与充填两项作业应当平行进行，但是，实际作业期间，不推荐进行超长工作面布置，避免对开采作业造成不良影响。

3.2 提高充填率

充填开采过程中，为了使充填率能够满足作业需求，要进行合理巷道设计，在开采长采取仰斜方式，而在充填上则采取俯斜方式进行。采取固体矸石抛射充填时，可以适当提高抛射的覆盖范围，进而加大充填材料的覆盖面积。而在膏体和高水充填期间，为了确保填充合理性，不得出现沉淀、离析、泌水等不良现象。因此，要想提高充填率，要做好以下几项内容：①减少充填材料泌水率;②做好对填充空间的封堵作业，使充填浆体液面能够达到一个理想的高度。

3.3 减少压缩率

①利用固体材料完成相应的填充工作时，可以对填充采用的石头进行粉碎处理，从而减少固体填料间的空隙，达到减小压缩率的目的。而利用膏体或高水材料时，应当依据覆岩层或采空区的具体情况，研究材料配比，确保材料凝结后的稳定性;②控制充填质量，确保充填与采煤两者相匹配，从而使充填質量能够达到生产要求。

4 结束语

填充采煤开采是现代煤炭开采过程中一种先进的开采技术，通过对该项开采技术的应用，能够减少煤炭开采对环境造成的不良影响，并且可以提升开采效率。具体开采过程中，要通过合理措施，提高填充采煤减沉降效果。

参考文献：

[1]魏彩萍.部分充填采煤技术的应用研究[J].山西冶金，2018， 41（06）：139-140+153.