部分充填采煤技术的研究与实践

杨飞

【摘  要】我国的煤炭资源相对比较丰富，煤矿不仅是一种十分重要的能源，更是重要的生产原材料，那么煤炭的开采工作就是我国的一项重要任务。但是，煤炭的开采过程难度较大，与采煤的技术和工艺都有很大的关系，同时还要保证采煤的安全性和效率。随着科技的进步，部分充填式采煤技术作为新型的开采技术被研发出来，与传统的采煤技术相比，部分充填采煤技术显著提高了我国采煤的效率，促进了煤矿产业的发展。

【关键词】充填采煤技术;煤矿开采;研究与实践

前言

从最近几年来看，我国的煤矿产业取得了飞速的发展，而充填采煤方式在煤矿生产过程中也取得了很大的进步。由于煤矿的开采会对环境造成一定的影响，这也对采煤的方式有了更深层次的考验。怎么提高充填采煤技术的工作效率、降低充填的成本、保护周围的环境成了当前必须要深思的问题。本文将充填采煤技术作为采煤的方式，研究讨论充填采煤技术的应用与实践，以此解决采煤过程中所出现的一些问题。

一、充填采煤技術的基本概述

1.运用充填采煤技术的意义

将充填式采煤技术作为采煤的方式，一方面解决了传统充填材料的供需问题，另一方面实现了开采、充填的有效循环。充填式采煤技术，将废弃的材料重新利用，对采空区进行填充，降低了生产的成本，节约了资源;开采、充填循环的实现，使煤矿行业得到了持续发展。

2.充填采煤技术的发展趋势

首先，在进行充填采煤的过程中，可以根据以往的采煤经验和各种技术，研发一些更实用有效的采煤方法，对采煤工艺进行创新，从而提高开采的效率和安全性能。其次，可以研发一些成本低、强度较高的充填材料，避免现有材料的浪费和环境污染，节约开采的成本，提高采煤的效率。最后，可以适当尝试使用其它方面的充填材料，将充填的材料进行改善，或者选择气体作为充填材料，减少填充过程中所用的时间[1]。

二、煤层开采主要使用的充填采煤技术

1.膏体物质充填采煤技术

膏体充填就是将煤矿周围的煤矸石、固体垃圾、粉煤灰、劣质土等废物经过加工，混合成类似于牙膏的状态，再通过重力的作用将膏体送到井下面，以充盈整个采空区来达到充填的目的，提高了资源的重复利用率。此外，膏体充填后，使矿山的压力分布较为均匀，地质更加稳定，从而减少了地质松动引发的矿震现象，提升了采煤工作的安全性，减少了对地质的破坏。

2. 矸石充填技术

矸石充填技术主要是通过一些外力的因素将矸石引入采空区，再进行充填的工作，这些外力的因素主要包括风力、重力、机械等，并以此命名的充填方式有：风力充填、人工充填、机械充填等。其中人工充填的方式应用较少，因为工作过程中会消耗大量的人力。此外，矸石充填的原材料来自于开采过程中产生的矸石或地面原有的矸石，所以在开采的过程中，可以边开采，边对采空区进行填充，使采煤工作得到了充分的利用[2]。

3. 水力充填

水力充填是将污水、砂石等经过处理后再重新混合而成，再对采空区进行充填的一种方法，但是，填充这种方法要依靠一些大型的机械设备才能够进行，否则很难达到充填的效果，所以这种方式通常不太会被人采用。

三、部分充填采煤技术的研究与实践

1.短壁冒落区充填采煤技术

这种充填的方式是将开采的区域分为无数个不同的小区域，在每个小区域间设置隔离煤柱，再将每个小区域用膨胀性的浆体复合材料进行填充，以此来达到充填的效果，当充填的材料完全凝固后，再一次进行充填。在施工时，控制好每个小区域之间的宽度和冒落区的充填效率，在计算时，一定要保证计算的准确性，可以通过相关的公式进行确定。这种充填方式避开了采煤与充填工作进行时的相互干扰，使采煤工作与充填工作相分离。

2.长壁墩柱充填采煤技术

长壁墩柱充填采煤技术采用的是在工作面后部的采空区设置形状不同的布袋，再将带有膨胀性质的复合材料灌入布袋中，并不断沉降，这些注浆的布袋还可以起到支撑覆岩层的作用，相对来说，这是一种较为简单的充填方式。在进行施工时，只需要考虑如何使沉降取得最好的效果以及墩柱之间应该设置多少的距离，利用科学原理设计准确的墩柱距离。长壁墩柱充填采煤技术主要适用于煤层较浅的区域，能够有效的控制地表的稳定和沉降率[3]。

3.覆岩隔离层注浆充填采煤技术

覆岩隔离层注浆充填的方式是将设计工作面进行再次加宽处理，再通过大型钻孔设备将注浆充填到采空区处，在充填时采用高压充填，从而形成稳固的支撑结构。通过覆岩隔离层注浆充填方式，有效的加大了地面的牢固程度，减少了因采煤工作对周边居民造成的影响。

覆岩隔离层注浆充填的设计，需要充分考虑到充填的效率、钻孔的最佳位置以及煤柱的宽度等方面;为避免发生沉降的现象，还需要对充填的设备进行处理，研究设备的正确使用方式。在设计注浆充填方式时，要结合施工的标准、钻孔的大小以及工作面等各个方面进行考虑，设计出合理的充填方式[4]。

4. 部分充填采煤技术

部分充填采煤技术是利用覆岩层的组成部件、充填材料以及各种煤柱对地表实现控制的，避免了开采时出现地表下陷的问题。有部分需要开采的采空区，需要改变其充填物的组成，加强填充的牢固程度，在施工的过程中，对煤柱开采空间要进行预留，定期对关键层进行维护，加强地表的稳定性，避免出现沉降的现象[5]。

结语

充填采煤技术解决了一般采煤方式中所遇到的一些问题，如降低了充填的成本，提高了开采的效率，在环境保护方面也取得了重要的作用，在开采的同时，可以进行充填工作，并取得了一些效果。但是，煤矿实施充填采煤的技术过程还有待优化，还存在着采煤与充填之间的互相干扰、充填取得的效果不够、采煤与充填的能力不相符合等问题，充填采煤技术还需要我们去不断的完善、改进并优化。

参考文献：

[1]相辉.部分充填采煤技术的研究与实践[J].科学技术创新，2018（2）：185-186.

[2]侯建让.部分充填采煤技术的研究与实践[J].能源与节能，2017，147（12）：60-61+65.

[3]许家林，轩大洋，朱卫兵等.部分充填采煤技术的研究与实践[J].煤炭学报，2015（06）：95-104.

[4]贺永平.部分充填采煤技术的研究[J].《山东煤炭科技》，2016（10）：30-31.

[5]魏彩萍.部分充填采煤技术的应用研究[J].山西冶金，2018，41（06）：143-144+157.

（作者单位：山西乡宁焦煤集团燕家河煤业有限公司）