对注浆充填加固技术在煤矿采场围岩控管理中的实践进行探讨

梁 斌

(山西汾西矿业(集团)有限责任公司曙光煤矿，山西 孝义 032300)

引言

我国是一个煤炭资源大国，煤炭行业的发展给我国经济的发展带来了很大贡献，人们的工作生活和工业生产不仅离不开煤炭资源，而且对煤炭资源的需求越来越多。煤炭资源的开采给生态环境造成了很大的影响，由于煤炭资源的独特存在位置，要想对其进行开采利用，就势必会对原有的地质环境造成影响，煤炭资源开采之后，会形成采空区，如果不对采空区进行及时处理就会使得地表失去稳定性，从而导致地表裂痕，甚至出现地表沉陷，给人们的生命财产安全造成极大的危害。

1 充填开采技术的概述

对于不同的填充采掘技术而言，它是有不同的分类规则的，分类规则不一样，则技术分类也会不一样。倘若区别填充采掘技术的规则就是煤矿采掘沉降的填充巩固，选用煤矿采掘的沉降方法和充实浆料浓度大小的方式，依据这样的规则能够把其分成膏体填充技艺、低浓度填充技艺、胶接填充技艺、非胶接填充技艺和高浓度填充技艺。倘若区别填充技术依据的是采掘的位置及采掘的地域，则就能够把这样的技术分成冒突填充技艺、采空地域填充技艺和内层地域填充技艺。在对填充实施设计期间，不但要掌握好填充技艺的实际运用和实际选取，而且要重视填充技艺的生产工艺的费用和环境对其所造成的影响作用，从而促进填充采掘技术的顺利发展。

2 注浆充填加固机理

选用灌浆等方式实施地质改造是维持巷道稳固较为主动的一项操作模式，因为灌浆含有较好的封闭性能，所以可以成为预防巷道变形的一种有效手段。灌浆是依据外力作用把浆液导入到岩体当中，进而出现充填、按压、密积、固结、封堵的作用，使其具有强度大、抗渗度好、稳定性强的密积结构体，最终可以实现优化岩体物理力学性质的目标。它可以经过提升局部岩层的力学性能，有力调节岩层自我强度实施操作的自组织安排防护，从而维持岩层的稳固。灌浆作为优化岩体性质的核心技术，可以对岩体实施加固和改性，进而使其在一定程度上的岩体成为工程项目构建难以分割的一部分，尽可能提高岩体的承载能力。

3 煤矿开采沉陷部分充填开采技术的应用

第一，填充技术的实际运用范围较为广泛，在煤矿领域及金属矿物的采掘领域都是会用到的，但是应该要依据具体状况来挑选种类不同的填充采掘技术。当前情况是对于金属矿物相关领域中的充填技艺较为熟练，而对于煤炭领域的填充技艺仍处于探索的环节。并且，煤矿领域本身的特征问题也增大了对填充技艺的要求。普遍来讲，煤矿结构的岩石多数是呈层结状的，这样一来，再对煤层实施采掘后就会直接造成岩层的坍塌。伴随着社会的发展进步，我国与外国企业之间的沟通也逐渐增多，这就给填充技艺的发展提供了新思路，就是在其原有充填技艺的前提下增加隔层注浆的技术。对于在填充技艺发展期间，德国发明的牙膏状填充浆料起到十分巨大的作用，处理了当时排水体系不能隔断的问题。目前我国煤矿采掘沉降部分的填充采掘技术已经由单一的充填技艺模式转变为多种填充技艺合用的模式，同时需要相应的一些研究工作者继续研究更为高效和更为稳固的填充技术，从而达到煤矿的绿色采掘目的。

4 煤矿采场围岩的注浆充填加固技术应用

4.1 条带开采冒落区注浆充填技术

对于条带采掘技术而言，它与其他技术主要不同点是：应用效率普遍较低，并且采掘后容易造成采空位置的上部岩层出现相应的冒落区，这样一来就影响到实际应用效率。而且，当条带冒落位置失去相应的承载力之后，就会造成上部岩层的荷载慢慢的转移到周围两旁预留的煤岩柱区域，从而给整个煤岩柱带来巨大的承载压力，如果严重的话，则会造成其发生变形。所以，条带采掘冒落区灌浆填充技艺主要运用在建筑物压煤条开采的环节条件中，并选用井下钻孔方式来有效的对条带采掘冒落位置安排灌浆任务，可以用一些碎石来对沉降的区域实施填充操作，这样不但能够降低煤岩柱的变形程度，而且也可以较为有效的减慢覆岩向地表的扩散速度，从而有效的预防地表可能发生沉降的问题。

4.2 全尾砂充填胶结技术

对于尾砂技术的解决而言，一般会选用全尾砂填充胶接技术，这样既可以使尾砂得到有效利用，又可以达到较为理想的填充效果。在20世纪80年代时，全尾砂填充技术就已经开始了相关的试验操作，并且也获得了良好的试验结果。对于尾砂的解决办法主要分成两步骤，真空滤查之后，再进行高效脱水操作，在整个环节期间砂浆的浓度不可以低于70%，在尾砂实施脱水操作之后再与水泥、适量比例的水进行搅合操作，在搅合期间一定要充分搅拌，在出现胶状后再输送到煤矿的开采区实施填充。在这一环节中需要注意成本费用的投入量，尽管其充填材料的研究较为熟练，但就目前对这种技术的整体研究还不是足够的深入，特别是在岩层的合力应用及煤矿填充稳固性的研究上还有待改善。而且这种技术涉及许多的工艺，这样就会增加实际施工的成本费用，特别是对于脱水工艺，需要合力进行简化操作，从而减少所投入的经济成本。

4.3 壁后充填技术

对于壁后填充技术的优点而言，一般在砌碹防护下主斜井发生损坏问题的一个重要原因是由于防护体壁的不合理触碰，造成防护体和岩层中出现了间隙，致使防护体不能合理受力，最终导致防护效果不佳。而壁后填充技术刚好能够改变受力的不均匀问题，从而增强防护的整体效果。对于壁后充填材料的选取，一般选用ZKD高水速凝材料先对其实施壁后充填工作。但要在充填前安排好相关试验，检查井下具体施工条件、材料耗用量等问题，最终保证浆液的水灰比为1.8∶1。

4.4 隔离注浆充填技术在覆岩离层分区的应用

在操作实施隔离灌浆技术期间，安排相应的钻孔构成岩层的移动，进而使其出现隔层空洞，隔离灌浆技艺即是对其实施相应的材料填充，提高覆岩的稳固性能，对覆岩的扩散速度起到一定的减慢效果，最终有效降低或杜绝沉降现象的发生。这种填充技术的核心是对覆岩的离层数值及离层的实际区域进行准确掌握，并且时间的选取也是较为重要的，应该依据覆岩离层动态的特征情况进行对应的选择。最佳时机的选取，通常选择核心层的第一次断裂之前。在核心层第一次断裂后，离层量之间的距离范围会被减少，这会影响填充任务的正常操作。对于隔离灌浆充填技术来讲，因为填充的材料不是凝结物质，对离层区不能全部地将其充填，并且对核心层所发挥的作用也是较为缓慢的，所以对于核心层出现的断裂现象不能被有效的阻止，因此将会提升充填工作的难度。

结束语

不断的将充填开采技术运用在煤矿的开采过程中，不仅可以有效的解决煤矿在开采过程中所造成的地表塌陷问题，而且还能在一定程度上促进能源资源的绿色开采。因此，我们应首先认识与了解充填开采技术的相关概念和原理，进而不断的将充填开采技术应用在煤炭的开采过程中，这样就能在保证填充量的基础上来不断的降低施工成本，以此就能促进煤矿行业在实现自我可持续发展的基础上来有效的做好矿区的环境保护工作。