充填采矿技术在煤炭开采中的应用

邢雄 张杨

摘  要：煤炭作为我国经济发展的主要能源之一，经过多年的开采，现如今我国已经进入了煤炭资源开采的高峰期。煤炭资源的大量开采所带来的环境问题也日益突出。常见的问题有矿区周围的矸石山、地表塌陷、地下水断流以及生态环境被破坏，这严重威胁了中国煤矿行业的可持续发展。煤矿地下开采引发的环境问题根源在于采空区上方的岩层发生运动。为了克服煤矿开采过程中的岩层运动，提出了充填采矿技术。本文围绕煤炭开采充填采矿技术的优势、应用原则及具体应用等相关内容进行阐述。

关键词：充填;采矿技术;煤炭开采;应用

1 充填采矿技术的优势

充填采矿是指在开采矿产的过程当中，在周围岩石层不稳固的地区采用物料回填的方式对采空区进行填充，提升周围矿石的稳定性，从而最大限度地保障岩石层的稳固性，防止在矿产资源开采之后周围岩层失稳造成垮塌。充填采矿技术还被利用在开采废料的处理问题上，将采矿过程中产生的固体废弃物进行无害化处理，从而达到保护生态环境的目的[1]。随着社会对矿产资源的需要量增长，矿业开采技术也应当与时俱进，体现环保的目的和要求，响应环境保护的时代号召，这也是当前矿产开采工作的重要环节。因此，充填采矿技术在矿业领域得到了充分应用和推广，成为当前矿业开采的重点开发技术之一，它具有灵活性强、资源利用率高、清洁无污染等多重亮点，因此我们应当加强对充填采矿技术的运用和研发，以促进采矿行业的持续发展。

2 充填技术选择的基本原则

（1）安全性原则。选择充填技术前，必须提前控制好矿山压力，预防开采过程中冲击地压等事故的发生。在这个前提之下，要对回采工作面围岩的构造应力和支护手段进行分析对比，最后判断，是否选择充填技术。（2）实用性原则。开始回采之前，应该将矿山储量与填充量大小进行比较，再根据比较结果，判断选择填充技术是否合适。虽然填充技术目前是处理采空区最好的办法，但是并不能保证不发生危险事故，还要提前做好支护以防万一[2]。（3）便捷性原则。在选择填充技术前，考虑好人员和物料的管理，研究好最为简便的物料比，设计最优运输通道，使得填充材料可以迅速便捷地到达采空区进行及时填充。（4）稳定性原则。在方案确定之后，选择长期工作的员工且将人员分成两批进行培训，固定个人工作量和工作场所，以避免因为员工的个人原因拖延工程进度。在挑选充填机器时，尽量选择信誉好、质量好并能适应已有的方案的厂家。还要派遣专门人员去学习紧急情况的处理如何维修等。（6）保护环境原则。在选择充填材料时，尽量以矸石、固体工业废料等为主要成分。避免占用土地浪费资源破坏已有的生态平衡。尽最大化保护环境，实现绿色开采。

3 充填采矿技术在煤炭开采中的应用

3.1 分级尾砂胶结充填技术

分级尾砂胶结充填技术主要指的是，通过对胶结剂的利用，比如：经过细化研磨的炉渣、石膏、水泥等，使填充体的独立性得到有效强化。相比传统分级尾砂填充方式相比，分级尾砂胶结充填技术对矿产掩埋位置较深的找矿工作具有较大优势。

3.2 废石胶结充填技术

废石胶结充填技术主要指的是通过运用自淋混合工艺技术将废石水泥浆或者废石砂浆进行混合，制作废石胶结充填技术所需要的填充料。目前，主要在小范围找矿工作中被普遍运用，由于废石胶结充填技术具有比较简单的操作工艺、较低的成本投入、能够使企业连续填充的施工目标有效实现。

3.3 膏体泵送充填技术

膏体泵送充填技术主要指的是建立在传统充填输送泵制造技术基础上，不断完善、发展起来的一种新型充填采矿技术。其具有较高的密实程度、较低的充填体压缩率、较高的开采安全性，目前，已经被采矿行业普遍认可和接受，并大范围使用[3]。

3.4 全尾砂结构流胶结充填技术

由于全尾砂结构流胶结充填技术的开采深度，能够达到1500米以上，因此，是目前我国采矿企业使用频率最高的技术之一。

4 充填采矿技术的发展建议

4.1 加强研发充填材料

当前阶段的充填工作中，充填材料在一定的程度上还能够满足需求，但是我们应当树立忧患意识，使得充填材料的数量和质量能够稳定增长，始终满足社会对于矿业开采的需求，否则在不断进步的社会环境下，很快就会出现供不应求或者捉襟见肘的情况。应当加强对新型充填材料的研发，创新材料的材质和性能，提高填充材料的强度和承载能力。当前填充采矿技术包含的工艺较为广泛，很难做到以偏概全，因此应当采用灵活化的材料开发模式，针对流动性生产进行填充新材料的研究，减小填充采矿的工作难度，提高旧有材料的伸展性和压缩性能，提高填充材料的环保性能，使得矿业开采在满足开采需求的同时兼顾环境保护的需求。同时，应开发高新材料，提高充填物料物理、化学特性，解决堵管、初凝时间、充填周期等问题，进一步提升充填工艺的适用性，使之满足采矿活动的需要。

4.2 合理选择采矿技术

在矿业开采的过程当中，如果选择了不恰当的采矿技术，将会产生严重的后果，甚至直接将导致采矿行动的失败，究其根本原因，问题出在工程施工方没有结合开采地区的地质和水文情况进行综合考虑，导致挑选的施工方案不适合此地的地形地貌特征，从而导致矿业工程在开采的过程当中出现过一些问题，矿业开采量下降，回收率也不高。另外，当采矿地区的地势存在较大差异时，采用了错误的开采方式会导致后续的矿产开发工作也出现一些问题。因此，在这一项技术的实际运用过程当中，首先应当结合开采地区低地质、土壤等实际自然情况制定合适的开采方案，用数据的形式表达出来，结合收集的资料进行自然地理条件的综合分析，定制最为合适的采矿方案，并进行采矿填充技术的筛选。另外一方面，应当从材料源头抓起，加强对采矿填充材料的选购和筛查，把好材料质量关，使得采矿工作得到完整的基础和物质保障。

4.3 加强充填设备建设

充填采矿工程需要一定的设备和机械来进行作业，因此在一定程度上应当加强对工程填充设备的建设，解决现有的充填机械频繁出现故障而导致的开采效率下降等问题，有关的工作部门应当切实加强对充填设备的建设和研发，结合先进的充填设备制造经验，利用先进技术加强对充填设备的建设和改进，加强机械制造技术的研发和推广，將先进的技术内化为自身的机械制造技艺，加强对我国矿业开采的模式转型，为我国的采矿技术奠定坚实的基础。另外一方面，在充填采矿的管理制度上应当加强建设，突出采矿管理的重要性，使采矿技术得到管理人员的重视，加强安全生产责任意识，为工程建设良好的开采规划，保证相关的工作人员在工作中能够做到兢兢业业，遵守纪律，保证充填采矿工作得以安全运行。

结束语

总而言之，随着经济的高速发展，国家领导人的重视以及相关环境保护法的发布，绿色开采将会成为主流。充填技术更够减少矿渣与矸石的排放更是能够防止周围环境的空气被污染。现在的充填技术还不太成熟许多材料的成本太高，但是在未来它的前景是十分美好的随着科技水平的发展成本的降低接受它的矿山企业会越来越多的。我相信它凭着能提高回采率，保证采空区的稳定，提高开采速度和减排等功能会逐渐普及开来的。

参考文献

[1]田龙龙，王萌慧.现代采矿理念与充填采矿研究[J].能源与节能，2018（02）：10-11+13.

[2]陈钰，樊永贵，李三云.露天采矿设备的发展趋势对采矿技术的推进作用探讨[J].当代旅游（高尔夫旅行），2018（02）：132+131.

[3]安凤林.选煤技术工艺及生产管理的探讨[J].内蒙古煤炭经济，2017（23）：29+31.