姜奇

（畢節(jié)市工業(yè)學(xué)校）

充填采煤技術(shù)在煤層開采中的技術(shù)要點(diǎn)分析

姜奇

（畢節(jié)市工業(yè)學(xué)校）

充填采煤技術(shù)是指將開采過程中產(chǎn)生的煤矸石、廢料等進(jìn)行利用，填充采空區(qū)，既保證了作業(yè)區(qū)的安全施工，又能將廢料進(jìn)行再次利用，避免環(huán)境污染，為企業(yè)節(jié)約開采成本。本文從我國煤礦生產(chǎn)發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā)，對(duì)膏體填充采煤技術(shù)、煤矸石填充采煤技術(shù)、高水材料填充技術(shù)、綜合機(jī)械化固體填充技術(shù)等技術(shù)在煤層開采過程中的特點(diǎn)以及技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了分析。

充填采煤技術(shù)；煤層開采；要點(diǎn)

引言

煤炭開采過程中沒有經(jīng)過科學(xué)系統(tǒng)的規(guī)劃，粗放式的開采導(dǎo)致了種種不安全因素的出現(xiàn)，因此有必要對(duì)煤炭開采技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)全面研究，不斷提升煤炭開采質(zhì)量，促進(jìn)資源的科學(xué)合理利用，保證采煤業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1 充填采煤工藝概述

我國地大物博，煤炭資源十分豐富，煤礦滿足了人們的日常生產(chǎn)和生活中的能源需求。新時(shí)期，我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，對(duì)于煤炭資源需求量越來越高，與此同時(shí)，在煤炭開采技術(shù)中，必須不斷創(chuàng)新和改革，并關(guān)注環(huán)境保護(hù)問題，爭取以最小的代價(jià)開采出最為豐富的資源，盡量減少對(duì)環(huán)境造成污染以及資源浪費(fèi)，在此背景下，充填采煤技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。使用傳統(tǒng)的煤炭開采方式，很容易導(dǎo)致煤礦地下采空區(qū)出現(xiàn)不同面積、不同程度的沉降，給煤礦地面建筑以及井下開采工作帶來安全隱患，使用充填采煤技術(shù)則可以很好的改善這一問題。充填采煤指的是在煤炭開采過程中，將煤炭開采遺留的固體廢棄物、黃沙、粉煤灰等物質(zhì)填充物采空區(qū)，有效控制頂板冒落。

充填開采方式在實(shí)際運(yùn)用中有很多優(yōu)勢：①運(yùn)用傳統(tǒng)的煤炭開采方式，不能對(duì)建筑物下、鐵路下、水體下難挖掘的煤礦進(jìn)行開采，但是采用充填開采方式則可以對(duì)這些煤礦進(jìn)行開采，能夠有效解決當(dāng)前煤炭能源緊張的問題，而且其還是綠色煤礦開采技術(shù)體系中的重要一環(huán)，有利于環(huán)境、資源可持續(xù)發(fā)展。②在煤炭企業(yè)開采過程中，不可避免的會(huì)產(chǎn)生一定的工業(yè)廢棄物，使用傳統(tǒng)的開采模式不僅需要考慮如何處理廢棄物，而且還要考慮采空區(qū)的填補(bǔ)和支撐。但是使用充填采煤技術(shù)，就可以利用固體廢物進(jìn)行填充，降低施工成本，保證安全施工，提高煤炭企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。③新時(shí)期，各行各業(yè)提倡機(jī)械化生產(chǎn)，充填采煤技術(shù)機(jī)械化程度高，能夠帶動(dòng)充填設(shè)備的不斷創(chuàng)新，彌補(bǔ)我國充填設(shè)備發(fā)展遲緩的現(xiàn)狀。比如，我國很多煤礦企業(yè)從國外引進(jìn)先進(jìn)的充填設(shè)備，雖然有利于提高企業(yè)生產(chǎn)效益，但是卻阻礙了有關(guān)單位自主研發(fā)充填設(shè)備的積極性的提高，導(dǎo)致我國充填技術(shù)和充填設(shè)備都比較落后。

2 常見煤層充填采煤技術(shù)

2.1 膏體填充采煤技術(shù)

在礦產(chǎn)開采中，膏體填充采煤技術(shù)比較常見。該技術(shù)能夠有效整合礦產(chǎn)四周的碎石、煤渣、黃土等廢棄物，可以將廢棄物按照一定比例溶解為膏狀粘液體，并通過重力式增壓或者重力直充的方式把這些膏狀粘液體在目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行填充。該技術(shù)能夠有效減少對(duì)煤礦采集目標(biāo)區(qū)的底板的破壞；另外其可以充分利用礦產(chǎn)周圍的廢棄物，提高資源利用率，提高礦區(qū)安全等級(jí)，減少對(duì)環(huán)境的破壞。與此同時(shí)，基于該技術(shù)的基礎(chǔ)理念正進(jìn)一步研究二次膏體填充采煤技術(shù)，此技術(shù)只有在膏體填充采煤術(shù)的前置工作下才可順利進(jìn)行，它超出傳統(tǒng)理念的采煤方式的技術(shù)理念，完全不用進(jìn)行掘進(jìn)送巷的過程，也可直接布置工作面、開采眼，然后順著逆方向進(jìn)行推進(jìn)，并充填留巷。該種采煤填充技術(shù)手段很大程度上減少了煤礦開采的成本，也減少了掘巷期間的局部通風(fēng)、運(yùn)輸?shù)冗^程所需的時(shí)間。在實(shí)際填充過程中，良好的料漿流動(dòng)性和高密實(shí)填充度受技術(shù)人員青睞，該特性也有利于改變填充區(qū)地表質(zhì)量不好的現(xiàn)象。

2.2 煤矸石充填采煤技術(shù)

煤矸石主要產(chǎn)生于煤炭開采的過程，煤矸石充填技術(shù)就地取材，主要通過重力、風(fēng)力以及其他形式的外力作用將煤矸石等其他固體廢棄物輸送至采空礦井中，進(jìn)行充填煤矸石充填采煤技術(shù)主要有機(jī)械化充填、人工手動(dòng)充填以及自溜充填三種形式。機(jī)械化充填技術(shù)包括一般性機(jī)械化充填與綜合性機(jī)械化充填，其中一般性機(jī)械化充填技術(shù)，首先需要對(duì)采空礦井周邊情況進(jìn)行考察，采用煤矸石拋擲機(jī)械向采空區(qū)域進(jìn)行填充，該技術(shù)主要應(yīng)用于煤層較淺、規(guī)模較小的煤礦地區(qū)，技術(shù)簡單成本低廉，具有較高的適用性。綜合性的機(jī)械煤矸石充填技術(shù)主要運(yùn)用于大型綜合性機(jī)械化采煤技術(shù)的礦區(qū)，該項(xiàng)充填技術(shù)往往將多種充填工藝相結(jié)合，操作比較復(fù)雜，技術(shù)要求高，成本消耗也比較大。人工手動(dòng)充填主要由工人進(jìn)行充填操作，效率較低，質(zhì)量很難保證。自溜充填技術(shù)在操作過程中會(huì)受到不穩(wěn)定源動(dòng)力輸送的影響，不適合在煤礦生產(chǎn)條件較為惡劣的環(huán)境下使用，必須在較為優(yōu)越的工作環(huán)境中使用。

2.3 高水材料填充技術(shù)

高水材料充填技術(shù)目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于采空區(qū)堵漏滅火、阻燃、井巷壁后充填支護(hù)等方面。該技術(shù)具有四個(gè)特點(diǎn)：①所用充填體含水率高，用高水材料進(jìn)行充填所形成的充填體體積含水率高達(dá)80～90%。②該技術(shù)所用充填體是凝固速度快，高水材料的甲、乙兩種漿液混合后5～30min以內(nèi)完成初凝。③該技術(shù)所用充填體的泵送性能好，在甲、乙兩種材料的漿液混合前不會(huì)出現(xiàn)凝固、也不會(huì)出現(xiàn)沉淀現(xiàn)象。④該技術(shù)所用充填體具有較高的強(qiáng)度和良好的“恒阻”特性，無毒無害。其填充工作流程的操作極其簡便，先對(duì)某兩種粉料進(jìn)行分別攪拌，形成均勻的漿液，并充分混合后，再由輸送機(jī)送往填充巷內(nèi)。但要注意的是，高水材料在運(yùn)輸和貯存期間一定要保持干燥，嚴(yán)防受潮，超期或受潮后應(yīng)重新調(diào)整混合比例。兩種材料需要同時(shí)放進(jìn)混合器在進(jìn)行混合，不能分開進(jìn)行各自混合后再混合，且混合時(shí)間需求在5min以上。在實(shí)際工作中，為了確?；旌线B續(xù)性，攪拌機(jī)可以設(shè)多個(gè)交替進(jìn)行攪拌。在一次使用中，水灰比應(yīng)保持不變，并按生產(chǎn)廠家提供配比使用。所使用中的工藝設(shè)備如攪拌機(jī)、混合器、輸送管道等充填工作完成后要及時(shí)沖洗干凈。

3 綜合機(jī)械化固體充填采煤技術(shù)要點(diǎn)

（1）拆除常規(guī)綜采液壓支架的掩護(hù)斜梁，可以用常用的水平短梁進(jìn)行替換。傳統(tǒng)的操作為將填充物放入采空區(qū)域中，而采用新的操作技術(shù)為將充填材料放置在掩護(hù)區(qū)域內(nèi)，這樣才能夠合理應(yīng)對(duì)該項(xiàng)工藝在生產(chǎn)中常見的填充范圍有限的問題；

（2）通過帶式傳輸機(jī)，可以將已經(jīng)配合完成的充填固體材料運(yùn)輸至充填機(jī)械掩護(hù)短梁下端的刮板式充填機(jī)中；確保采空區(qū)充填固體始終處于連續(xù)輸送通道中，這樣才能夠合理應(yīng)對(duì)填充的區(qū)域無法持續(xù)的問題，并且確保不會(huì)發(fā)生擁堵問題；

（3）充填固體由于自重從刮板式充填機(jī)開口中直接落入掩護(hù)短梁的掩護(hù)空間中，并在加壓實(shí)機(jī)（或輔助動(dòng)力機(jī)）的壓力作用下將充填體在采空區(qū)中進(jìn)行充分壓實(shí)，從而實(shí)現(xiàn)煤矸石等固體填充物具有非常好的密實(shí)性能，為采空區(qū)充填后采煤提供一個(gè)優(yōu)良工作環(huán)境。

4 矸石充填采煤技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析

矸石充填技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用中，不僅能夠解決采煤過程中產(chǎn)生大量煤矸石廢棄物的問題，而且還能與礦井充填開采技術(shù)相結(jié)合，提高礦井中的煤炭資源采出率，增加煤炭企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用調(diào)查發(fā)現(xiàn)，矸石充填采煤技術(shù)能夠?yàn)槊旱V企業(yè)帶來豐厚的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。據(jù)有關(guān)調(diào)查顯示，膏體充填采煤技術(shù)其綜合成本最高，大約為105元/t；而高水材料充填采煤技術(shù)由于其充填材料均需外購，加上后期維護(hù)成木較高，其綜合成本大約為67元/t，似膏體充填采煤技術(shù)其綜合成木大約為73元/t；而綜合機(jī)械化矸石充填采煤技術(shù)其綜合成木大約為55元/t。

5 結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國當(dāng)前倡導(dǎo)綠色開采、節(jié)能減排，因而填充采煤技術(shù)在煤層綠色開采中具有重要的意義。它可以充分解決煤礦開采與環(huán)境保護(hù)、煤礦開采等問題，有效減少煤礦開采對(duì)地區(qū)造成的生態(tài)污染，這是煤炭行業(yè)本身可持續(xù)發(fā)展的需求，也是地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。

[1]楊海河.充填采煤技術(shù)在煤層開采中的技術(shù)要點(diǎn)分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011（21）：25～26.

[2]惠功領(lǐng).我國煤礦充填開采技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展[J].煤炭工程，2010（02）：13～14.

[3]尹光輝.探討新形勢下煤礦開采中的采煤技術(shù)[J].經(jīng)營管理者，2010（06）：34～35.

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1004-7344（2016）04-0215-02

2016-1-1