孔 凱，周 明

（1.山東能源集團淄博礦業(yè)集團有限責(zé)任公司岱莊煤礦，山東 濟寧 272000；2.山東康格能源科技有限公司，山東 濟寧 272000）

作為人口眾多的國家，對能源的消耗在逐漸增多，隨著各種社會需求的增多，對資源消耗進入了高峰階段，礦山開采過程中遇到的各種問題都會對周圍環(huán)境造成嚴重的影響，這就要求企業(yè)在追求經(jīng)濟效益的同時加強對充填技術(shù)的應(yīng)用，充填采礦技術(shù)是減少資源浪費和增加開采安全指數(shù)的重要技術(shù)手段，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代開采技術(shù)中?，F(xiàn)在開采技術(shù)引用多種科學(xué)技術(shù)，推動企業(yè)逐步發(fā)展，充填技術(shù)在科技力量的推動下，成為安全開采的基礎(chǔ)技術(shù)，將先進技術(shù)與工作經(jīng)驗相結(jié)合，是提高企業(yè)開采工作效率和經(jīng)濟效益的重要手段。

1 礦山開采中充填技術(shù)的現(xiàn)狀及主要問題分析

1.1 充填不及時導(dǎo)致周圍植被破壞

礦山開采后礦層上層發(fā)生圍巖的移動，圍巖原有的平衡因此發(fā)生變化，當(dāng)圍巖長期處于不穩(wěn)定狀態(tài)時會對周圍的圍巖發(fā)生移動危害，礦山開采過程中發(fā)生的三帶，會發(fā)生垮落或斷裂，嚴重破壞圍巖的密封性，若此時含水層發(fā)生斷裂會導(dǎo)致巖層含水層別破壞，導(dǎo)致礦區(qū)地下水?dāng)嗔?，礦區(qū)地下水的斷流會造成地表植被生態(tài)環(huán)境破壞等問題，嚴重影響一系列的周邊用水問題。

1.2 沉降造成的地表破壞嚴重

圍巖移動發(fā)生的地表沉降，是嚴重威脅礦區(qū)安全生產(chǎn)的地質(zhì)災(zāi)害，礦山在開采后在采空區(qū)上方形成大型的下沉空地，地表下沉越厲害，采空區(qū)及周邊的危害越大，地表下沉的不均勻?qū)е碌乇碇車慕ㄖ锇l(fā)生變形和破壞；但開采過程中最大的問題時矸石山的問題，礦層中富含的矸石，長期累計形成矸石山，矸石山的利用成本較低，長期堆積造成土地資源的浪費和周圍環(huán)境的惡化，且矸石山成分中含量大量的粉塵，對周邊住戶的正常生活造成嚴重影響。

1.3 充填技術(shù)的發(fā)展

不同的填充物產(chǎn)生的充填效果不同，充填采礦技術(shù)主要分為水砂充填、矸石充填和膠體充填等類型，經(jīng)過反復(fù)試驗水砂充填技術(shù)取得的效果最佳，水砂充填是將砂和水按照一定的比例注澆到采空區(qū)，水砂在控水后對圍巖起到支撐作用，但該技術(shù)成本高，對河沙的要求量較大，無法滿足多數(shù)企業(yè)的實際要求，因此使用較少。充填采礦技術(shù)目前處于發(fā)展階段，充填技術(shù)的成本較高，部分企業(yè)無法負擔(dān)，充填物嚴重超過礦產(chǎn)資源自身的加之，充填技術(shù)受充填效率的限制，影響開采的進度。

1.4 充填技術(shù)的優(yōu)勢

由于過度開采導(dǎo)致的環(huán)境問題中主要的開采后圍巖的移動，解決問題的關(guān)鍵是控制圍巖的運動，目前開采中使用最多的技術(shù)就是將矸石山充填到采空區(qū)中，該技術(shù)是問題的解決圍巖運動和矸石山的有效方式。傳統(tǒng)的充填技術(shù)采用砂石作為充填物，但我國對環(huán)境有較高的要求，砂石充填技術(shù)不能引起足夠的效果，矸石山充填技術(shù)被廣泛應(yīng)用，開采礦區(qū)在開采后及時用充填物充填礦區(qū)，是有效控制圍巖運動的主要技術(shù)手段。充填后的采空區(qū)有效控制圍巖的運動和減輕地表的下沉，利用水砂充填技術(shù)后地表下沉降低70%左右，該技術(shù)既可以改變圍巖的運動，又可以將導(dǎo)水的縫隙減少到最低，有助于保護周邊生態(tài)環(huán)境和減少對周圍環(huán)境的污染，滿足環(huán)保綠色采礦的基礎(chǔ)要求。

2 充填采礦技術(shù)的分類

礦區(qū)充填技術(shù)是一項人工成本較高的采礦技術(shù)，隨著開采深度的增加對礦區(qū)采空區(qū)的防護要求也越來越高，根據(jù)實際作業(yè)情況進行采空區(qū)充填物的充填，達到控制圍巖和固定圍巖的目的，目前常用的充填材料分為干式充填法、砂石充填法和膠體充填法三種。不同礦區(qū)選擇不同的充填技術(shù)，在充填物的選擇方面要根據(jù)濕度、抗壓能力和壓縮性能等方面決定，開采過程中充填物的物力性質(zhì)直接影響采空區(qū)地表的穩(wěn)定性，充填物既要具有高強度的作用又要環(huán)保和節(jié)省成本，因此對充填物的選擇也各不相同。

2.1 干式充填技術(shù)

干式充填技術(shù)利用固體物質(zhì)直接充填到采礦區(qū)，無需處理充填材料，采用矸石等物質(zhì)，但該固體物質(zhì)強度低，難以滿足充填要求，干式充填技術(shù)可以運用到垃圾物質(zhì)的處理中，干式充填技術(shù)還可以利用采石場或河沙提供的碎石或廢石料作為采空區(qū)的充填材料，采用機械將碎石運至采空區(qū)，充填過程中利用回采推進效果，需要停止上采先進行回采，因此該技術(shù)適合運用于經(jīng)濟價值較高的開采中。

2.2 砂石充填技術(shù)

該技術(shù)是最早出現(xiàn)的充填技術(shù)，利用碎石和爐渣等材料作為充填物，利用輸水管道運輸?shù)讲煽諈^(qū)實現(xiàn)材料的運輸，將水和充填物混合味砂漿，利用水壓從鉆孔中運輸?shù)綔y采空區(qū)，同時進行脫水處理，該技術(shù)適合防止圍巖移動的有效手段，回收率較高，還有效防止火災(zāi)的發(fā)生，實現(xiàn)環(huán)保開采。

2.3 膠體充填技術(shù)

膠結(jié)充填技術(shù)將尾砂或濾渣等材料配置而成的膠結(jié)物，在凝固后利用機械運輸至采空區(qū)，膠結(jié)充填會發(fā)生輕微膨脹，但結(jié)晶水量的強度高于正常標(biāo)準，其抗壓能力也隨之提高，該技術(shù)操作簡單，多數(shù)企業(yè)都可以實現(xiàn)膠結(jié)物充填技術(shù)，成本低效果更佳。水溶性較好的膠結(jié)物充填到采空區(qū)，在凝固后可以對采空區(qū)進行有效的支撐，膠體充填靈活度高，可以滿足不同礦區(qū)的回采要求，且運輸方便，被廣泛應(yīng)用于回采充填中。

3 充填采礦技術(shù)在礦山開采中的應(yīng)用

充填采礦技術(shù)對提升礦石回采率和有效控制地表塌陷問題有重要的改變作用，充填技術(shù)在減少資源浪費的同時增加了礦山開采的安全系數(shù)。常見的充填采礦技術(shù)分為削壁充填技術(shù)、上向分層充填技術(shù)和下向分層充填技術(shù)。

3.1 分段充填技術(shù)

分段充填技術(shù)是針對裸露面積較大的礦山進行分割操作，縮小裸露面積，從而保障采空區(qū)的回采和充填，將較大的礦區(qū)分成小段，再分別對每個斷的采空區(qū)進行回填，等出礦工序完成后利用填充物進行機械運輸充填，減少人力資源的浪費。分段式充填技術(shù)可以實現(xiàn)采礦的高效處理率。

3.2 上下向分層充填技術(shù)

上向分層充填技術(shù)是干式充填的一種，通過對礦體的分層操作實現(xiàn)逐層充填的目標(biāo)，上向充填技術(shù)沿著礦體設(shè)計走向；下向分層充填技術(shù)應(yīng)用于圍巖與礦石不穩(wěn)定的礦體，對框柱進行回采，需要采用預(yù)先設(shè)計的運輸經(jīng)等，利用井下的運輸，充填上部巷道的采空區(qū)。每一層都需要進行膠結(jié)物充填，保障礦井安全操作。

圖1 上向分層充填技術(shù)示意圖

圖2 是下向分層充填技術(shù)示意圖

4 結(jié)語

充填技術(shù)是我國采礦的主要技術(shù)，是提高圍巖穩(wěn)定和預(yù)防圍巖移動，提高回采率的主要手段，充填采礦技術(shù)根據(jù)不同礦山需求不同，為滿足生產(chǎn)需求，充填技術(shù)是直接影響整個工程質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)，根據(jù)不同礦山的不同需求合理選擇充填工藝，控制充填材料質(zhì)量，控制充填材料的成本，提高采礦工作的質(zhì)量和工作效率。