煤层开采中的充填采煤技术要点_李舰.pdf

2 0 2 3年第3期2 0 2 3年3月煤炭生产在中国社会经济建设和发展中占有十分重要的地位，推动了中国社会经济的发展。随着现代化建设的快速发展，人们对煤炭资源的需求量日益增大，因此，煤矿企业通过不断的创新来提高煤炭开采的质量和效率。但是在实际开采过程中还存在很多问题，例如，一些煤矿企业在生产过程中存在滥开滥采以及技术运用得不合理等现象，造成了资源的浪费。为了进一步促进煤矿企业的可持续发展，煤矿企业必须重视生产过程中的资源浪费问题并加以改善。为了解决这一采煤工作中的问题，煤矿企业可在实际开采过程中积极应用充填采煤技术。1充填采煤技术概述及重大意义1.1充填采煤技术概述煤矿企业对中国的经济发展具有重要作用，但是煤矿企业在开采过程中由于开采技术或方法的不当使用，不可避免地对环境造成了一定的污染。造成污染的主要原因是煤矿开采过程中工作人员使用技术不当以及存在一些破坏性开采，导致煤矿岩层出现了沉降，更严重时甚至对岩层造成了损害，同时给周边环境也造成了污染，打破了生态环境的动态平衡，产生不利影响。为了避免这一问题带来的影响，国家提倡采取绿色开采。煤矿企业必须从自身出发进行整合、改进以及革新，更好地满足社会经济发展的现代化需求，减少现阶段高耗能、高污染的情况，真正实现向环保和高资源利用率的转变，进而提高煤炭开采的质量和效率，更好地促进自身的可持续发展。因此煤矿企业必须不断对技术进行优化，积极应用新的开采技术，例如在实际开采过程中可应用充填采煤技术，减少岩层沉降现象，保证开采的安全性和稳定性以及煤炭开采工作的顺利进行，进而提高煤炭开采效率。充填采煤技术主要是指在开采煤层时，相关工作人员通过利用粉煤灰、矸石或废弃开采材料等进行采空区的填充，进而提高工作人员在采煤过程中的安全性，同时减少开采工作对周边环境的污染1。通过实际应用，得出充填采煤技术的主要优势包括以下几方面。a)煤层开采过程中会产生很多的废弃物，例如粉煤灰、矸石等。在传统开采中，通常会将这些废弃物舍弃并向外运输进行处理，造成了很大的资源浪费。而充填采煤技术的应用，能够将这些废弃物有效利用起来，避免了资源的浪费，还节约了处理这些废弃物的时间和成本，同时提高了煤炭开采过程的安全性以及工作效率。b)充填采煤技术属于一种绿色的开采技术，能够更好地满足现代化建设的环保要求，可有效降低煤炭开采工作环节对环境造成的污染，实现可持续发展。收稿日期：2022-09-20作者简介：李舰，1987年生，男，山西晋中人，工程师，主要从事采煤方面的工作。煤层开采中的充填采煤技术要点李舰（潞安化工集团常村煤矿，山西 长治0 4 6 1 0 0）摘要：现阶段，社会生产对能源的需求日益增加，但煤炭开采中还存在着很多问题，例如由于对技术或者方法的不当使用，煤炭资源的开采效率和质量降低，不仅造成资源的浪费，还对企业的经济效益造成了影响。介绍了充填采煤技术的意义，重点对煤层开采中的充填采煤技术要点进行了分析，以提升开采工作的质量与效率。关键词：充填采煤技术；技术要点；煤层开采中图分类号：T D 8 2 3.7文献标志码：A文章编号：2 0 9 5-0 8 0 2-(2 0 2 3)0 3-0 1 3 4-0 3Key Points of Filling Coal Mining Technology in Coal Seam MiningLI Jian(Changcun Coal Mine,Luan Chemical Group,Changzhi 046100,Shanxi,China)Abstract:At this stage,the demand of social production for energy is increasing,but there are still many problems in coalmining.For example,due to improper use of technology or methods,the mining efficiency and quality of coal resources arereduced,which not only causes waste of resources,but also affects the economic efficiency of enterprises.This paper introducedthe significance of the filling coal mining technology,and emphatically analyzed the key points of the filling coal miningtechnology in the coal seam mining,so as to improve the quality and efficiency of the mining work.Key words:filling coal mining technology;key technical points;coal seam mining（总第2 1 0期）技术研究1 3 4 DOI:10.16643/ki.14-1360/td.2023.03.0612 0 2 3年第3期2 0 2 3年3月1.2充填采煤技术的重大意义a)有利于拓展可开采的煤层。充填采煤技术的应用使得煤层开采范围得到进一步拓展。与传统的采煤技术相比，科学合理的充填采煤技术可有效解决铁路下、建筑物下、水体下煤炭难以开采的问题，使煤炭资源产量得到进一步增加，可有效缓解缺少能源的现状，能够更好地满足社会生产对能源的需求。充填采煤技术属于绿色煤矿开采技术，具有一定的可持续发展性。在实际开采过程中科学、合理地运用充填采煤技术，能够有效提高开采的质量和效率。b)有利于提升资源利用率。煤炭开采过程会产生大量的废弃物，采用传统采煤技术，需要将这些废弃物运送出去并专门进行废物处理，耗时耗力，同时还降低了煤层开采效率。而运用充填采煤技术，能够有效解决这一问题，使得这些废弃物的利用率大大提升，还保证了开采过程中的安全性和稳定性，提高了开采效率。c)有利于降低煤矿企业的开采成本。随着现代化建设的快速发展，煤炭资源需求量不断增加。因此，需要煤矿企业进行技术的革新，不断优化开采技术，大力发展机械化采煤，提高开采的效率及产量，降低煤矿开采过程中人力、物力、财力的成本投入。充填采煤技术的应用可提高废弃物的利用率，不用专门将这些废弃物送出进行废物处理，降低了煤矿开采成本，提高了开采效率，进而有利于煤矿生产企业经济效益的提升。d)保持“开采充填”的循环状态。在实际煤炭开采过程中，一些煤矿企业过于注重开采效率及企业经济效益，对开采过程中的充填问题没有特别重视，使得开采过程中存在很多安全隐患，无法保障工作安全，进而也不利于开采工作的高效开展。在应用充填采煤技术后，根据实际开采过程中的进度及时对采空区进行充填，达到“开采充填”的循环状态2。为了保证开采顺利进行，将开采与充填有效结合，二者相辅相成保障开采工作。充填采煤生产中的采煤工艺流程如图1所示，充填工艺流程如图2所示。图 1 采煤工艺流程2充填采煤在煤层开采中的应用技术要点通过相关调查可知，目前中国各煤矿企业在煤层开采过程中越来越多地应用充填采煤技术，并取得了不错的效果3。以下对煤层开采中的充填采煤技术要点进行分析。图 2 充填工艺流程2.1膏体充填采煤技术膏体充填采煤技术是中国现阶段在开采时应用频率较高的技术。该技术通过将煤矿开采过程中产生的废弃物，例如胶结料、粉煤灰、碎石等进行整合，将它们按照一定的比例配制成牙膏状浆体，利用重力式增压、充填泵加压的方式等进行加压灌注，通过管道将浆体输送到井下用于充填已经采空的采煤区4-5。膏体充填采煤技术的应用，能够有效降低煤层开采过程对底板造成的损害，还可以将煤层开采过程中产生的各种废弃物加以有效利用，提高资源利用率，同时对采空区及时进行充填，保证了开采过程的安全，进而确保煤层开采工作顺利进行。在使用该技术时，工作人员必须结合煤矿实际的地形进行采空区的充填。该技术中所使用的料浆流动性比较高，而且密实性及充填强度大，可有效地解决开采对附近岩层造成的损害问题。但是在使用膏体充填采煤技术时，初期投资成本较高，影响了煤矿开采企业的经济效益，因此在一定程度上制约了该技术的进一步推广应用。现阶段，随着科技的发展，二次膏体充填采煤技术得到研发，是对现行膏体充填采煤技术的改进和创新，可以迈过掘进送巷的流程，提高了技术运用的效率，同时降低了煤矿开采的成本，实现了煤矿企业经济效益的最大化。2.2煤矸石充填采煤技术煤矸石充填采煤技术是利用机械动力、重力或风力等方式将开采时产生的煤矸石等废弃物输送到矿井进行煤区充填5-6。根据动力来源，煤矸石充填可分为人工充填、自溜充填、风力充填、普通机械化充填以及综合机械化充填等。a)人工充填对劳动力的需求大，工作强度高，而且充填效率有限，存在很多安全隐患，因此在实际充填采煤区时基本不会使用。b)自溜充填和风力充填会受到自然环境的影响，缺乏稳定性，充填不容易达到预期效果，因此只有在自然条件较好的情况下才能使用，其他条件下不建议使用，局限性较高。c)普通机械化充填操作简单、运行稳定且成本较低，因此在在煤矿企业开采中得以普遍应用。但是使用该技术时要结合煤矿采空区的实际情况，采用专门双滚筒采煤机割煤刮板输送机运煤液压支架支护顶板推移刮板输送机机尾拉移支撑运矸皮带与后部刮板输送机搭接工作面中间依次充矸依次捣实机头、机尾充矸捣实李 舰：煤层开采中的充填采煤技术要点1 3 5 2 0 2 3年第3期2 0 2 3年3月的技术设备进行充填工作。d)综合机械化充填因具有较强的系统性，有利于高效生产，应用率较高。运用煤矸石充填采煤技术能有效地控制煤矿采空沉陷区，提高充填效率和安全性，促进煤矿企业的可持续发展。2.3高水材料充填采煤技术高水材料充填采煤技术是一种新型的充填技术。该技术的应用中，将含有悬浮剂、速凝剂、石灰等的A，B2种材料按照一定的比例相混合，形成浆液，并输送至矿井下完成充填操作，确保开采的安全性3，7。材料整体流动性较强，凝固速度较快，能够在短时间内将含有较高比例水的充填材料凝固为固体，实现高质量凝固。图3为高水材料充填采煤系统图6。高水材料充填采煤技术流动性强，操作简单，能够在很大程度上降低煤矿开采过程中的投入成本。另外，在使用高水材料充填采煤技术前一定要勘察采煤区的覆岩结构承受能力，尽量减少填充工作量，进而降低煤矿充填的成本。但是该技术容易受到高温及大风的影响，充填后煤矿采空区的稳定性会受到一定的影响。图 3 高水材料充填采煤系统图2.4综合机械化固体充填采煤技术综合机械化固体充填采煤技术的应用主要注意以下三方面。a)要拆除综采液压支架的掩护斜梁，并用水平短梁代替，同时将固体充填进水平短梁掩护下的空间内去。但是要注意的是，不能将材料直接充填进去，要利用综合机械化固体充填技术来解决空间不足的问题。b)将充填固体配比好之后，利用带式输送机将充填固体输送进去，要确保输送的连续性，尽可能避免充填通道堵塞等问题。c)在充填固体的过程中，充填固体在自重作用下经由刮板机充填开口填入短梁的掩护空间，然后再由辅助动力压实，进而得到具有较强密实性能的固体混合物，从而有效保证开采工程的安全性、稳定性，为工作人员提供良好的空间环境。3结语充填采煤技术在煤炭开采工作中占有重要地位。通过使用充填采煤技术，能够避免资源的浪费，并且对岩层起到保护作用，还能够维护矿区地表质量，保障煤炭开采工作的顺利进行，同时使煤炭开采的成本降低。充填采煤技术种类较多，在开采过程中，煤矿企业要结合自身矿区的实际情况来选择合适的充填采煤技术。参考文献：1 樊兆峰.充填采煤技术在煤层开采中的技术要点 J.矿业装备，2022(3)：75-77.2 成昕隆.充填采煤技术在煤层开采中的技术要点 J.当代化工研究，2020(23)：83-84.3 高志军.充填采煤技术在煤层开采中的技