内蒙古准格尔旗力量煤业有限公司大饭铺煤矿 内蒙古鄂尔多斯 010300
摘要：充填采矿法是现今我国开展绿色开采技术体系的重要部分，它可以有效的减少对环境的污染，提高资源可回收率。在此之上，本文简单分析了煤矿开采技术的分类，同时对未来煤矿充填技术可能会将煤矿深井充填作为重要发展方向、朝着采空区综合利用方向发展、同时会应用新型充填材料代替传统材料等趋势进行了详细的论述，以此让我国煤矿开采技术取得更大的进步。
关键词：煤矿开采；充填材料；技术分类；发展趋势
前言：一直以来，我国煤矿开采对环境造成了很大的负担。每年煤矿开采所产生的煤泥和煤矸石等都占据了很大数值，其中不足50%的煤矿瓦斯抽采利用率、59亿m3的地下水排放量，这些都造成了煤矿开采不够合理化，让不可再生资源到达极限，对此，国家积极改善被破坏的自然环境，并组织绿色环保体系，应用煤矿充填技术重新净化环境，让我国煤矿开采技术有了更良好的发展趋势。
一、我国现代煤矿充填开采技术的分类
（一）根据主要充填材料分类
我国现代煤矿开采技术根据主要充填材料可分为煤矸石充填、废弃物充填、高水充填。其中煤矸石充填，指的就是以煤矸石为主要填充物进行破碎充填。煤矸石作为采煤和洗煤过程中排放出的固体废弃物，常以一种成煤过程中与煤层伴生而存在的含碳量比较低、较煤坚硬的黑色灰岩为主要形态，主要成分为二氧化硅和三氧化二铝，同时还还有少量微量元素，如镓、钒、钛、钴等，我国历年已积存的煤矸石约1000Mt，这对环境也有很大的影响，因此现今煤矸石多被利用在矸石水泥等建筑材料中，这也不失为一种较为妥善的处理手段；废弃物充填则是指以废石和建筑废料为主要充填材料进行煤矿充填，这种方式可以很好的节约成本并具备较高的环保效益；而高水充填主要是指使用时水固比不小于2.0的水硬性充填材料，它包括甲乙两种组分，这两种组分加水后分别形成单一组分浆体，数小时也不凝结，但只要两种浆体混合就会吗，马上凝结，其中甲组分主要以铝酸钙为成分的水泥熟料，而乙组分是以石膏、石灰与外加剂混合而成的粉状物，以此用于煤矿充填开采技术中[1]。
（二）根据充填物料含水量分类
根据充填物料含水量的差异被分为固体充填、料浆充填和膏体充填。其中固体充填，顾名思义就是直接将固体充填物破碎后直接进行充填，无需在其中加入任何液体，对于固体充填开采技术要想达到预期效果，就必须通过对采空区空间的绝对压实，以此控制地表变形，对地面建筑物实行保护，如陕西长武亭南煤业五沟煤矿，它正是在传统综合机械化采煤作业的基础上，充分应用了固体充填采煤技术，以此有效的承载了上覆岩层的压力，避免了采场覆岩的坍塌；料浆充填是将固体充填物破碎之后，加入适量水与胶凝材料，其中要确保含水量>20%，然后将二者混合成充填料浆再进行充填，如金川矿山，在研究了相对料浆配比设计与充填工艺后，在煤矿开采技术上取得了重大突破；而膏体充填就是将充填物料加工成无需脱水的无临界流速类似牙膏形态的含水量在10%到20%之间的浆体进行充填。根据北京科技大学研究表明，该类技术具有高效、安全、环保等优点，是我国采矿业建设绿色环保体系的重要手段。
（三）根据充填动力来源分类
根据充填动力来源的不同，将分为泵送充填、自溜充填和机械充填。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其中泵送充填，是指将充填物料制作成浆状材料，然后利用专业的充填泵为充填物料提供充填动力，继而通过管道进行运输，到达采空区后再进行充填技术，结合当地地质构造，对工作面煤层进行勘察，将工作面推采至最大控顶距时，铺设充填管道于次边排支架空档内，按照10到15m的分段长度，在充填点处安装90度弯管到采空区，同时要做好充填安全技术措施，如王河煤矿泵送矸石充填，极大程度上提高了煤矿开采的经济效益和技术效益；自溜充填是利用充填物自身重力原理，将材料从地面运输至采空区进行充填作业，以此缓解矿井压力，消除煤矿废弃物对人类生存与环境的危害；机械充填是利用带式输送机等机械设备将充填材料运送至采空区，同时配合抛掷机进行充填，机械充填用于充填干式材料时，为了确保压实充填，材料的最大粒径要≤200mm，对于机械充填往往选用抛掷充填机和铲运机，其中铲运机这种机械充填往往机动性好，生产能力较强，因此被广泛应用，并在机械充填技术中有良好的发展前景。
二、我国现代煤矿充填技术的发展趋势
（一）煤矿深井充填成为重要发展方向
随着我国煤矿资源开采技术的发展，现有煤矿开采技术有待进一步改进，以此实现我国煤矿开采的实际需求。由于我国科技水平也在不断提升，因此，煤矿充填技术应当积极转变换开采理念，这样才能让我国煤矿开采取得着良好的发展。长期以来，我国一直开采浅部煤矿资源，导致浅部地区资源消耗殆尽，在未来，我国应当以每年10到25m的平均速度逐步向深部煤矿资源进行开采，如山东新矿集团孙村煤矿，开采深度已超过1000m，对于深井开采是较为安全、回采率高、绿色环保的开采方法，显然，它已经成为了未来煤矿开采重要的发展方向，采矿人员在操作时，还要应用稳定的管道自流输送技术进行煤矿充填，并采取有效合理的改进方案结合煤矿深部资源自身的特点对其开采设备和工艺进行深度研究，以保证资源回收率的提高[2]。
（二）朝着采空区综合利用方向发展
在煤矿开采充填过程中，经常会形成大面积还未坍塌的采空区，以往在充填时没有充分利用这部分区域，导致其中积聚了大量有毒气体和废水，由此对安全造成威胁。但随着相关研究的不断深入表明，这部分地下空间实际上存在很多值得利用的优势，比如这里的隔音效果、低辐射、抗灾能力、恒温恒湿等，这些都是未来开采相关产业重要的条件，从而有效实现矿区转型升级的重要举措。所以，煤矿充填开采技术应朝着合理运用采空区的方向发展，利用该技术将采空区进行分割，以便发展煤矿经济的再利用率。比如，在覆岩进行离层注浆，让上覆破坏岩层经过重新胶结形成稳定结构，再通过条带充填，对采空区加以稳固支撑，然后通过围岩喷浆处理手段将有毒气体排除，这样就可以造就一个安全环保的采空区域，可以利用该区域建造地下水库、蓄电厂等，或者引用其他先进技术对其再度改造，并用于其他产业发展。
（三）应用新型充填材料代替传统材料
对于我国煤矿充填开采技术的发明，实际上是借助金属矿山的充填经验得来，但毕竟煤矿与金属矿有本质上的差异，金属矿具有大比例的分选作业的产物，很多经济效益可以从中提炼得来，煤矿相比之下，原煤中只有不到20%的煤矸石，由于煤矿充填材料资源匮乏，导致煤矿开采技术成本较大，始终在60到80/t，这也造成了企业经济的负担过重。因此，煤矿充填开采技术应当因地制宜，根据自身地域优势，选择适合充填的新型材料。如河道矿区，可以选用淤泥进行回收利用；而西北矿区则可以选用流沙作为充填材料。这样一来，既保护了环境，又合理利用了废弃资源，降低充填成本，扩大煤矿充填开采的应用范围，让煤矿充填技术就此走上可持续发展路线。
结论：综上所述，煤矿充填技术的确为我国煤矿开采带来了很大的效益，不仅减少了环境污染，还对煤矿开采产物进行了高效利用，这为我国生态建设提供了重大贡献，所以煤矿充填技术由于自身存在的优势将会在未来有很大的发展空间。而我国在煤矿开采技术上的不断创新与改进，也会加快煤矿工业转型升级的进程，以此推动我国工业整体建设水平的发展。
参考文献：
[1]杨国栋.煤矿井下超高水材料开放式充填开采技术的应用研究[J].煤矿现代化,2019(03):142-144.
[2]何顺强,李虎,许华国,申宪亮.太平煤矿破碎碹体注浆充填加固技术的应用[J].现代矿业,2018,34(09):224-226.
[3]姜言刚.现代煤矿开采充填技术的发展探析[J].城市建设理论研究(电子版),2016(29):57-58.
论文作者:李龙
论文发表刊物:《防护工程》2019年第5期
论文发表时间:2019/6/10
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