冀联合1 冀大伟2 徐文朋3
1鄂托克前旗长城三号矿业有限公司 2山东能源新矿集团华丰煤矿 3新矿集团内蒙能源长城三矿
摘要：笔者先分析充填开采沉陷影响因素和它的概念以及部分填充开采技术原理，并进一步探讨煤矿沉陷充填开采技术的应用。
关键词：煤矿开采；填充开采技术；应用
1 充填开采沉陷影响因素
因为煤矿井下工作环境是比较特殊，充填采煤工作面能看作一种特殊的工作场所，工作面的一面为煤壁，另一面是采空区。随着开采工作的继续推进，顶板围岩应力重新分布，导致顶板破裂下沉。所以在充填采空区的时候，充填物需要对顶板提供新的支撑力，促进顶板应力状态重新恢复平衡。因为存在复杂的采煤工作面结构，造成出现沉降的影响因素并不少，例如采高、煤层顶板条件、煤层埋深、地应力、推进速度、控顶距和充填效果等等[1]。
2 充填开采技术概念
按照不一样的分类标准，充填开采技术存在不一样的技术分类，同时主要用开采方式和填充浆料的浓度大小为区分标准，具有这些种类：膏体充填技术、胶结充填技术、低浓度充填技术、高浓度充填技术等等。而根据开采位置和开采区域为分类标准，它同样又能分成这些种类：采空区域充填技术、冒落充填技术与离层区域充填技术等等。另外，在设计充填工程的时候除了需要考虑技术的应用效果外，同样需要考虑它的制作工艺成本和对环境的具体应用[2]。
3 部分填充开采技术原理
填充开采是运用有关配置，符合开采需求的浆液，做到填充沉陷矿区，进而实现抑制沉陷区，确保煤矿开采安的目的。联系许多实践分析，能发现填充开采中包括不同种技术方式，现阶段最为常见的为膏体、胶结体等填充方式，同时做到实现沉陷区控制的目的。实际处理中，倘若一定要进行填充的采空区，进行胶体填充，同时保证胶体的浓度。倘若存在冒落，就应该运用注浆碎石的方式，选用低浓度的非胶体，来进行填充。说明，不一样的填充方式，适用在不一样的沉陷环境。由于胶体的相对浓度比较低，能适用在离层区的基本需求。密切联系填料量与开采煤矿量，能做到划分填充模式，能划分成整体和部分两种填充模式。其中整体是在开采后，同时还没有发生冒落，做到处理采空区，实现填充的目的，进而避免产生沉陷。而有些填充就是在采空区添加一定量的填充物，实现支撑对岩层，运用岩体的关键结构，做到沉陷的控制和预防。通过上面分析，能得出开采量与填料量之间具有联系，需要密切联系实际开采量，选用合适的煤矿填充开采技术，确保煤矿安全。其中，整体填充技术，是在确保不发生沉降的基础上，实现填充和控制采空区。而完整度较高的煤层，关键性结构可靠性较好，就能实施部分填充，控制填充量，做到控制采空区沉陷。另外，有些填充开采技术运用中，应该把岩层的移动规律、控制性理论等作为原则依据，确保科学运用技术[3]。
4 煤矿沉陷充填开采技术的应用
4.1 尾砂胶结充填技术
20 世纪60 年代开始出现尾砂胶结充填技术，它应用最广泛的时间段是20世纪80年代。尾砂胶结充填技术的主要原材料是混凝土，然而当时的混凝土结构完全根据工程材料来调制，大家都知道，混凝土的配置非常严格，存在不简单的工艺和流程，另外存在很高的混凝土的需求量，所以，在那时的社会环境下在很高程度上阻碍了尾砂胶结充填技术，它的应用范围同样不能扩大。随着社会发展和技术水平继续提高，煤矿开采人员把尾砂胶结充填技术中的粗骨料胶更换成细砂胶，填充材料选用天然尾砂，凝固材料选用水泥，尽管在优化了填充材料，然而依旧需要许多的水泥作为支持，另外，填充完毕后同样需要排除内部的水分，容易导致污染到开采周围的水资源，这会影响到离城市较近的地方实施[4]。
4.2 膏体条带填充技术
这种技术归为部分填充技术类型，具有较高的应用价值，能适应煤矿沉陷的控制需求，确保煤矿开采的安全。公司密切联系实际情况进行分析膏体条带填充技术，先进行分析这种技术。得到具体的膏体条带填充技术的流程。假如开采后，顶板还没有冒落，能运用这种技术，做到填充某一具体位置，同时形成相间分布的填筑条带，实现支持该岩层。而还没有被填充的区域，倘若范围较小，就不会导致沉陷，能确保开采安全。如下图所示，为具体采空区膏体条带填充原理图。膏体条带填充技术，能分成2 种方式，主要涉及长壁条带与短壁间隔条带。长壁条带填充应用的时候，需要进行设计工作面，其中工作面设计成为长壁状，同时膏体条带沿着掘进方向布置与填充。而短壁间隔条带，就是把开采面设计成短壁条带，同时选用间隔式开采。实践表明，这种方法能做到控制沉陷，能防治变形与破裂，同样能有效确保地面的稳定性。然而，开采中，存在煤炭回采受限。需进一步健全和优化[5]。
4.3 覆岩离层分区隔离注浆充填技术
覆岩离层分区隔离注浆充填技术主要经过钻孔向岩层移动形成的离层空洞填充材料，来有效支撑覆岩，降低覆岩的移动速度，防止地表沉陷问题。在运用这种充填技术的时候，需要准确控制覆岩离层的位置和离层量，同样还需要在掌握覆岩离层动态发育特点的基础上选用合适时间对覆岩离层进行填充。在充填覆岩离层注浆的时候需要选用最合适的时机，通常在关键层的初次断裂之前，这时两个关键层之间具备最大的离层量，最适合充填工作。在关键层首次断裂后，两个关键层之间的离层量会慢慢降低，会影响到完成充填工作。然而这种技术并不是充填固结物质，所以不能马上填满离层，同样无法马上对关键层产生支持作用，不能避免关键层的断裂，加大了以后的充填难度。所以，在实际充填期间能在结合之前离层注浆充填技术的基础上，运用分区隔离煤柱方法，保证关键层在第一次断裂之前把离层隔离为封闭空间，同时借助注浆充填各个空间，进而有效对每个离层进行填满，能在阻止关键层断裂的同样能防止出现地表沉陷的现象[6]。
结语
随着煤炭需求量的提高，人们一定会提高开采煤矿，所以，必然会破坏到生态环境。所以，有关人员在推动煤矿产业发展的同时，一定要对不同种充填开采技术方案进行完善，来降低危害到煤矿开采，以及在一定程度上减小沉陷发生的风险，对生态环境进行更好保护。
参考文献：
[1]煤矿开采沉陷充填开采技术及其应用[J]. 翟志露. 能源与节能. 2017(08)
[2]控制煤矿开采沉陷的部分充填开采技术分析[J]. 麻晓东. 内蒙古煤炭经济. 2016(24)
[3]煤矿开采沉陷充填开采技术及其应用[J]. 王振海. 技术与市场. 2015(06)
[4]煤矿开采沉陷的部分充填开采技术[J]. 郝仲韡. 当代化工研究. 2019(05)
[5]浅谈控制煤矿开采沉陷的部分充填开采技术[J]. 张文瑞. 中国新技术新产品. 2012(18)
[6]控制煤矿开采沉陷的部分充填开采技术研究[J]. 许家林,朱卫兵,李兴尚,赖文奇. 采矿与安全工程学报. 2006(01)
论文作者:冀联合1 冀大伟2 徐文朋3
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第22期
论文发表时间:2019/11/26
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