摘要：近年来，我国煤矿产业稳步发展，为推动国民经济的整体发展做出了较大贡献。作为煤矿作业的基础和核心，煤矿开采工作能否顺利进行直接关系着煤矿作业的效率效果。通常，在煤矿开采过程中会遇到诸多沉陷，沉陷区域的产生则会对煤矿开采进度和开采质量产生较大影响，进而影响煤矿开采效率，乃至煤矿企业的整体发展。基于此，本文将煤矿开采沉陷的部分充填开采技术作为主要研究内容，通过对部分充填开采技术原理进行阐述，在结合该技术对于煤矿开采工作重要性的基础上，对其在控制煤矿开采沉陷中的具体应用展开了深入研究。
关键词：煤矿开采；充填开采技术；注浆充填技术
前言
煤矿开采是煤矿产业得以发展的前提和基础，随着近年来煤矿产业的不断发展，与之相对应的煤矿采掘技术与开采手段也得到了一定的发展。然而，因煤矿开采工作大都是在复杂度较高的地区进行的，这就要求煤矿开采过程中必须对开采沉陷进行控制，从而避免因开采沉陷而导致的安全事故。相较于传统采掘技术，部分充填开采技术的应用能够有效形成对开采沉陷的填补，防止因煤矿开采而导致的塌陷事故。因此，本文将着重对部分充填开采技术在控制煤矿开采沉陷中的应用予以分析，具体内容如下。
一、部分充填开采技术原理
部分充填开采是指利用特定类型的浆液完成对沉陷矿区的充填，进而起到抑制矿区沉陷的作用，确保采矿安全。从过往实践来看，部分充填开采的技术形式较多，其中，尤以膏体、胶结体等充填方式应用最为广泛，达到的沉陷抑制效果最好。通常，煤矿沉陷区的位置不同，所选取的充填材料也有所差异。对于采空区的沉陷，应主要以高浓度胶体为主进行充填，而对于冒落区沉陷则应以注浆碎石来完成沉陷区充填。原因是，基于某些非胶体的注浆浓度较低，对于离层区的充填具有较强的适应性，而对于处于采空区的空洞位置，则需要以浓度较大的胶体来完成充填，以确保其对煤矿地标的支撑作用[1]。
此外，充填材料总量需要以煤炭采掘量为依据进行调整，要想达到良好的沉陷充填效果，则需要完成局部或整体的煤层充填。具体来看就是，在进行充填时，应在保证既有煤层不会发生冒落的情况下，对煤层中的采空位置予以迅速充填。此时，则需要对岩层的完整性予以考量，对于具有较高完整度的岩层，应选用高强度充填体，避免充填后潜在的煤层沉陷，对于强度较弱的煤层，充填体的强度也可适当降低，但也应保证充填后形成对煤层的有效支撑[2]。
二、部分充填开采技术应用的重要性
部分充填开采技术在煤矿开采沉陷充填中应用的重要性主要体现在以下三方面：一是降低煤矿开采产生的污染。将部分充填开采技术应用到煤矿开采中充填沉陷区域时，所使用的填充材料有很大一部分来自于开采过程中所产生的废弃物，从而在充填沉陷区域的同时，也能够减少煤矿开采产生的环境污染问题；二是对于充填开采过程中所产生的废弃物，其主要成分为地表矸石，无需进行二次加工便能够直接应用于沉陷区域的充填，在减少污染的同时，也有效节省了煤矿开采成本，这对于提高煤矿开采的经济效益具有重要的作用[3]。
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三、部分充填开采技术在控制煤矿开采沉陷中的应用
3.1条带采空区的膏体充填技术
膏体条带充填技术是指，在煤层顶板和具体的煤矿开采过程中，借助膏体材料完成对采空区的充填，并与相间充填条带相互配合完成对覆岩架构的支持。在利用这一技术进行充填开采时，煤矿开采单位应特别注意对条带采空区的宽度予以严格控制，使其尽可能不超出过初次破裂间距。在充填时机的选取上，应在一个工作面的煤矿开采工作结束后再进行膏体充填，而后，继续开采，直到第三个工作面开采结束后再进行下一次膏体充填，即总是相隔一个工作面进行膏体的充填[4]。如此操作，一是避免连续开采和充填而导致冒落带的形成，二是能够节省膏体材料。此外，开采单位还应对所充填的条带予以进一步加固，尽可能延长膏体在条带采空区内的充填与支撑效果。从既有的技术手段来看，我国煤矿开采沉陷中条带采空区的膏体充填技术主要分为两种，分别为长壁条带膏体充填和短壁条带膏体充填，其中，长壁条带采空区的膏体充填应对工作面进行科学设计，使其呈现为长壁状，相应地，膏体材料则应沿掘进的方向进行充填。短壁条带采空区的膏体充填应事先将工作面设计为短壁条带，并以间隔的方式完成煤矿采空区的充填。相关实践表明，条带采空区的膏体充填开采技术不仅能够实现对采空区沉陷的有效控制，避免煤层形变与破裂，还能够有效确保煤矿开采过程中地面的稳定性，具有较强的应用和推广价值。
3.2条带开采冒落区注浆充填技术
条带开采过程中可能会在采空区内形成冒落区，而随着开采工作的不断进行，冒落区承载力也会随之下降，当冒落区承载力因不断掘进而被架空时，上部岩层的重力载荷则完全作用于煤柱，进而导致煤柱所承受压力增加，发生地表沉陷。针对此种沉陷，可采用注浆充填技术，通过对井下和地表展开钻孔处理，进而以钻孔注浆的形式将注浆材料逐渐充填至冒落区当中。在注浆完成后，相关充填材料能够使煤柱的侧向应力有效提升，在确保煤柱稳定性的同时，提高冒落区的承载力。在注浆材料的选用方面，主要以破碎的矸石为主，原因是破碎矸石是煤矿开采过程中的主要废弃物，不仅能够实时获取，而且还能够避免其对周边环境的污染[5]。
3.3覆岩离层分区隔离注浆充填技术
除上述两种充填技术外，覆岩离层分区的隔离注浆充填技术也是煤矿开采沉陷中常用的部分充填开采技术，其技术原理为，对岩层展开钻孔处理，并通过移动岩层进而形成相应的离层空洞，在此基础上，将事先预备的充填材料注入离层空洞当中，以此来提高岩层支撑力。分区隔离注浆技术的应用能够有效确保覆岩的稳定性，具有良好的开采沉陷的抑制作用。在具体的应用上，开采单位应特别注意控制覆岩离层量和离层的具体位置，在充分了解和掌握离层变化规律的基础上，从开采地区的实际地质条件出发展开注浆充填[6]。需要说明的是，对于关键层的覆岩离层注浆必须在关键层初次断裂后开展，原因是，不同的关键层间的离层量也相对较大，从而能够形成对材料充填工作的有效支持。基于此，开采单位在采用分区隔离注浆充填技术时，可先在关键层初次断裂后完成对隔离层的分离工作，具体时间点可选择为岩层首次出现碎裂的时间，从而为注浆充填提供充分的空间。
综上所述，部分充填开采技术在煤矿开采沉陷中的应用能够减少煤矿开采对环境的污染和节约煤矿开采成本，提高经济效益。此外，对于不同沉陷区域，应采取不同的部分充填开采技术，其中，条带采空区应以膏体充填技术为主，条带开采冒落区应以注浆充填技术为主，覆岩离层分区则应以隔离注浆充填技术为主。未来，随着煤矿产业的不断发展和产业结构的不断升级，还应进一步加大对部分充填开采技术的研究与应用，为提高煤矿开采沉陷充填的效率效果、确保煤矿开采安全和效率提供有力的技术支持。
参考文献：
[1]董江.煤矿开采沉陷充填开采技术应用分析[J].能源与节能，2018(05)：137-138.
[2]祁龙胜.矿井部分充填开采技术分析[J].山西能源学院学报，2017，30(01)：4-6.
[3]王明强.基于控制煤矿开采沉陷的部分充填开采技术研究[J].科技风，2016(14)：122.
[4]杨宇斌.控制煤矿开采沉陷的部分充填开采技术[J].内蒙古煤炭经济，2015(12)：178.
[5]王珍龙.煤矿开采中沉陷区充填技术的运用[J].能源与节能，2015(10)：153-154.
论文作者:张舟,王超
论文发表刊物:《防护工程》2019年第2期
论文发表时间:2019/5/7
标签：煤矿论文; 条带论文; 技术论文; 采空区论文; 注浆论文; 煤层论文; 岩层论文; 《防护工程》2019年第2期论文;