摘要：本文充分研究了开采沉陷对开采工作所产生的不良影响，其次对于部分充填开采技术的意义进行了叙述，接下来对于充填采矿技术的基本原理进行了介绍并最后提出了几个部分充填采矿技术在控制采煤中的实际应用。
关键词：煤矿开采；开采沉陷；部分充填开采
目前，煤炭开采的时候还存在有很多的问题有待解决，而最典型的难题则是开采深陷的问题，所以，一定要对于在开采过程中对于沉陷区域进行填充有更多的关注，主要是因为对于有沉陷的煤层如果没有进行及时有效的控制，极有可能会发生地基塌陷的问题，所以当前，技术人员对于开采中的填充开采不断的进行技术方面的优化，而如果是一些特定位置的开采，一定要有密切的监控，才能避免地基出现塌陷的情况。
一、开采沉陷对煤矿开采的不良影响
煤炭的开采工作都是在地下进行，但是由于地下被开挖则会引起地表的塌陷，从而影响到地表上的生态环境，甚至于对建筑物也会造成影响，一旦对建筑物产生影响，可能要将地表的建筑拆除，以免影响安全，这样便会增加开采的成本，同时对开采技术也不利。所以如何保护地面的建筑，并且降低开采成本则煤炭开发成本控制的关键点。
除了对建筑物造成影响会引起成本增加，煤炭开采还会对地表的生态环境造成破坏的情况，而这种破坏如果要进行修复则需要大量的时间与经济方面的投入，不符合我国的可持续发展战略。开采沉陷会引起地表水的下漏，而地表水下漏，会让基于地表水的生态环境受到破坏，而地质沉陷时，可能会导致山峰的塌陷等对生态破坏极为不利的情况，实现绿色开采，也是一种可持续发展战略的表现。
二、部分充填采矿法的意义
目前充填采矿技术在我国大部分矿产资源上已经得到了广泛的应用，在其他矿产资源开采中也得到了很好的应用，使用矿产资源开采中产生的废弃物使用充填，不仅可以解决其开采沉陷问题，也避免了矸石堆积对环境的严重不利影响。
部分充填采矿技术一般可分为部分充填采矿技术和全充填采矿技术，金属矿产资源开采中常用的都是全充填采矿技术，因为金属矿产资源开采的剩余物为矿石开采量的90%以上，而煤炭开采量占整个煤矿的15%以上的则是磨石的数量，如果所有的充填开采都需要寻找其他充填材料，而采用其他充填材料不仅增加了煤炭开采的成本。如果没有正确的充填材料对矿山生产也有很大的影响，因此，在煤矿开采充填工艺中应采用局部充填技术，局部充填技术也是煤矿绿色开采的重要技术。
控制煤矿开采沉陷的部分充填技术是控制覆岩主要关键层，通过控制覆岩主要关键层来控制煤矿开采沉陷。通过对覆岩主要关键层地质运动规律的认识，控制覆岩主要关键层，避免覆岩主要关键层破裂引起的地质沉降。部分充填采矿工艺与完全充填采矿工艺对充填材料的要求相对较小，而实际效果与完全充填效果是一样的，只有部分充填采矿工艺要求较高的技术含量，对充填的要求就有着重要的意义。同时，也是主要关键层必须精确控制的，如未能准确控制主要关键层不能达到充填效果，则不能避免地质沉陷问题。
三、充填采矿的基本技术原理
充填采矿技术是指在沉陷矿区充填一种特定类型的矿浆，以保证其符合最基本的采矿安全。从现状来看，充填采矿通常涉及膏体充填、低浓度和高浓度胶结等多种技术措施。从充填塌陷区的不同位置来看，关键是填筑塌落位置。特别是，如果需要填充采空区，则应使用高浓度胶体。相反，如果涉及到冒落部位，可以通过注浆砾石实现相应的充填作业。这是因为一些非胶体具有相对低的浓度并且通常适用于分离区。在开采煤层的前提下，应填补现有的空位，采用高浓度的浆料覆盖上侧的空腔。
事实上，采煤量与充填开采所需的充填总量之间存在着内在的关系。因此，在选择合适的充填工艺时，应实现煤层的局部充填或整体充填。具体而言，在充填整个煤层时，应确保现有煤层不发生冒落现象，然后迅速充填到其采空区位置，以确保其符合当前的采空区规模。在以上状态下，为了防止煤层发生潜在沉陷，最好将坚固的充填体施加于完整性高的岩石上。相比之下，煤层充填部分的关键在于将现有的煤层规模与沉陷充填量结合起来，而采用上述措施的根本目的是为了防治煤层沉陷。
四、部分充填采矿技术在控制采煤中的应用
本文从矿山基本情况出发，研究了特定部分充填采矿技术的实际应用，旨在全面提高煤矿的安全开采水平，进一步促进绿色开采，减少沉陷的不利影响。具体内容如下。
1、膏体充填技术
该技术属于部分充填技术，具有较高的应用价值。它能适应煤矿开采沉陷的控制需求，保证煤矿安全。现场进行开采时可根据实际情况分析膏条的充填工艺，并对工艺进行分析。得到具体的膏体条带充填工艺流程。如果采动后顶板未能下落，可以选择充填工艺充填特定的位置，形成充填条带的相间分布，以支撑岩层。而未填满的面积，如果范围较小，不会引起沉降，可以保证开采安全。下图则为在采空区充填膏条的示意图。
采空区条带填充图
膏体条形充填技术可分为两种方式，主要包括长壁带和短壁间隔条。填充长壁条带时，应设计工作面，工作面应设计成长壁形状，膏条应沿隧道方向布置和填充。短壁间距是将采空区设计成短壁带，并选择区间开采。
实践表明，该方法能控制沉降，防止变形和断裂，保证地基的稳定性。然而，煤矿开采是有限的。需要进一步改进和优化。
2、条带开采冒落注浆技术
经分析发现，该技术可部分充填放顶煤区，从而保持地表稳定。在具体实施中，可以选择碎石进行充填，在上升和下降区域与充填材料和砾石结合形成承载体，从而缩短充填带的宽度。在充填和支护的基础上，可以节省资源，避免重量变形。该方法虽然能控制沉陷，但会影响煤炭采收率，降低采收率，一般小于50%。
采空区覆岩大崩落时，由于所有的力都会作用于煤柱，会让煤柱产生破坏和变形的状况。它可以灌浆到冒落区，然后压实孔，以防止下沉。选择地面和地下钻进方式，在崩落区进行注浆，可达到充填目的。注浆后，充填材料能增强煤柱的侧向应力，抑制煤柱的沉降，保证煤柱的稳定性。
3、覆岩离层注浆技术
覆岩离层注浆技术主要是利用钻孔在岩层中移动并进行注浆钻孔，以此来支撑上覆岩层，从而抑制地表沉陷。该技术的应用需要注意的对于开采的时间上面的选择，而所谓的最佳时间则是在临界初始断裂之前。在该技术的支持下，煤柱可分隔开来，从而形成一个封闭、独立的空间，让各个空间的填充配合可以抑制沉降。
综上所述，这几种局部充填技术可以对不同情况的采煤沉陷的控制。在具体技术的选择上，根据矿山开采过程中的局部条件和基本条件来判断是否发生冒顶，并初步应用充填技术，综合提高煤矿的安全系数；在满足开采要求的前提下，减少地表沉陷情况。
五、总结
部分填充开采技术作为目前开采技术中最先进最安全的技术，由于其非常经济实用，并且使用起来非常灵活而比较受欢迎，施工开采的单位在进行工作的时候，要结合当地的情况，将地质情况及勘测技术进行融合并进行详细的计算，充分的考虑到地下的情况及地表情况可能会造成的影响，来选择合适的填充技术，为后期的工作开展提前做好准备工作，在开采进行阶段，选择好合适的技术，避免发生坍塌及环境破坏的情况。
参考文献：
[1]董羽. 强含水层下巷式充填开采覆岩移动及影响研究[D].中国矿业大学(北京),2015.
[2]常庆粮. 膏体充填控制覆岩变形与地表沉陷的理论研究与实践[D].中国矿业大学,2013.
论文作者:王憧
论文发表刊物:《科技新时代》2018年10期
论文发表时间:2018/12/6
标签：技术论文; 煤层论文; 采空区论文; 煤矿论文; 地表论文; 情况论文; 条带论文; 《科技新时代》2018年10期论文;