充填采煤技术在煤层开采中的技术要点分析

2016-07-13姜奇

大科技 2016年4期

关键词：膏体煤矸石废弃物

姜奇

（毕节市工业学校）

充填采煤技术在煤层开采中的技术要点分析

姜奇

（毕节市工业学校）

充填采煤技术是指将开采过程中产生的煤矸石、废料等进行利用，填充采空区，既保证了作业区的安全施工，又能将废料进行再次利用，避免环境污染，为企业节约开采成本。本文从我国煤矿生产发展现状出发，对膏体填充采煤技术、煤矸石填充采煤技术、高水材料填充技术、综合机械化固体填充技术等技术在煤层开采过程中的特点以及技术要点进行了分析。

充填采煤技术；煤层开采；要点

引言

煤炭开采过程中没有经过科学系统的规划，粗放式的开采导致了种种不安全因素的出现，因此有必要对煤炭开采技术要点进行系统全面研究，不断提升煤炭开采质量，促进资源的科学合理利用，保证采煤业可持续发展。

1 充填采煤工艺概述

我国地大物博，煤炭资源十分丰富，煤矿满足了人们的日常生产和生活中的能源需求。新时期，我国国民经济发展迅速，对于煤炭资源需求量越来越高，与此同时，在煤炭开采技术中，必须不断创新和改革，并关注环境保护问题，争取以最小的代价开采出最为丰富的资源，尽量减少对环境造成污染以及资源浪费，在此背景下，充填采煤技术应运而生。使用传统的煤炭开采方式，很容易导致煤矿地下采空区出现不同面积、不同程度的沉降，给煤矿地面建筑以及井下开采工作带来安全隐患，使用充填采煤技术则可以很好的改善这一问题。充填采煤指的是在煤炭开采过程中，将煤炭开采遗留的固体废弃物、黄沙、粉煤灰等物质填充物采空区，有效控制顶板冒落。

充填开采方式在实际运用中有很多优势：①运用传统的煤炭开采方式，不能对建筑物下、铁路下、水体下难挖掘的煤矿进行开采，但是采用充填开采方式则可以对这些煤矿进行开采，能够有效解决当前煤炭能源紧张的问题，而且其还是绿色煤矿开采技术体系中的重要一环，有利于环境、资源可持续发展。②在煤炭企业开采过程中，不可避免的会产生一定的工业废弃物，使用传统的开采模式不仅需要考虑如何处理废弃物，而且还要考虑采空区的填补和支撑。但是使用充填采煤技术，就可以利用固体废物进行填充，降低施工成本，保证安全施工，提高煤炭企业经济效益。③新时期，各行各业提倡机械化生产，充填采煤技术机械化程度高，能够带动充填设备的不断创新，弥补我国充填设备发展迟缓的现状。比如，我国很多煤矿企业从国外引进先进的充填设备，虽然有利于提高企业生产效益，但是却阻碍了有关单位自主研发充填设备的积极性的提高，导致我国充填技术和充填设备都比较落后。

2 常见煤层充填采煤技术

2.1 膏体填充采煤技术

在矿产开采中，膏体填充采煤技术比较常见。该技术能够有效整合矿产四周的碎石、煤渣、黄土等废弃物，可以将废弃物按照一定比例溶解为膏状粘液体，并通过重力式增压或者重力直充的方式把这些膏状粘液体在目标区域进行填充。该技术能够有效减少对煤矿采集目标区的底板的破坏；另外其可以充分利用矿产周围的废弃物，提高资源利用率，提高矿区安全等级，减少对环境的破坏。与此同时，基于该技术的基础理念正进一步研究二次膏体填充采煤技术，此技术只有在膏体填充采煤术的前置工作下才可顺利进行，它超出传统理念的采煤方式的技术理念，完全不用进行掘进送巷的过程，也可直接布置工作面、开采眼，然后顺着逆方向进行推进，并充填留巷。该种采煤填充技术手段很大程度上减少了煤矿开采的成本，也减少了掘巷期间的局部通风、运输等过程所需的时间。在实际填充过程中，良好的料浆流动性和高密实填充度受技术人员青睐，该特性也有利于改变填充区地表质量不好的现象。

2.2 煤矸石充填采煤技术

煤矸石主要产生于煤炭开采的过程，煤矸石充填技术就地取材，主要通过重力、风力以及其他形式的外力作用将煤矸石等其他固体废弃物输送至采空矿井中，进行充填煤矸石充填采煤技术主要有机械化充填、人工手动充填以及自溜充填三种形式。机械化充填技术包括一般性机械化充填与综合性机械化充填，其中一般性机械化充填技术，首先需要对采空矿井周边情况进行考察，采用煤矸石抛掷机械向采空区域进行填充，该技术主要应用于煤层较浅、规模较小的煤矿地区，技术简单成本低廉，具有较高的适用性。综合性的机械煤矸石充填技术主要运用于大型综合性机械化采煤技术的矿区，该项充填技术往往将多种充填工艺相结合，操作比较复杂，技术要求高，成本消耗也比较大。人工手动充填主要由工人进行充填操作，效率较低，质量很难保证。自溜充填技术在操作过程中会受到不稳定源动力输送的影响，不适合在煤矿生产条件较为恶劣的环境下使用，必须在较为优越的工作环境中使用。

2.3 高水材料填充技术

高水材料充填技术目前已经被广泛应用于采空区堵漏灭火、阻燃、井巷壁后充填支护等方面。该技术具有四个特点：①所用充填体含水率高，用高水材料进行充填所形成的充填体体积含水率高达80～90%。②该技术所用充填体是凝固速度快，高水材料的甲、乙两种浆液混合后5～30min以内完成初凝。③该技术所用充填体的泵送性能好，在甲、乙两种材料的浆液混合前不会出现凝固、也不会出现沉淀现象。④该技术所用充填体具有较高的强度和良好的“恒阻”特性，无毒无害。其填充工作流程的操作极其简便，先对某两种粉料进行分别搅拌，形成均匀的浆液，并充分混合后，再由输送机送往填充巷内。但要注意的是，高水材料在运输和贮存期间一定要保持干燥，严防受潮，超期或受潮后应重新调整混合比例。两种材料需要同时放进混合器在进行混合，不能分开进行各自混合后再混合，且混合时间需求在5min以上。在实际工作中，为了确保混合连续性，搅拌机可以设多个交替进行搅拌。在一次使用中，水灰比应保持不变，并按生产厂家提供配比使用。所使用中的工艺设备如搅拌机、混合器、输送管道等充填工作完成后要及时冲洗干净。

3 综合机械化固体充填采煤技术要点

（1）拆除常规综采液压支架的掩护斜梁，可以用常用的水平短梁进行替换。传统的操作为将填充物放入采空区域中，而采用新的操作技术为将充填材料放置在掩护区域内，这样才能够合理应对该项工艺在生产中常见的填充范围有限的问题；

（2）通过带式传输机，可以将已经配合完成的充填固体材料运输至充填机械掩护短梁下端的刮板式充填机中；确保采空区充填固体始终处于连续输送通道中，这样才能够合理应对填充的区域无法持续的问题，并且确保不会发生拥堵问题；

（3）充填固体由于自重从刮板式充填机开口中直接落入掩护短梁的掩护空间中，并在加压实机（或辅助动力机）的压力作用下将充填体在采空区中进行充分压实，从而实现煤矸石等固体填充物具有非常好的密实性能，为采空区充填后采煤提供一个优良工作环境。

4 矸石充填采煤技术经济效益分析

矸石充填技术在实际运用中，不仅能够解决采煤过程中产生大量煤矸石废弃物的问题，而且还能与矿井充填开采技术相结合，提高矿井中的煤炭资源采出率，增加煤炭企业经济效益。根据实际应用调查发现，矸石充填采煤技术能够为煤矿企业带来丰厚的经济效益和社会效益。据有关调查显示，膏体充填采煤技术其综合成本最高，大约为105元/t；而高水材料充填采煤技术由于其充填材料均需外购，加上后期维护成木较高，其综合成本大约为67元/t，似膏体充填采煤技术其综合成木大约为73元/t；而综合机械化矸石充填采煤技术其综合成木大约为55元/t。