王龙 黄圣超 常新

山东能源新矿集团华丰煤矿 山东泰安 271412

煤矿开采是一个难度较大的过程，实施中最常见的可能是发生塌陷。另外，对煤矿的局部过渡开发，也会使原有的地质结构失去稳定性，从而影响了本地的生态平衡[1]。面对当前经济高速发展对能源的大量需求，停止开采是不可行的。为此，做好对地表塌陷的有效控制势在必行。充填开采技术的应用，取得了较为可靠的地表稳定效果，在确保了矿工安全的同时降低了对环境的破坏。

1 煤矿开采沉陷带来的危害

煤矿开采过程发生在地下，它是对地下矿产资源挖掘和搬运的过程。也是对地层结构产生干扰和破坏的过程，其比较明显的表现就是地表塌陷。这会对处在上方或者周边的建筑物带来干扰，严重的会发生安全事故，危机建筑物的使用安全[2]。长期的地下煤矿开采还会使得本地的生态平衡遭到破坏，可能诱发地面下沉及地裂等自然灾害。对开采过后的地表进行修复需要投入大量的人力和物力，不利于煤矿开采的综合经济效益的提升。所以，在煤矿开采中，国家和开采企业必须采取有力的措施，做好对煤矿开采区域的有效填充，避免沉陷导致的经济损失和生命伤亡。

2 什么是充填开采技术

充填开采技术是多项技术的统称。它是对煤矿开采过程所产生的地质干扰进行的一种并行处理方式，能够确保地表结构的稳定性，避免过渡开采导致的不良地质灾害的发生。在具体的充填开采中，需要结合地质情况进行分析从而确定具体的充填开采形式。当前用于煤矿沉陷的充填技术中，常见的有注浆填充、尾砂胶结填充、石块胶结填充等[3]。对于每种充填技术的实施，需要结合开采要求，进行充填技术实施成本的分析和工艺流程的判断。只有确保充填开采技术符合煤矿开采要求，能够有效的避免安全事故的出现，才能确保煤矿开采的经济效益。

3 充填开采技术的应用现状

目前充填开采技术已经得到广泛的应用。但相对于金属矿开采而言，将其用于煤矿开采中的频率还不是太高。这是因为煤矿所处的地形一般呈现岩层状，一旦遭到人为的挖掘和干扰，很容易出现塌陷和不同程度的下沉[4]。所以，煤矿开采中进行充填开采技术的应用更加复杂。但尾砂充填和注浆充填已经在煤矿沉陷控制方面取得了较好的成果。所以，我国相关的煤矿开采部门也逐渐的重视了此项技术的研究，在充分的吸取国外先进充填开采技术的基础上，优化了技术实施细则，将煤矿开采对地质结构的破坏进一步降低。根据相关数据统计，我国还有较多的煤炭资源有待开采，但这可能会降低可利用土地面积，同时对环境保护也非常不利。所以，在未来的煤矿充填开采技术的研究中，需要通过绿色开采理念的指引，加强对技术实施的工艺改善，在确保煤炭资源高效开采的同时，能够从绿色生态角度进行更好的地质环境保护。

4 煤矿开采中常见的几种充填开采技术应用分析

4.1 注浆充填开采技术应用

注浆填充一方面是针对煤矿开采的条带冒落区，当这个区域承载力降低后，处在上方的岩层荷载会向煤岩柱发生转移，从而会导致煤岩柱的变形而引起地表塌陷。通过钻孔对冒落区进行注浆并填充碎石，可以提升冒落区的荷载能力，降低煤柱的变形，从而起到塌陷避免作用。另一方面针对沉陷区域的覆岩离层分区，[2]通过向移动的岩层地带钻孔注浆，可以对覆岩形成结构支撑，降低其运行速度，从而避免地表运动可能导致的沉陷。在注浆技术的实施中，需要对覆岩的离层位置和量变进行准确的掌握，同时要做好对离层的动态结构分析，选择合适的时间进行注浆填充。

4.2 利用块石胶结来进行开采充填

块石胶结是充分的利用废弃的石头来做填充原料，其不会用较多的水泥，且能够取得较为可靠的填充效果。这项技术实施较为简便可行，能够达到较为可靠的填充强度。该填充技术对煤矿开产中产生较多的废石区域进行沉陷填充是非常有效的。它利用井内产生的石块与胶水的充分结合，生成填充骨料。将骨料与适当的水泥进行结合，能够形成快速的凝结块，具有较为牢固的填充效果[3]。石块胶结除了起到填充作用外，还能够提升路面的牢固性，避免塌陷。块石胶结的开采填充技术具有较为可靠的成本节约和填充效果，已经在国内煤矿开采中得到了较为广泛的认可，它在保障煤矿开采企业的经济效益方面起到了积极的作用。

4.3 全尾砂的充填开采技术应用

这种技术主要是针对尾砂的处理应用，可以充分的将尾砂进行有效的填充。尾砂的胶结充填技术实施主要分两个步骤：先进行真空过滤再做尾砂脱水处理，这样来确保尾砂的浆液浓度保持在70%以上。再通过固定比例的水、水泥及尾砂充分均匀搅拌，直到浆液呈现了胶质状后，将其运输到需要填充的场地进行对应的塌陷区域填充。全尾砂式的充填开采技术目前尚处于研究阶段，技术实施所用材料虽然已经较为稳定，但是对填充后的岩层性能方面还需要进一步的研究确认。这项技术实施需要很多工艺综合，特别是尾砂的脱水处理，可能会不利于施工成本的控制。所以，其技术应用前提是对脱水工艺再做进一步的优化，将其成本能够有效的降低。

总而言之，充填开采能够有效的保护煤矿开采区域的地质。就当前使用比较广泛的各种矿井填充技术应用来看，各有优势，必须结合不同的煤矿类型进行技术的应用分析，同时在技术实施之前做好完全的方案规划。通过降低填充成本和提升填充质量，确保煤矿开采区域具有更加稳定的生态地质系统。