对煤矿井下充填式开采技术的思考

王双银

摘 要：资源开发地区社会稳定的一个突出问题是地企矛盾，主要原因是煤炭开采引发地表塌陷、水土流失、道路断裂、基础设施和房屋破损，矿区百姓的生活、生计、生产受到严重影响，而往往矿方一次货币补偿难以解决长远民生问题。随着国家能源需求的不断增加，采空塌陷区也将不断增加，将会有更多的群众生产生活受到影响。因此，煤矿推行充填式开采技术，已经成为关系国计民生的大事，成为建设生态文明、推动科学发展的当务之急。

关键词：煤矿；充填式；开采技术

所谓“充填式”采煤，是指将粉煤灰、风积沙等硅质材料配以速凝剂、固化剂和膨胀剂等辅料，按照一定比例制成高水膨胀材料作为充填物，通过地面钻孔，输送管路从地面充填站输入井下，从而实现以填充材料换取煤炭达到突破开采禁区的采煤方式。这种技术突破村庄下等建筑物、水体、道路、铁路下，这些采煤禁区内有煤也能开采。此项采煤方式具有运行成本低，煤炭回收率高、地表无明显沉降等诸多优势。

1 充填式开采技术的意义重大

近年来，煤矿井下充填式开采技术在全国一些煤矿得到了研究和应用。充填式开采技术一般采用膏体充填、高水充填、煤矸石充填三种开采工艺，能有效减少对土地、水资源、生态环境的破坏，提高资源的回收率。该技术对解决我国煤矿开采与环境保护、煤矿开采与城市发展、煤矿开采与水资源保护、老矿区资源枯竭等问题具有一定的现实意义。据调查，采用传统的“条带柱式”回采工艺，一些现有老矿可开采储量特别低。尤其是遇到大型建筑群、水体和铁路下（简称“三下”）的情况，煤矿开采受到限制。而充填式开采技术则突破这一瓶颈在禁区采煤。从而实现地下与地面相安无事。实施充填开采，有效增加了我国老矿区煤矿可采资源量，有利于安全采出剩余煤炭资源，提高煤炭资源回收率，同时，有效地控制了地表移动变形，缓解了地表水系和地下水资源的破坏、煤矸石占压耕地。结合我国一些充填式开采的实践经验，文章对适合充填材料、充填技术等进行进一步研究、试验，因地制宜地探索煤矿井下充填开采模式，并积极推动成熟的煤矿先行开展井下充填开采试验试点，为促进煤炭资源绿色开采，实现矿区和谐发展打好基础。

目前，随着国家提出的“节能减排、绿色开采”等规定的不断深入，该项技术在全国的发展已基本成熟，特别是东区各矿井的可供开采储量日趋减少，形势迫在眉睫。因此，推广应用“三下”压煤充填式开采技术是大势所趋，势在必行。

2 保证安全前提下，从细全面考虑

推行充填式开采，要做到未雨绸缪，在保证安全的前提下，以最快的速度，最小的工作量完成试点工作。“三下”压煤充填式开采技术是一项新技术、新事物，投资大，加之矿井系统、环节复杂，具体实施起来难度大，需要技术支撑，在方式、方法、工艺等方面都需要从细全面考虑。综合机械化固体充填采煤技术，与传统采煤技术最大的区别在于运用“开采十充填”的开采方式，在采煤的同时利用矸石、粉煤灰等废料对采空区进行填充，实现了防火、防水、防瓦斯、防冲击地压，延长矿井寿命的“四防一保一延长”煤炭开采新技术。综合机械化固体充填采煤技术，是将地面矸石与粉煤灰以合适的比例混合后，通过投料系统和井下运输系统运至工作面，再通过充填开采运输机充填到采空区，由夯实机进行夯实，置换出煤炭资源，达到解放建筑物下压煤并控制覆岩运动及地表沉陷的效果。实施综合机械化充填开采是一项科学、系统、先进的开采技术，是煤炭开采方式的一个创举。同时实现了防火、防水、防瓦斯、防矿压，保护了环境，延长了矿井寿命。但是，任何技术需要一定的资金、物资、硬件设备、本矿现状等因素做好充分保障，否则，仅为产量忽视安全的充填式，也就不可避免工作中或后期出现安全事故。据统计，全国煤矿95%为井工矿，地质条件复杂、灾害种类繁多。随着开采深度的增加，矿井瓦斯、水、火、矿压、地温等灾害日趋严重。研发适应煤矿生产条件变化的充填开采技术，强化煤矿安全生产的科技保障能力尤为重要。

3 充填式开采技术要因矿制宜

在实施充填式开采技术之前，要对煤矿整体性情况深入调查，并对充填式开采技术和现状做一全面的了解，无论是离层注浆减缓地表下沉采煤法、膏体充填法，或是矸石粉煤灰充填法，都有其优缺点，没有绝对占优势的万能方法，不能一概而论。由于各个煤矿情况不同，因此，在实施充填式开采技术前就是要找出最适合的开采方法。对于费用问题，可进行比较；适用性问题，各矿井实际情况有所不同，但采用的支架必须用充填型；既可以使废矸石得到处理，又能达到保护环境的目的。譬如，晋煤集团长平公司从技术环节入手，将“充填式”采煤的工艺研究及实验作为重点工程之一，大力开展项目的技术攻关。并成立“充填式”开采领导组、组织技术人员开展专业例会、与河南理工大学签订合同获取技术支持等措施，在完善理论的同时，该矿还积极开展实践活动，率先在非“三下”区域进行压煤开采试验，对试验期间各项数据进行收集、汇总，对发现的问题及时分析整理，组织地测等部门专业技术人员对在采掘活动前和采掘过程中的地表和建筑物移动变形情况进行监测，研究地下开采对地面地质水文等情况影响，为“充填式”开采试验提供科学准确的科研数据。在一系列前期试验后，王台铺煤矿“充填式”采煤联合试运行取得圆满成功后，才正式进行充填生产。充填式采煤工艺的应用将使王台铺矿井服务期限大大延长。充填式采煤作为解决煤炭资源的枯竭与经济发展的矛盾的重要途径，在回收宝贵煤炭资源的同时，也为该集团公司带来非常可观的经济效益。

4 完善煤矿充填的相应法规和政策

考虑我国能源需求对煤炭依赖度较高的实际，全面实施充填开采尚不可行，但对环境脆弱区、耕地保护区、人口集中区等重点区域，道路、水体、重要建筑物等，应通过立法保证推广运用这一技术。同时，应制定科学合理的税费优惠政策，从煤炭的采出、运输、销售、加工整个生产系统、链条环节分担煤矿采用充填技术所增加的生产成本、社会责任。国家已制定了矿区开发的环境治理规划，但主要强调的是破坏后的治理。为避免走先破坏后治理老路，国家应根据煤炭资源分布，尽快研究制定煤矿充填开采技术适用区总体规划，协调区域之间的关系，确定一些矿区作为国家一段时期内进行重点扶持的示范区。建议国家应立法推行煤矿充填开采，改善矿区生态民生。这一点，2012年5月，《山西省煤矿现代化矿井标准》晋煤规发（2012）500号出台无疑成为省级政策的典范。唯一不足的，就是沒有将充填式开采技术纳入必定推行的标准来实施，其政策导向存在宽泛化。对充填式开采技术的推进无具体举措来保障。

参考文献

[1]张文涛，陆庆刚，张睿，等.超高水材料阻隔式充填开采技术[J].煤矿安全，2013（03）.

[2]张军.山西省煤矿充填式开采与矿区生态修复[J].能源与节能，2014（02）.

[3]刘建功，赵庆彪.综合机械化充填采煤[J].煤炭学报，2010（09）.