浅谈现代煤矿采矿理念与充填采矿

刘廷成

摘 要：科学技术的进步推动了现代煤矿行业的发展。为了在采矿过程中实现科学开采与环境保护的结合、保证矿区周围的生态环境，就必须更新采矿理念、应用新的采矿方法。从传统采矿理念入手，分析了传统采矿中存在的问题和现代采矿中的填充采矿方法，以期为进一步优化采矿方法，实现煤矿的现代化开采提供参考。

关键词：煤炭；填充物；环境保护；矿区

中图分类号：TD853.34 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.05.093

在我国，大多数煤矿已开采了50年以上。在以往的开采过程中，大多数采用传统的开采技术，随着开采深度的增加，开采难度不断加大，开采环境已由传统的表面开采转化为高应力作用下的深度开采，这对开采技术、开采安全和开采成本等提出了更高的要求。随着开采深度的增加，开采对周围水资源、环境、居民和重要设施等的影响更大，破坏程度更深。因此，如何在矿业开采中实现安全、和谐和经济开采是当前社会重点关注的问题。本文以此为背景，对现代煤矿的采矿理念和填充采矿进行了简单分析。

1 传统采矿理念中存在的问题

在传统的煤矿开采中，大多数采用开采后自然垮落法管理采空区，即煤炭开采后，煤层顶板靠自然随机垮塌，根据岩石的松散系数自然充填采空区，直至裂隙到达地表，但这样会导致地表受到直接影响，进而引起开采区域地表水向采空区渗透，同时，地下水系也会受到破坏，造成地表土地无法正常耕作、地面建筑和设施受损、城市大面积建筑受到威胁等。因此，传统开采已给社会带来较多的遗留问题，开采出的生物质矿渣对地面环境业造成了非常大的影响，甚至存在矿渣堆积引发爆炸和泥石流等重大安全事故的现象。

1.1 煤炭资源浪费严重

人均自然资源严重不足一直是影响我国社会生产能力的重要因素。我国是一个多煤少油的国家，已探明的煤炭储量占世界煤炭储量的33.8%，可采量位居第二，产量位居世界第一，出口量仅次于澳大利亚。我国煤炭1 000 m以上保有储量约为1.0×1012 t，其中，探明可采储量为1.145×1011 t。按目前的生产和消费水平看，可开采使用100年。从资源的分布统计情况看，我国的煤炭资源分布极为不均，呈现出南少北多的分布格局。同时，我国的人口基数庞大，虽然资源总量较多，但与巨大的社会需求相比，人均资源占有量并不乐观。煤炭属于不可再生资源，由于开采技术的原因，煤炭资源浪费较严重，资源丰富、赋存较好的矿区丢弃不开采的煤层比南方一些矿区开采煤层还多的情况时有发生。

1.2 煤炭开采成本较高，安全事故频发

特别是在我国南方一些矿区，由于煤层赋存较差，开采成本居高不下，开采安全风险特别大，受水、火、瓦斯、顶板和煤尘等五大灾害威胁特别严重，安全事故频发。

1.3 开采后矿区地表塌陷严重

资料表明，我国因矿物开采而造成的地表塌陷面积已达到1.8×105 km2，且呈快速发展趋势。因矿物开采而出现塌陷的地表，其利用价值会逐年下降，且难以在短时间内恢复，并会对自然生态环境产生不利影响，最终引发一系列的社会问题。

煤炭开采后的地表塌陷与开采技术密切相关。具体而言，与开采煤层的厚度、倾角、开采后采空区的处理方式有直接联系。

2 现代采矿理念和充填采矿方法

2.1 特点

随着开采技术的不断提高，社会对开采给矿区带来的相关问题越来越关注。在可持续发展的前提下，对采矿理念和填充采矿方法进行研究和应用已经提高到与煤矿企业是否能继续生存和发展相关联的高度。因此，应制订科学、合理和对环境影响最小的现代化开采模式，其特点主要表现在以下2方面。

2.1.1 缓解地表下沉，改善生态环境

在煤炭开采的过程中，使用填充技术能对开采后的采空区进行充填，保证被开采区域的煤层顶板不被破坏，区域岩层的结构不发生较大的改变，从而有效阻止地表发生大范围的裂隙和位移。同时，能够降低地压的释放速度，降低地压差异性对地表的影响，最终实现科学开采，减少煤炭开采对地表造成的影响，达到改善矿区生态环境的目的。

2.1.2 充分利用矿渣，降低环境污染

随着填充技术在我国的应用范围进一步拓展，填充法在环境保护中发挥着重要的作用，且根据不同的环境管理要求，实现了多样化的环境管理。在采用充填技术时，可充分利用煤矿井下掘进的矿渣作为充填物充填采空区，这样可以实现矿渣的直接再利用，并减少地面排渣带来的一系列问题，达到节约成本和环保的双赢目标。

2.2 实施措施

2.2.1 以人为本，构建和谐矿区

在煤矿开采中，要树立保护环境的理念。矿井的服务年限一般为几十年，如果对开采后的煤矿处理不当，则会给矿区带来毁灭性的灾难。因此，必须树立环境保护意识，保护我们赖以生存的地球。

在煤矿开采中，要树立“以人为本、构建和谐矿区”的理念。煤矿的矿区面积大，在矿区生活的人口较多，开采后会带来诸多的问题。因此，必须全面、综合地考虑开采后的治理方案。

2.2.2 从技术层面消除开采带来的影响

在煤矿开采中，要充分利用现代开采技术，综合煤炭开采、环境保护、安全效益与矿区稳定等多方面要求，科学处理煤炭开采过程中可能出现地质灾害、水土流失和环境恶化等问题。

充填采矿在我国煤炭开采中所占的比例较小，但随着现代环境保护要求的提出，该方法的推广将越来越重要。采用该技术可对开采后的采空区用替代物质充填，从技术层面消除煤炭开采后对煤层附近岩石层位的破坏，从而减少地面采动影响造成的经济损失。矿渣可当作充填物，也可将矿渣处理成定性产品，从而利用该产品对采空区进行有效支护。

2.3 发展方向

从国际上的煤炭开采技术看，采矿理念和充填技术有可能发生颠覆性的变化。从采矿的角度看，煤炭是一种资源，且是一种主要能源，不一定都要用传统的采煤方法开采和利用，应考虑从地面直接打钻孔至煤层，并对煤炭进行气化或采用其他方式转变再抽出，这样可大大减少煤炭开采中的安全问题。然而，无论采用哪种方式开采，都要对开采后的采空区进行充填。因此，充填技术在今后的煤炭开采中有广阔的发展前景。对于充填技术的发展方向，主要在充填的新材料和新工艺上需要进一步研究，比如采用水充填或其他价廉充填物等；充填方式主要以地表直接充填为主要方向。

3 结束语

现代采矿理念和充填技术在现代采矿生产中的作用越来越明显，如何正确认识现代采矿理念和充填采矿技术已成为各大煤矿企业关注的重点。本文对现代采矿理念和充填采矿技术进行了简要分析。对于相关工作人员而言，在煤炭生产中必须充分认识到现代采矿理念对煤矿生产的积极作用，并将相关理念运用到实践中。只有这样，才能为煤矿企业提供科学、有益的指导，从而获得可持续发展。

参考文献

[1]叶祥晖.现代采矿理念和充填采矿研究[J].中国新技术新产品（工程技术），2014（11）：90-91.

[2]张大鹏.试论现代采矿理念与充填采矿[J].科技论坛，2014，12（19）：129-130.

〔编辑：张思楠〕

Abstract： The progress of science and technology to promote the development of modern coal mining industry. In order to realize the combination of science， mining and environmental protection in the mining process to ensure the ecological environment around the mine， must renew the concept， application of new mining method of mining. Starting from the traditional mining concept， analyzed the filling mining method in mining problems existing in traditional and modern mining， in order to optimize the mining method， the realization of modernization of coal mining to provide reference.

Key words： coal； filler； environmental protection； mining area