浅析充填采矿技术在煤矿开采中的应用

王双喜

华晋焦煤沙曲矿

浅析充填采矿技术在煤矿开采中的应用

王双喜

华晋焦煤沙曲矿

工业化进程的加快带动了社会经济的发展，对于能源资源的需求量也在与日俱增，煤炭作为当前技术背景下一种重要的工业能源，其开采效率成为了人们普遍关注的问题。伴随着煤矿资源的逐渐枯竭，开采作业开始向着深部转移，在增加作业难度的同时，对于矿区的污染和影响也愈发严重。在这种情况下，应用充填采矿技术，能够对上述问题进行解决，提高煤矿开采的效率，保证作业安全。本文对充填采矿技术的分类和优势进行了分析，并就其在煤矿开采中的实际应用情况进行了研究和讨论。

煤矿工程；开采；充填采矿技术

随着经济的发展，我国矿产资源的消耗也进入高峰期，而采矿业又面临着地质灾害和生态环境的双重困境，为了解放“三下”开采﹑实现资源再利用的目标﹑达到环保的目的，充填采矿技术得到广泛应用。充填采矿技术与其他采矿方法相比，不但能提高矿石回采率﹑有效控制地表坍塌﹑保护环境，而且能增加采矿安全性。充填采矿技术通过不断改进，在充填料制备﹑输送﹑充填回采技术﹑充填材料开发等方面更加完善，加上充填采矿技术广泛应用井下无轨自行设备，已成为开采效率高且环保节能的采矿方法。

1 充填采矿技术的应用现状

目前，我国充填采矿技术在煤矿开采中应用存在着两个问题，一是资源不足，二是资源浪费，也可说当前我国充填采矿技术应用现状就是如此。另外，我国煤矿矿区的特点是多数埋藏于地下，并且属于地下深层矿，那么就需要深入地下进行开采，久而久之，地下或者山体就会被采空，如果不采取有效的应对措施，就会造成地表下陷，山体垮塌等等问题，使环境受到破坏。

煤矿开采会产生大量的工业三废，工业三废会严重破坏地表植被，给自然生态平衡带来巨大的威胁。充填采矿技术的正确利用，可以减少废气﹑废水﹑废渣的排放量，也可以防止地表变形造成的地面下陷。“采富保贫”是充填采矿技术的应用目的之一，将其应用到急倾斜矿体﹑缓倾斜矿体﹑分支复合矿体，或者其他某些结构复杂多变的矿体中，不仅可以减少对自然环境的损害，还可以提高矿品的质量和矿柱的回收率。除此之外，煤矿开采需要不断的挖掘山体岩层或地下岩层，会产生大量的废弃岩石，以及废渣，开采后，会留下大量尾款，以我国当前的技术是无法将这些物质回收再利用的，此时，就需要通过充填技术进行处理。

2 我国煤矿充填采矿技术分析

2.1 分段充填采矿技术

分段充填采矿技术是通过裸露地表分为若干个大的采场结构，矩形截面结构，从而减少了采场暴露面积，实现了采矿和充填在不稳定矿体的效果下。一场将分为几个高10m中间段，然后分段布置采场，开采和充填采场回采充填过程的操作，根据采矿作业的进度交叉﹑钻井﹑开采和灌装操作是在风洞中进行的，使用ct-500he电动铲运机出矿充填材料的运输和处理，形成踩空立即充填水泥，以推卸铲运机的屋顶。充填采矿技术，可实现采矿，走出矿井，在没有铁路机械化的同时进行三个作业的充填和充填。

2.2 干式充填法

干式充填法采用露天采石场所采碎石﹑露天矿剥离﹑地下矿采掘出来的废石作为充填材料，将其破碎后通过机器﹑风力或人工送到采空区充填。干式充填法将矿块分为矿房和矿柱，回采通常先采房﹑再采柱，矿房自下而上分层回采，充填时根据回采工作推进而充填并未创造继续上采的条件。干式充填法适用于价值高的矿石(矿体厚度不多于4m)﹑围岩不稳而矿石稳固的矿体﹑缺乏水源或水量过大的矿山﹑廉价干填充料等，干式充填法可分为：上向水平分层干式充填法﹑倾斜分层干式充填法和削壁充填采矿法。

2.3 上向分层充填技术

上向分层充填是干式充填的一种，主要是对矿体进行分层，然后按照从下到上的顺序逐层开采和充填，并且在充填过程中构筑放矿井﹑行人井以及排水井。上向分层充填技术中，矿块的布置形式包括沿走向和切走向两种，如果矿石和围岩的稳定性好，矿体厚度在15m以内，沿走向布置，反之则采用切走向布置。而如果矿体的厚度在50m以上，则需要沿矿体垂直方向，设置两排矿房，并在矿房间留出沿走向的纵向矿柱。

2.4 下向分层充填技术

下向分层充填技术适用于矿石和围岩稳固性较差的矿体，可以针对矿柱进行回采。在实际应用中，需要在矿块中设置行人天井﹑矿石溜井以及充填物运输井，通过溜井将开采得到的矿石运输到下部巷道中，充填料则通过上部巷道运到采空区。回采时，按照由上到下的顺序，回采与充填交叉进行。在进行分层时，应该采用水平分层或者倾斜10°－15°分层的方式，回采前先连通巷道﹑行人天井以及溜井，由切割巷道进行回采。从安全方面考虑，应该在每一层分层充填物的下方，设置胶结顶。

2.5 削壁充填采矿技术

削壁充填采矿法矿块多为川之路天井，由于矿体比较薄，所以不能留间柱(特殊情况可以留很小的间柱)，而是架设人工底柱(人工底柱为木梁底柱或混凝土底柱)。回采时先采矿石，后采岩石，落矿前现在充填物料上铺好垫层(可以铺胶皮带或者草袋子，铺钢板和15～20cm厚的混凝土)，将矿石用1m深的炮眼崩下来后，再通过人工或电耙出矿，然后崩落围岩并充填采空区，形成采矿作业人员可以工作的最小空间，如此循环作业，直到采完一个矿块为止。削壁充填法开采矿石时，矿石和围岩要分次崩落，根据矿脉倾角﹑矿岩稳固度等决定矿岩崩落先后顺序，在确定崩落围岩量时，应当在满足充填踩空区的条件下尽量使用场内废石当作充填料。

总之，就目前而言，充填采矿技术是煤矿企业提高回采率﹑保证生产安全同时实现绿色环保的一种有效采矿技术，将其应用到煤矿开采中，可以实现资源的重复利用，降低采矿活动对于周边环境的影响，也可以对采矿垃圾进行有效处理，应该得到技术人员的重视，做好深入研究，推动我国煤矿产业的绿色健康发展。

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