对我国煤矿充填开采技术的现状及发展方向的探究

王强

摘 要：随着国家对煤矿企业安全开采技术和保护矿区环境的要求不断提高，也促使了采煤技术的不断创新。由于充填开采技术是一项具有很多优势的采煤技术，所以被广泛应用于煤矿开采工作。本文主要对煤矿充填开采技术的现状和发展方向进行了分析，希望能促进我国充填开采技术的发展。

关键词：煤矿企业；充填开采技术；现状；发展方向

随着我国工业化进程的不断加快，煤炭作为生产中主要的工业原料，必然直接对煤矿开采充填技术提出了更高的要求。据相关数据分析，目前，我国很多矿区建筑下压煤占据矿区开采煤的40%以上，严重制约着煤矿的生产和可持续性发展。充填技术是解决资源枯竭与经济发展之间矛盾的主要途径之一，对整个煤矿开采工作发挥着重要的作用。现代充填采矿技术具有“高采出率、环境好、高安全性”的基本特征，是一种新的绿色采矿技术，也是21世纪采矿技术的重要发展方向。

一、煤矿开采充填技术发展现状

（一）充填开采技术

充填采煤法是指用充填材料充填采煤工作面采空区的岩层控制方法。该方法具有缓和工作面支撑压力所产生的矿压、改善采场和巷道维护状况等优势，可以有效地减少地表变形，提高采出率，保护地面水体及矿区周围环境不被破坏。煤矿充填开采技术经历了以下几个发展阶段：上世纪50年代以前，煤矿企业所使用的填充材料均为废石，所使用的开采工艺均为干式充填工艺；20世纪60年代开始应用水砂式填充工艺；20世纪60-70年代，开始应用尾砂胶结填充技术；20世纪80-90年代，主要应用的是高浓度充填技术、膏体充填技术等新进技术；21世纪，煤矿企业又研究出了密实性高、流动性好、含水量高的超高水填充技术。

（二）现代煤矿常用充填技术

1、注浆胶结充填技术。（1）采空区高浓度浆液填充技术。采空区高浓度浆液填充技术是将膏状的高固低水浆液在地面制备后，用管道输送到井下工作面。然后在工作面推进的过程中，同时填充采空区。利用冒落带特性，在采空区冒落矸石之间的空隙在被压实之前，在离层内注入高浓度浆液。这样可以在有限的时间内，有利于充填材料与冒落矸石形成固化体，进而起到减缓地表变形的作用。（2）离层带注浆技术。离层带注浆技术的原理是在一定的地质条件下，当煤矿开采空间达到一定的尺寸之后，会在采空区上覆岩层中断裂带与弯曲带的结合部一定范围内岩层会出现离层。然后施工人员再通过地面的钻孔，将粉煤灰填充到离层中，以促进岩体中支撑结构的形成，可以达到有效控制地表下沉的作用。

2、膏体充填技术。早在上世纪50年代，人们就开始对膏体充填开采填充技术进行了相关探索。之前的水砂填充开采技术虽然展现出了良好的开采效果，但是由于投入成本较多及施工工艺也比较复杂，没能得到在煤矿开采工作中大范围的推广。膏体充填技术具有高采出率、环保、高安全性、管道运输、材料选择广泛等优点，被广泛应用于煤矿开采工作中。此外，膏体充填技术还能有效解决水砂填充开采技术的泌水问题。

3、超高水材料充填技术。超高水材料充填技术采用由中国矿业大学研制的ZKD型高水速凝充填材料，该材料是由由A、B料和A-A、B-B添加剂构成。由于ZKD型高水速凝充填材料的掺水性较高，可以大大减少固体粉料的用量。其基本工作工艺流程就是通过制作高水速凝充填材料，将材料送至泵，然后由泵送进行充填。这种技术还可以有利于随时监控充填情况。

二、煤矿开采技术中遇到的问题

煤矿开采技术可以有效的对研发的开采技术进行实测，以此来判断该项新技术的安全与合理性。目前，在全球经济一体化的大趋势之下，人们对煤炭资源需求量越来越大，导致煤矿开采技术与信息技术之间发展程度有较大差距，进而给煤矿企业开采带来了很多问题。第一，水资源遭到破坏。我国是世界上淡水资源严重缺乏的国家之一，如果煤矿开采企业不对水资源进行保护，长此以往下去必然会影响水资源的再循环；第二，瓦斯处理系统不完善。在煤矿开采过程中，瓦斯的处理是否得当，直接影响着整个煤矿企业开采的安全。除此之外，瓦斯处理不当还会破坏臭氧层，加剧温室效应。

三、我国煤矿充填开采技术的发展趋势

随着我国煤矿企业开采技术的发展，其发展趋势逐渐向高集约化、智能自动化和可持续化方向发展。高集约化是指采矿企业通过采用大量先进的煤矿开采技术及电气设备，将信息技术广泛应用于实际的开采工程中。充填开采技术的高集约化不仅可以提高开采的效率，还会极大地降低施工人员的安全事故的发生，进而提高企业的经济效益；智能自动化是指企业只有广泛采用自动化和智能化的设备才能提升整个采矿开采技术的水平。近几年随着科学技术的发展，已经实现了对煤矿开采过程的自动化监控；可持续化是指煤矿企业在开采过程中要注意对矿区周围环境的保护，以实现企业和环境的可持续化发展。为了保证企业和环境的可持续发展，我国相继出台了一些法律法规，为企业和环境的可持续化发展提供了重要保障。

四、结语

综上所述，煤礦开采的需求直接对煤矿开采充填技术提出了更高要求，充填技术的应用有效提高了中国煤矿的产量，充填技术对于煤矿开采工作发挥着至关重要的作用。煤矿施工技术人员应该根据充填开采技术的发展现状，制定完善的效果评价指标，在保证开采工作安全进行的基础上，贯彻落实科学发展观，以实现煤矿开采技术向绿色化开采技术发展。

参考文献：

[1]吴占.煤矿充填开采技术研究与发展[J].能源与节能，2017，02：189-190.

[2]杨鹏飞.煤矿充填开采技术及其发展[J].山东工业技术，2016，18：90.endprint