控制煤矿开采沉陷的部分充填开采技术研究

史开凯

(贵州省纳雍县能源局，贵州 纳雍 553300)

由于长时间以来，社会生产对煤炭资源的需求持续增高，致使煤矿开采技术手段也取得了较大的进展。但当面临较为复杂的矿区环境时，开采过程中还会面临诸多风险与问题，常见表现为地表沉陷。此类问题的产生，不仅会增加煤矿开采成本，还会影响周边的生态环境。因此，有必要针对控制煤矿开采沉陷的技术措施展开研究，现围绕充填开采技术的应用做如下分析。

一、煤矿开采沉陷的负面影响

分析以往所发生的矿区沉陷问题来看，其对煤矿开采所带来的负面影响主要表现在以下几个方面：首先，会对地质结构稳定性构成影响。开采过程中如发生地表沉陷问题，则会严重威胁地质结构，致使区域范围内的地表建筑物结构出现严重的变形或者沉降问题；其次，会影响煤矿开采的安全系数，对于深层煤矿开采工作来说，一般需要开采人员进入地下作业，如果矿区地表结构不稳，出现沉陷问题，则会对相应作业人员的人身安全构成威胁；再次，可能威胁周边生态环境。矿区地表沉陷的情况下，也会对周边的土体结构构成影响，致使植被被大量破坏，严重影响生态系统平衡；最后，在发生沉陷问题时，为了保障煤矿开采量以及煤矿开采安全，需要投入更多的成本用于维护矿区结构稳定，致使煤矿开采成本大幅度提升，对煤炭生产效益造成影响[1]。

二、充填开采技术的应用机理

充填开采技术实际上就是借助相应的浆液和充填材料对矿区中的采空部位进行充填处理，达成矿区结构稳定的目的。在不断的实践与应用中，衍生了多种充填材料，进行矿区开采时，可根据矿区分布状况以及沉陷表现选择特定的充填材料。大体上可将充填材料分为膏体型和胶结型两种。为了保障矿区开采的安全性，控制开采沉陷问题，需要配合煤矿开采工作，对其采空区域进行及时充填。对于采空区域进行填充时，高浓度的胶体材料可被作为首选材料。对于矿区结构不稳定的状况可适当添加碎石进行填充，以达成稳固矿区的目标。进入煤层开挖的阶段，需采用大浓度的浆液对既有的空洞进行填充，从根本上保证开采安全。

三、控制煤矿开采沉陷问题的常见充填开采技术

（一）膏体充填技术

膏体填充技术主要适用于条带采空区，指的是在矿区顶板冒落之前，利用膏体对采空区域进行填充的一项技术措施。该项技术的应用，可保障地表结构的稳定性，控制地表沉陷的几率。在实际应用中，可根据矿区规模以及矿区环境选择短臂条带充填模式或者长臂条带充填模式。其中的短臂条带充填模式是指，完成部分工作面的开采工作之后，进行下一工作面的开采，并对其中间部分进行填充的间隔填充操作。而长臂条带充填模式是指，在完成整个工作面的开采工作后，建立起一个长臂条带，依次进行充填操作，且应对充填条带的间隔进行合理控制，使其能够真正起到稳固矿区结构的作用[2]。

（二）注浆充填技术

注浆填充技术是煤矿开采过程中的常用填充手段，一般较为适用于覆岩离藏层分区和条带开采冒落区。现就其在两种矿区结构中的充填技术手段进行分别探讨：

1.适用于覆岩离层分区的注浆充填技术

将其应用于覆岩离层分区中，需要借助钻孔机械在特定的区域内钻出孔洞进行注浆处理，使特定浓度的浆液充满离层空洞，当浆液凝固后便可起到良好的支撑作用，保障覆岩层结构的稳定性。除此之外，进行注浆充填后，覆岩的移动速度也可得到有效控制，可有效抑制开采沉陷问题的产生，对于稳定地表结构具有积极作用。为了达成良好的注浆填充效果，要求相关人员应对覆岩离层的位置与离层量等相关参数进行综合考虑后，找出其变化规律，以此来科学设计注浆充填方案，以实现对关键层断裂问题的科学处理，使之后的开采作业能够得以顺利开展。

2.适用于条带开采冒落区的注浆充填技术

在针对煤矿条带区域进行开采时，由于其内部煤矿资源被采空将形成冒落区。此时，如果其自身的承载能力不足，其荷载压力便会转移到预留的煤柱上，致使煤柱发生变形反应。此类问题将直接反馈到煤矿区域的地表位置，出现地表沉陷问题。为有效避免此类问题，在对条带区域进行开采时，需配合应用注浆填充技术，即在条带区域煤矿开采的同时进行注浆操作，利用注浆来承载部分荷载压力，减轻煤柱的负荷，使该区域的结构稳定性得到保障，预防地表沉陷问题。

结束语：矿区地表沉陷问题的产生不仅关系到作业安全，生产成本，还会对周边的生态环境造成一定影响，致使难以实现绿色开采。基于此类问题，建议合理应用充填开采技术，通过对充填材料的合理选择，充填技术措施的合理应用，对采空区域进行填充处理，保障矿区结构稳定性，从根本上降低地表沉陷问题的发生率，使煤矿开采成本得以有效控制，煤矿开采安全得到有效保障，促进煤矿事业的健康稳定发展。