充填采煤技术在煤层开采中的技术要点

发表时间:2020/8/12   来源:《电力设备》2020年第10期   作者:张帅1 吕吉泉2
[导读] 摘要:社会正处于经济快速发展的阶段,经济市场越来越繁荣,而在众多的行业之中,煤矿在经济市场的发展中占有着很大的比重。
        (1山西兰花科技创业股份有限公司唐安煤矿分公司  山西高平  048407;2 山西兰花朔州分公司  山西朔州  036800)
        摘要:社会正处于经济快速发展的阶段,经济市场越来越繁荣,而在众多的行业之中,煤矿在经济市场的发展中占有着很大的比重。但是,虽说采煤业为经济的增长提供了很大的助力,却也还是存在着问题,许多地方的煤矿企业在生产的过程中都存在着滥开滥采的现象,这就导致了煤矿地区结构分配的不平衡。为了实现绿色可持续发展的目标,煤炭企业的资源问题必需加以改善,煤矿企业要对矿区周边煤炭、地下水、煤层瓦斯以及砂砾等物提高其利用效率,关注充填采煤技术的应用。
        关键词:充填采煤技术;煤层开采;技术要点
        引言
        在我国国民经济快速发展的同时,对资源消耗越来越大,而现阶段我国能源结构中煤炭资源有着举足轻重的地位,占全部能源消耗的比例高达2/3。我国煤矿除少量分布于水域及森林下方无人区域外,绝大部分都分布在城市或农村等人口较为集中的区域,其占比约80%。而煤矿开采的同时,常常都会伴随着各种地质状况的变化,从而会造成煤矿周边生态环境与资源的破坏,并最终对周边人类的生存与正常生产造成严重负面效应,同时造成巨大的经济损耗。因此如何降低煤矿开采活动对煤矿区域原始自然环境以及居民生活的影响程度,具有十分重大的意义,有利于极大地提升我国煤矿开采技术水平与全体居民的生活水平。
        1充填采煤技术概况
        充填开采技术在煤矿中的应用受到采煤和充填能力、充填材料供需以及充填成本与采矿效益等方面的影响。首先在采煤和充填能力上,两者的生产能力要能够保持均衡,充填采煤时,采矿与充填之间相互制约,连续采矿需要端充填,两个作业环节共同形成的回填作业循环保证煤矿的可持续开采,但是当前的采煤与充填之间不够均衡,煤炭开采普遍采用机械化作业,开采效率高,煤炭开采量大,而充填技术却无法适应高效高产的采煤技术。在充填材料上,煤矿开采产生的废料较少,这就导致充填材料无法满足采空区的要求。在充填成本与采矿效益上,充填开采能够最大限度地开采煤炭资源,提高经济利润,同时保证了生产的安全性,但充填开采需要专门的充填设备和工序,这就增加了矿山的成本,而充填的成本的增加在一定程度上也影响了矿区经济效益的增加,无法与采矿效益保持均衡是当前充填技术有效应用的主要原因。
        2充填采煤技术在煤层开采中的技术要点
        2.1膏体充填采煤技术要点
        在充填采矿工程中,特别是金属采矿工程中,采用率比较高的技术是膏体充填采矿技术。膏体充填采煤技术的核心就是向煤矿矿井附近需要充填的地面进行牙膏状浆体充填。用于充填的牙膏状浆体是根据相应的配比,就近将粉煤灰、煤矸石、河砂、城市固体废弃垃圾等加工、脱水处理而成的充填物。充填作业时借助重力加压或者高压充填泵让浆体通过管道输送到矿井充填作业区,最后根据地形、工程进度情况采取相应的充填方案,完成充填工作。但采煤工序与膏体充填采煤技术在同一个工作面作业,在充填体构筑方面也区别于金属矿山,因此膏体充填采煤技术会有所不同,例如隔离支架主要用专门的充填膏体,充填作业的充填材料也必须达到相应的强度性能水平,要求其能够在一定时间后发挥承载作用,确保采煤作业能够完整进行。劣质低质等固体废物是煤矿膏体充填采煤技术所选用的原料主题,原料品质相差较多,质量不稳定,会影响到充填的效果。膏体充填采煤技术具有充填体强度大、料浆流动性高以及充填密实度大的优势,能够有效减少采矿区四周地表下沉以及岩层移动的情况,比较适用于采空区充填。不过相关数据显示,膏体充填工程初期投成本比较高,投入资金能达到3000万元,如此一来,煤矿吨煤充填成本就会相对比较大,进而该项技术在煤炭开采中的采用率不高。
        2.2高水材料填充技术要点
        该项技术通常应用在巷旁的采空区、充填支护、阻燃等。

该项技术在应用过程中具有以下几点特点和要求:
        第一,填充体的含水量较高,在应用高水材料填充过程中,填充体的含水量通常要保持在85%左右,并且相对应的固体与材料比例范围要保持在(3:1)~(2:1)。
        第二,泵送性能优异,在两种材料混合前,通常不会产生凝固问题,也不会产生沉淀,从而提高了填充质量。
        第三,填充体的凝固速度非常快,在将高水材料中的两种浆液混合应用之后,可以在5min时间内完成初凝,最长时间也不会超过30min。
        第四,填充具有非常强的恒阻性和强度,在整个过程中不会产生对人体和环境有害的物质。同时在实际应用过程中,填充工作非常的简单便捷。
        在高水材料填充实际应用中,需要对两种粉料进行搅拌,并保持一定的搅拌时间,形成均匀的浆液,之后对浆液进行充分混合,利用传输机将混合调料传输到填充巷内。在此需要注意一点,在高水材料运输过程和储存过程中,必须要加强防潮工作,保持材料的干燥性,如果出现受潮情况,需要重新配比、调整。在混合过程中,将不同材料放入到混合器当中,不能采用分开混合形式,并加强混合时间控制,不得少于5min。同时,在施工过程中,为了能够保障高水材料填充的连续性,可以让多个搅拌机交替施工,从而完成相应的搅拌工作。在应用中,需要保证水灰比不变,根据厂家的制定标准进行配料搭配。
        2.3煤矸石充填采煤技术要点
        在煤矿的开采过程中,矿井周边的建筑物底下以及大巷内部的留设煤柱资源都产生了大量的浪费,这就导致了煤矸石的大量增加,这些煤矸石以及其他固体废弃物通过风力、重力等动力因素的影响被输送到矿井的采空区,进行采煤区的填充。煤矸石充填采煤技术有着不同的种类,种类的不同主要依据煤矸石的动力来源进行划分,其中包括人工充填、自溜充填、风力充填、普通机械化充填以及综合机械化充填等种类。在这其中人工充填的充填效率比较低,需要的人力成本也比较高,因此在具体的煤矿充填过程中人工充填的使用频率很低。风力充填以及自溜充填技术的动力来源于自然的因素,这些因素受自然方面的影响较大,动力并不稳定,所以这一充填技术的使用有很大的限制性,一些条件优越的煤矿区才会选择这种充填技术。普通机械化充填技术的实施需要对煤矿采空区的实际情况进行判断,而且还需要使用专门的技术设备来完成充填工作,这种充填技术的成本较低,主要在矿井下形成的煤矸石的基础上进行,具体的操作过程也比较简单,所以这一充填技术获得了更为广泛的应用。煤矸石充填采煤技术能够对煤矿采空沉陷区进行有效地控制,在最大的程度上完成煤炭资源的回收,同时还能够保护土地资源,将煤矸石进行废物利用,符合可持续发展的要求。
        结语
        充填采煤技术这是一种比较环保的煤矿开采技术,煤矿领域通过合理的利用充填采煤技术能够实现能源与环境之间的协调发展,与此同时也能够有效解决煤矿开采过程中形成的采空区对建筑物、铁路、水体等各种资源造成严重威胁,在煤矿行业未来的发展过程中,充填采煤技术作为一种绿色开采技术必然会得到更加广泛的应用,也将为整个煤矿行业的可持续发展贡献出更大的作用。
        参考文献:
        [1]程恳.充填采煤技术在煤层开采中的技术要点研究[J].内蒙古煤炭经济,2014,(3):12.
        [2]黄磊.充填采煤技术在煤层开采中的技术要点[J].企业文化(下旬刊),2017,(3):213.
        [3]齐志强.充填采煤技术在煤层开采中的技术要点[J].内蒙古煤炭经济,2014,(2):198,201.
        [4]赵晋强.采煤技术在煤层开采中的技术要点分析[J].山西煤炭管理干部学院学报,2012,25(04):65-66+71.
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