龙煤七台河矿业公司安全监察局 黑龙江七台河 154600
摘要：在能源紧张态势下，煤矿企业更注重煤炭开采效率的提升，而忽视了煤炭开采所伴随的严峻环境问题。为了实现绿色、无废开采，应当加大填充采矿技术应用，实现固体废弃资源的有效利用，避免因采矿造成的地表变形、坍塌等现象，确保煤矿开采的可持续性。下面将对填充采矿技术的特点、优势以及分类等展开详述。中国煤矿多是地下开采，开采过后很容易引发环境问题。随着经济的发展，社会各界对环境保护的要求越来越高。因此，必须要采取科学、合理的方式来解决煤矿开采引发的环境问题，充填采矿技术就是为了解决这种问题而产生的。简要阐述了煤矿开采中引发的环境问题，然后分析了充填采矿技术的基本原理以及优势，最后探讨了充填采矿技术的应用情况，以期为日后相关工作的开展提供借鉴。
关键词：煤矿开采；环境问题；充填采矿技术
引言
随着社会的不断进步，对能源的需求越来越大，而煤炭作为工业上常用的能源也备受瞩目，所以，对煤矿进行深部开采和绿色开采，成为了社会关注的焦点。要想实现这一要求，就需要采用充填采矿技术。这一技术改善了开采中出现的环境问题，提高了开采效率，保证了开采安全，对充填采矿技术的研究极为重要。
1.充填采矿技术应用原理
煤矿开采引起环境问题，主要是因为煤层开采后的岩层移动，而解决这一问题的关键就是控制岩层的运动。对于煤矿开采的矸石山问题，最有效和经济的方法是将矸石回填到采空区中。充填采矿技术是同时解决岩层运动和矸石山问题的有效方法。充填采矿技术起源于“三下”开采，即建筑物下采煤，是由波兰传入中国的。采用水砂作为充填物，波兰将建筑物下的煤炭资源全部开采出。这项技术在早些年并未受到重视，但随着中国对环境质量的要求越来越高，这项技术的优势逐渐被开发。充填采矿技术是在工作面回采后采用充填物充填采矿区，从而有效控制煤层开采引起的岩层移动，其实施的关键在于充填材料的成本控制。充填采空区后，可以有效控制岩层的运动，减轻地表的下沉。有关数据统计发现，采用水砂充填采矿技术后，地表下沉值可以降低70%，减轻了地表沉陷对地表一些建筑物的破坏。充填采空区，可以改变岩层的运动规律，使得导水裂隙带的高度大幅度降低甚至为零，这有助于实现保水开采。保水开采的实现有助于保护当地的生态，减轻对矿区地下水的污染。从长远情况来看，充填采矿技术有助于实现煤矿行业的可持续发展。在一些矿区，采用矸石进行充填开采，实现了矸石的零排放，满足了绿色采矿的基本要求
2.煤炭资源开采存在问题
2.1资源浪费且利用率低
虽然我国煤矿资源较为丰富，但由于采矿技术仍不够完善，再加上对小型煤矿资源的不重视，导致资源浪费问题严重，而且煤矿开采利用率较低。由于煤矿企业采矿能力差异性较大，许多中小型矿产开采率较低，使资源得不到有效开发，极大限制我国煤炭开采的可持续，相较于先进国家，在煤炭开采利用方面还有较大提升空间。
2.2地表变形与坍塌问题
由煤炭开采现状分析可知，对于煤炭开采的管理不够严格，相关制度落实也不到位，管理上的松散致使部分煤炭开采企业贪图效益，而忽视环境安全的保护，过度的煤炭开采，使得煤炭地表严重变形，甚至于出现地面塌陷等事故，不仅破坏环境，而且严重威胁人身安全，使煤矿开采出现较大环境和经济效益损失。
2.3废石尾矿环境破坏作用
煤矿开采过程始终伴随环境破坏，危害矿山的植被、原有地貌等，更甚者是煤矿开采末期的废石和尾矿问题，可导致严峻环境污染，这是因为矿山废石中富含有害重金属，若随意抛弃在地表，会严重污染土地，阻碍植物生长，以至于废弃矿山一片荒芜。长期以往，矿山原址甚至会因缺乏植被而逐渐沙漠化，存在严重环境危害性。此外，废石和尾矿中重金属的存在除污染地表之外，对水资源、空气等也污染严重，废石和尾矿将严重危害人们生活环境。
3.常用充填采矿技术分析
水砂充填法、干式充填法和胶结充填法是煤矿开采中较为常用的充填采矿技术。首先干式充填法是最早使用的一种技术，相对落后，需要很大的人力支持来对机器进行操作，并且涉及到的工序十分复杂，投入成本高，采矿效率比较低，能源消耗严重，弊端十分明显。因此这种方法已经不能满足采矿的正常需求，在社会发展的过程中逐渐被摒弃，在采矿业中的比重逐渐下降，相关企业逐渐追求效率更高的充填方式。在这种情况下，水砂充填法应运而生。这种方法在干式充填法的基础上得到了极大的完善，充填材料采用一些废弃材料（尾砂、炉渣等），采用自流或者砂浆泵的方法进入地下。当然，水砂充填法也有一定的不足之处，其中涉及到的工序仍然十分复杂，用于排水的投入较高，充填效率低，而且充填后的强度很难达到工程要求，不能很好的应对各种施工情况。此时，一种更为完善的方法就诞生了，即为胶结充填法。这种方法采用骨料和水泥等材料，进行均匀搅拌后充填。操作流程简单，并且填充效果明显、效率高，很好地满足了企业的需求，有着很好的发展前景。
4.充填采矿技术的发展
根据充填物的类型，充填采矿技术可以分为水砂充填、干式充填和胶体充填。经过大量实验发现，水砂充填的效果最好，但是成本非常高。水砂主要是河砂和水按照一定的成分形成的，在充填时通过管道注入到采空区中，水砂在采空区中脱水后会对岩层的顶板起到支撑作用。使用水砂充填技术存在一个问题，即河砂的用量非常大，很多矿区并不具备这样的条件，尤其是政府对河砂的管控越来越严，所以，这项技术只在特殊情况下才会使用。鉴于此，现在很多矿区多采用干式充填采矿技术和胶体充填采矿技术。干式充填采矿技术是以固体物质直接充填采矿区，这种方式不需要对充填材料进行特殊的处理。常用的干式充填物质有粉煤灰、固体废弃物和矸石等，但是这种物质的强度非常低。由于采矿中充填物的需求量非常大，干式充填物很难满足充填的要求。干式充填有助于以非常低的成本处理一些垃圾物质，例如矸石、粉煤灰等，有利于实现煤炭的绿色开采。鉴于干式充填形成的充填物强度低的问题，特提出了胶体充填采矿技术。这种技术是将2种水溶性物质按照一定的比例配置成胶体，然后充填到采空区中，凝固后可以对采空区进行有效的支撑。这种胶体的凝固时间和强度可以通过控制2种混合物质的浓度来实现，它可以满足不同回采条件的需求。这种充填材料的生产已经实现了工业化，而且在井下运输方便，具有很好的推广前景。目前，充填采矿技术正处于发展阶段，在某些矿区得到了很好的应用，但并未在全国推广起来。出现这种情况的原因有2点：a)充填采矿技术的成本难以得到有效控制，采用的充填物质的成本有的已经超过了煤炭本身的价值；b)充填采矿技术的效率受到充填效率的限制，难以有效提高，这十分不利于煤炭的高产高效。
结束语
综上所述，充填采矿技术可以提高煤矿企业的回采率，实现生产安全、绿色环保。将这种有效的采矿技术应用到煤矿开采中，可以重复利用资源，改善采矿周围的环境，同时有效处理各种垃圾废料。因此，充填采矿技术的发展应该受到重视，只有这种技术得到了很好的发展，中国的煤矿开采业才能健康发展。
参考文献
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