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【关键词】在煤炭的开采过程之中，工作重点以及难点就在于煤矿开采的安全性方面。煤矿的开采填充技术出现刚好将这一煤矿开采上的盲区有了认识上的突破。因此煤矿填充开采技术对于煤矿企业的发展而言，其重要性日益凸显，认真研究与完善煤矿填充开采技术对于我国未来煤炭开采工作以及煤炭企业发展而言有着重大的意义。
【关键词】煤矿填充技术；煤矿开采；安全；
中图分类号： O741+.2文献标识码：A 文章编号：
煤矿填充开采因其良好的社会效益和经济效益越来越受到煤炭企业、科研院校和政府的重视，国内外已有多年的探索和实践，特别是在解放“三下”压煤方面，取得了令人满意的效果。尽管存在成本、效率、供应等诸多问题和不足需要研究探索，随着科学技术的发展，特别是不可再生的化石能源逐步枯竭，能源价格的不断走高，包括城市下在内的煤炭资源都有可能通过充填置换工艺，在保证城市安全的前提下采出。
一、煤矿填充技术的作用和意义
煤矿井下实施充填开采技术，可有效抑制上覆岩层移动，控制地面沉陷，地形地貌和地面建筑物基本保持原状，地下水源不破坏，提高煤炭资源回收率，消耗大量固体废弃物，井下减少了采空区，减少了老空积水、积瓦斯等危险源，降低了发生冲击地压可能性，综合社会效益、环保效益和提高安全水平都有积极意义。
固体废物膏体充填是煤矿绿色开采技术的重要组成部分,它是一种将煤矸石、粉煤灰、劣质土等固体废物制作成无临界流速、不需脱水的膏状浆体,通过泵压或重力作用,经过管道输送到回采工作面,适时充填采空区的绿色开采技术。煤矿填充技术的出现提高了煤矿开采的效率，同时由于自身的特点，较于之前的传统开采方法而言，更加的科学环保。同时，在降低煤炭开采投入成本的基础上，也可以通过节能减排来实现对于环境的保护。因此，煤矿膏体填充技术的出现对于保护环境和构建社会主义和谐社会而言具有重要的作用和意义。
二、主要充填开采工艺
1、膏体、似膏体充填开采。
①膏体充填开采。主要充填材料：矸石粉、粉煤灰、胶固料、矿井水。充填方式：地面设充填站，经粉碎、搅拌后的充填浆液形似膏状，经地面钻孔嵌入的送料孔及井下布置的充管路自流或者局部加压输送至充填工作面采空区。根据煤层赋存条件可将工作面布置成走向长壁、走向短壁、倾斜长壁、倾斜短壁、房柱式等多种布置方式，以仰斜开采充填效果最佳。
②似膏体充填开采。主要充填材料：经破碎的原生矸石，添加剂、矿井水。充填方式：将原生矸石在井下集中就地破碎，加入添加剂和矿井水进行搅拌，然后以矸石输送泵为动力源通过管道加压输送充填至采空区，在工作面采空区自流接顶。有的似膏体在混合搅拌过程中还添加膨胀剂，凝固后有一定的膨胀效果。
③膏体、似膏体充填的优缺点。优点是能消化大量矸石和粉煤灰等固体废弃物，环保节地，充填成本相对较低，充实率高且易控制，充填体凝固后强度高。不足之处是充入的膏体凝固需要一定时间，影响煤炭生产效率。此外，对整个充填系统管理维护要求教高，防止膏体在输送过程中凝固，失去流动性。
2、高水、超高水充填开采。
①超高水充填开采。主要充填材料：超高水材料主要由Ａ、Ｂ两种物料组成。Ａ料主要以矿物质烧制而成，Ｂ料由矿物质与复合速凝剂组成。Ａ、Ｂ料分别加水制成浆液，浆液中水的体积可达９５～９７％。将Ａ浆液和Ｂ浆液充分混合再通过管路充入工作面采空区，浆液在一定时间内胶结、凝聚，达到设计强度。其初凝时间可根据顶底板情况，通过改变Ａ、Ｂ料配比进行调控。工作面布置：根据煤层角度赋存条件可将工作面布置成倾斜长壁、倾斜短壁、房柱式等多种布置方式，以仰斜开采充填效果最佳。
②高水充填开采。主要充填材料：分基料和辅料。基料：粉煤灰、赤泥、尾矿、沙子等硅质材料；辅料：石膏、石灰、水泥、膨胀剂等。将基料和辅料混合后，制成充填料浆，特征：含水超过５０％，具有良好的流动性，适度的膨胀性，足够的稳定性，较强的抗压性。充填方式和工作面布置与超高水充填相似。
③高水、超高水充填开采优缺点。主要优点是浆液含水率很高，流动性好，系统简单，自动化程度高，故障率低易维护，经济性好。缺点是浆液凝固时间长影响生产效率，对冲填空间围护要求高，近水平煤层适应性差，不消化矸石，充填体长期稳定性待进一步观察等。
3、煤矸石充填开采。
①原生矸石普采充填技术。原生矸石普采充填技术是第一代充填技术，其具有系统简单，设备投入少，简便易行的特点，适用于炮采和高档普采。其充填系统主要是在回采工作面铺设一部运煤溜子（前）和一部矸石充填溜子（后），工作面回采时，运煤溜子随工作面推进前移，煤流经运煤巷外运；工作面后部充填时，从外部破碎转载而来的矸石经回风巷运输到工作面后部的充填溜子，随充填随缩短。矸石充填采用抛矸皮带进行机械充填，抛矸距离可达５ｍ以上。
②原生矸石综采充填技术。原生矸石综采充填系统与普采充填系统的主要不同在于综采充填采用综采支架后悬挂底槽可抽拉的刮板运输机，配压实装置进行矸石充填，效率较高。其充填工艺主要为：充填时，通过液压控制抽拉刮板机底槽向下卸漏煤矸石，下刮板推平漏矸孔漏下的矸石。在充填过程中，随着矸石充填高度的不断上升，充填刮板机会随上升，利用刮板机对不断上升的矸石的反作用力来压实充填矸石。同时，压实装置的铲板可沿斜向上方向，将滚落、松散的矸石推向采空区并压实。
③煤矸石低压风力充填技术。风力管道充填类似于泵送充填，只是将动力传输媒介更换为压缩空气。都是通过管道运输充填物，水平输送距离可达３００～１４００ｍ。因为基本能实现随充随凝固，类似掘进巷道中的喷浆作业，适应性较强。
三、充填开采主要的改进方向
1、采用充填开采工艺后的采煤工作面生产效率过低，需探索提高生产效率的途径。充填开采由于受到采煤和充填等多工序无法同时作业以及充填系统能力，特别是充填体凝固时间长等因素影响，工作面单产目前仅为0.5～3.5万ｔ，远低于非充填开采工作面生产能力，对煤炭企业产能、工作面占用和综合经济效益等影响很大，目前，多作为配采工作面或特殊块段，如建筑物下压煤回收来布置使用。
2、现有充填物来源及供应量不能满足大面积充填要求。充填开采在消除地面矸石堆积，节约土地，减少环境污染等方面发挥了很好的作用。但矸石、粉煤灰等充填材料存量有限，来源难以保证，且成本较高。
3、工作面推进速度慢，煤层自燃发火易造成安全隐患。采用充填开采工艺后，由于工作面推進较慢，矸石充填时特别是工作面上下隅角密封效果差，自然发火期较短的煤层容易自燃发火，影响安全。
4、充填系统投资大，充填成本较高。充填系统复杂、环节多，充填整套设备价格昂贵。煤矿充填多选用煤矸石、粉煤灰和尾矿这些原本作为工业废弃物的材料，近年来价格不断上升，加大了充填开采的成本压力。河沙采集由河道管理部门审批，数量有限且价格较高，办理手续难度也很大。
四、结语
煤矿充填开采技术是开采 “三下”压煤的根本途径，是提高煤矿开采安全可靠性的一项革命性举措，是具有我国自主知识产权的一项新技术，必将带来我国采矿技术的一次革命，同时为矿山采出矸石、解决矸石山污染及安全、处理城市固体垃圾提供了一个新途径。
参考文献：
[1]王琳 盘县煤炭局. 略谈现代煤矿煤层开采技术和发展[N]. 贵州政协报,2013-05-14B03.
[2]郝俊牛. 浅析我国煤矿开采技术的现状及发展趋势[J]. 河南科技,2013,07:42.
[3]王春哲,李俊杰. 煤矿柱区高水膨胀充填开采技术现状与展望[J]. 科技与企业,2013,08:197.
【关键词】煤矿填充技术；煤矿开采；安全；
中图分类号： O741+.2文献标识码：A 文章编号：
煤矿填充开采因其良好的社会效益和经济效益越来越受到煤炭企业、科研院校和政府的重视，国内外已有多年的探索和实践，特别是在解放“三下”压煤方面，取得了令人满意的效果。尽管存在成本、效率、供应等诸多问题和不足需要研究探索，随着科学技术的发展，特别是不可再生的化石能源逐步枯竭，能源价格的不断走高，包括城市下在内的煤炭资源都有可能通过充填置换工艺，在保证城市安全的前提下采出。
一、煤矿填充技术的作用和意义
煤矿井下实施充填开采技术，可有效抑制上覆岩层移动，控制地面沉陷，地形地貌和地面建筑物基本保持原状，地下水源不破坏，提高煤炭资源回收率，消耗大量固体废弃物，井下减少了采空区，减少了老空积水、积瓦斯等危险源，降低了发生冲击地压可能性，综合社会效益、环保效益和提高安全水平都有积极意义。
固体废物膏体充填是煤矿绿色开采技术的重要组成部分,它是一种将煤矸石、粉煤灰、劣质土等固体废物制作成无临界流速、不需脱水的膏状浆体,通过泵压或重力作用,经过管道输送到回采工作面,适时充填采空区的绿色开采技术。煤矿填充技术的出现提高了煤矿开采的效率，同时由于自身的特点，较于之前的传统开采方法而言，更加的科学环保。同时，在降低煤炭开采投入成本的基础上，也可以通过节能减排来实现对于环境的保护。因此，煤矿膏体填充技术的出现对于保护环境和构建社会主义和谐社会而言具有重要的作用和意义。
二、主要充填开采工艺
1、膏体、似膏体充填开采。
①膏体充填开采。主要充填材料：矸石粉、粉煤灰、胶固料、矿井水。充填方式：地面设充填站，经粉碎、搅拌后的充填浆液形似膏状，经地面钻孔嵌入的送料孔及井下布置的充管路自流或者局部加压输送至充填工作面采空区。根据煤层赋存条件可将工作面布置成走向长壁、走向短壁、倾斜长壁、倾斜短壁、房柱式等多种布置方式，以仰斜开采充填效果最佳。
②似膏体充填开采。主要充填材料：经破碎的原生矸石，添加剂、矿井水。充填方式：将原生矸石在井下集中就地破碎，加入添加剂和矿井水进行搅拌，然后以矸石输送泵为动力源通过管道加压输送充填至采空区，在工作面采空区自流接顶。有的似膏体在混合搅拌过程中还添加膨胀剂，凝固后有一定的膨胀效果。
③膏体、似膏体充填的优缺点。优点是能消化大量矸石和粉煤灰等固体废弃物，环保节地，充填成本相对较低，充实率高且易控制，充填体凝固后强度高。不足之处是充入的膏体凝固需要一定时间，影响煤炭生产效率。此外，对整个充填系统管理维护要求教高，防止膏体在输送过程中凝固，失去流动性。
2、高水、超高水充填开采。
①超高水充填开采。主要充填材料：超高水材料主要由Ａ、Ｂ两种物料组成。Ａ料主要以矿物质烧制而成，Ｂ料由矿物质与复合速凝剂组成。Ａ、Ｂ料分别加水制成浆液，浆液中水的体积可达９５～９７％。将Ａ浆液和Ｂ浆液充分混合再通过管路充入工作面采空区，浆液在一定时间内胶结、凝聚，达到设计强度。其初凝时间可根据顶底板情况，通过改变Ａ、Ｂ料配比进行调控。工作面布置：根据煤层角度赋存条件可将工作面布置成倾斜长壁、倾斜短壁、房柱式等多种布置方式，以仰斜开采充填效果最佳。
②高水充填开采。主要充填材料：分基料和辅料。基料：粉煤灰、赤泥、尾矿、沙子等硅质材料；辅料：石膏、石灰、水泥、膨胀剂等。将基料和辅料混合后，制成充填料浆，特征：含水超过５０％，具有良好的流动性，适度的膨胀性，足够的稳定性，较强的抗压性。充填方式和工作面布置与超高水充填相似。
③高水、超高水充填开采优缺点。主要优点是浆液含水率很高，流动性好，系统简单，自动化程度高，故障率低易维护，经济性好。缺点是浆液凝固时间长影响生产效率，对冲填空间围护要求高，近水平煤层适应性差，不消化矸石，充填体长期稳定性待进一步观察等。
3、煤矸石充填开采。
①原生矸石普采充填技术。原生矸石普采充填技术是第一代充填技术，其具有系统简单，设备投入少，简便易行的特点，适用于炮采和高档普采。其充填系统主要是在回采工作面铺设一部运煤溜子（前）和一部矸石充填溜子（后），工作面回采时，运煤溜子随工作面推进前移，煤流经运煤巷外运；工作面后部充填时，从外部破碎转载而来的矸石经回风巷运输到工作面后部的充填溜子，随充填随缩短。矸石充填采用抛矸皮带进行机械充填，抛矸距离可达５ｍ以上。
②原生矸石综采充填技术。原生矸石综采充填系统与普采充填系统的主要不同在于综采充填采用综采支架后悬挂底槽可抽拉的刮板运输机，配压实装置进行矸石充填，效率较高。其充填工艺主要为：充填时，通过液压控制抽拉刮板机底槽向下卸漏煤矸石，下刮板推平漏矸孔漏下的矸石。在充填过程中，随着矸石充填高度的不断上升，充填刮板机会随上升，利用刮板机对不断上升的矸石的反作用力来压实充填矸石。同时，压实装置的铲板可沿斜向上方向，将滚落、松散的矸石推向采空区并压实。
③煤矸石低压风力充填技术。风力管道充填类似于泵送充填，只是将动力传输媒介更换为压缩空气。都是通过管道运输充填物，水平输送距离可达３００～１４００ｍ。因为基本能实现随充随凝固，类似掘进巷道中的喷浆作业，适应性较强。
三、充填开采主要的改进方向
1、采用充填开采工艺后的采煤工作面生产效率过低，需探索提高生产效率的途径。充填开采由于受到采煤和充填等多工序无法同时作业以及充填系统能力，特别是充填体凝固时间长等因素影响，工作面单产目前仅为0.5～3.5万ｔ，远低于非充填开采工作面生产能力，对煤炭企业产能、工作面占用和综合经济效益等影响很大，目前，多作为配采工作面或特殊块段，如建筑物下压煤回收来布置使用。
2、现有充填物来源及供应量不能满足大面积充填要求。充填开采在消除地面矸石堆积，节约土地，减少环境污染等方面发挥了很好的作用。但矸石、粉煤灰等充填材料存量有限，来源难以保证，且成本较高。
3、工作面推进速度慢，煤层自燃发火易造成安全隐患。采用充填开采工艺后，由于工作面推進较慢，矸石充填时特别是工作面上下隅角密封效果差，自然发火期较短的煤层容易自燃发火，影响安全。
4、充填系统投资大，充填成本较高。充填系统复杂、环节多，充填整套设备价格昂贵。煤矿充填多选用煤矸石、粉煤灰和尾矿这些原本作为工业废弃物的材料，近年来价格不断上升，加大了充填开采的成本压力。河沙采集由河道管理部门审批，数量有限且价格较高，办理手续难度也很大。
四、结语
煤矿充填开采技术是开采 “三下”压煤的根本途径，是提高煤矿开采安全可靠性的一项革命性举措，是具有我国自主知识产权的一项新技术，必将带来我国采矿技术的一次革命，同时为矿山采出矸石、解决矸石山污染及安全、处理城市固体垃圾提供了一个新途径。
参考文献：
[1]王琳 盘县煤炭局. 略谈现代煤矿煤层开采技术和发展[N]. 贵州政协报,2013-05-14B03.
[2]郝俊牛. 浅析我国煤矿开采技术的现状及发展趋势[J]. 河南科技,2013,07:42.
[3]王春哲,李俊杰. 煤矿柱区高水膨胀充填开采技术现状与展望[J]. 科技与企业,2013,08:197.