充填采煤技术在煤矿开采中的应用研究.doc
郝永亮
[摘 要]通过对华东某矿区采煤塌陷土地破坏与村庄搬迁赔偿费的统计分析，对煤矿充填开采技术的经济适应性和应用前景进行了探讨。针对传统充填开采成本相对偏高的问题，提出了部分充填开采的概念和3项部分充填开采技术，即采空区膏体条带充填技术、覆岩离层分区隔离注浆充填技术、条带开采冒落区注浆充填技术，分别对其技术原理进行了介绍。
中图分类号：G137 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）48-0028-01
1 煤矿开采沉陷产生的不良影响
煤炭开采会破坏原有的地质结构，引发不同程度的地质深陷，对周围的建筑物造成破坏。有些开采单位在对煤矿进行开采之前，需要投入大量资金来拆迁煤矿周围建筑物，提高了开采成本。另外，地质深陷还会对本区域的生态环境造成严重影响，比如开采过程中所引造成的地表水下漏问题等。因此，开采单位需要加强重视，利用专门的开采技术来对上述不利影响进行控制。
2 部分填充开采技术
2.1 覆岩离层注浆技术
通过实践分析可得到：通常情况下，覆岩离层出现在关键层下，在所有相邻的关键层断裂，则没有离层。此填充技术依照以前的经验和规律运用的关键是找到覆岩离层具体位置和离层量这些信息的数据。把握好注浆时期是确保注浆质量的关键，关键层接近初次破裂时为最佳时机，因为，关键层接近初次破裂的时候离层最大，适合向内部注浆，能够达到预期的效果。相反，关键层如果破裂，则会加大注浆难度，此时的离层量会渐渐变小。由于离层填充材料的特殊，大多为非固结性材料。同时，相对较低的浆液浓度会随着采面的向前推进而缓缓向前方流动。
关键层发生第一次破裂问题的控制，成为研究的重点。关键层下方的离层处于空洞在关键层第一次破裂前，所以不能被很好地填充。这种情况下，填充的浆液也不能起到对关键层的支撑作用。相关人士采用了一种方法解决这个问题，此法名为覆岩离层分区隔离填充法。此方法的原理简单，通过关键层第一次破裂所能承受的最大跨距从而对采面做分区处理；借助区间式的跳采模式可以保证不同离层被浆液填满，支持关键层的牢固性，避免松落。
2.2 采空区膏体条带充填技术
采空区膏体条带充填就是在煤层采出后顶板冒落前，采用膏体材料对采空区的一部分空间进行充填，构筑相间的充填条带，靠充填条带支撑覆岩.只要保证未充填采空区的宽度小于覆岩主关键层的初次破断跨距，且充填条带能保持长期稳定，就可有效控制地表沉陷，见图1
采空区膏体条带充填技术有2种模式.第一种模式是长壁条带充填开采模式，工作面布置成长壁工作面开采，沿推进方向在采空区相间构筑充填条带；第二种模式是短壁间隔条带充填开采方法，见图2，工作面布置成短壁条带开采，隔1个工作面充填1个工作面，各工作面的开采顺序如图2中数字所示.短壁间隔条带充填较长壁条带充填在实施工艺上要相对容易。
2.3 覆岩离层分区隔离注浆充填技术
这种技术的原理主要是对岩层进行钻孔处理，并移动岩层形成离层空洞，再将充填材料填充至空洞中，提高岩层的支撑能力。覆岩离层分区隔离注浆充填技术能够有效提高覆岩的稳定性，有效抑制开采深陷。开采单位需要加强对覆岩离层量以及离层位置两个方面的控制，了解离层变化规律。结合开采区域的地质条件对填充技术进行选择。这种填充技术要求操作人员对离层量以及离层位置情况有着比较深入了研究，才能够在正确的时间范围内完成充填工作。需要注意的是，关键层初次断裂后覆岩里层注浆工作一定要在关键层初次断裂后进行，这上由于不同关键层之间存在着较大的离层量，而离层量又能够有效支持填充材料的填充。因此，基于离层注浆充填技术，开采单位可以在关键初次断裂之间对隔离层进行分离，为注浆充填创造出独立的空间。然而，离层注浆并非完全的固态物质，离层注浆需要为其他的人工支撑结构预留出足够的空间。
2.4 条带开采冒落区注浆充填技术
目前，我国主要采用条带开采技术来实现建筑物下压煤开采，其主要缺点是煤炭采出率偏低，一般仅为30%～50%.条带开采导致地表下沉的主要原因是条带采出后包括采空区及其上部一定范围岩层内形成冒落区.条带冒落区失去承载能力，并将其上部岩层的载荷转移到两侧留设的煤岩柱上.留设煤柱及其上方一定范围内岩柱上所承受的载荷增加导致煤岩柱压缩变形，压缩变形累积导致地表沉陷。
3 结束语
部分填充开采作为一种新的开采技术，具有十分突出的经济性与灵活性。开采单位在开采过程中，需要充分考虑到开采位置周围的地质情况，科学、合理地运用各种勘测技术和计算技术，充分考察地下以及地表情況，为后续的开采工作奠定坚实的数据基础。另外，合理使用填充技术，提高填充有效性，防止沉降现象的发生，实现经济效益与社会效益相统一。
参考文献
[1] 李德君.控制煤矿开采沉陷的部分充填开采技术的研究[J].科研，2015（10）：00159-00159.
[2] 麻晓东.控制煤矿开采沉陷的部分充填开采技术分析[J].内蒙古煤炭经济，2016（24）：41-42.endprint
