神火顺通矿业有限公司圣达煤矿河南省汝州市467599
摘要：近年来，煤矿开采作业难度越来越大，作业环境的危险系数也随之提升。而新时期内，国家和行业部门对煤炭开采企业提出了更高的标准和要求，不仅要强化生产质量和生产效率的，同时还需要在安全性和环保性上不断提升。在这一形势下，加快探索各种安全生产工艺，更好地实现安全环保、高质高效的生产目标成为煤矿企业的重点工作内容。本文围绕煤矿开采沉陷的相关议题进行了探讨，分析了煤矿开采沉陷的不良影响，概述了部分充填开采技术对于煤矿开采生产的重要性，论述了控制煤矿开采沉陷的部分充填开采技术应用，旨在不断提升我国煤矿企业生产的安全性和高效性，推动企业转型升级目标加快实现。
关键词：煤矿开采、开采沉陷、充填开采
1引言
近年来，市场上对煤炭的需求量一直居高不下，而各地区的煤矿已经进入到深部开采阶段，开采难度越来越大。而随着煤矿的深度开采，对于环境也带来了不利的影响，如煤矿开采沉陷的问题是煤矿企业和机构部门十分关注的问题。在这一形势下，煤矿企业必须加快开采工艺技术的探索创新，进一步提升煤矿生产的安全性和环保性，以更好地满足煤炭市场的需求，担负起社会的生态环保责任。本文结合自身经验，谈一下煤矿开采沉陷的有关技术，希望给从业人士带来思路和启发。
2煤矿开采沉陷的不良影响
在煤矿开采过程中，一旦工艺选择不当，风险因素考虑不周极容易引发地面沉陷的问题，而这一问题又会引发一系列联动性的事故，如房屋等建筑物裂缝、坍塌以及雨季汛期的洪涝灾害等危险事故，给民众带来严重的人身和经济损失。近年来煤矿开采沉陷事故屡屡发生，如2013年山西兴县地区因过度开采煤矿导致村民房屋坍塌事件；2015年山东济宁地区因煤矿过度开发出现土地大面积塌陷事件；2018年河南登封地区因疯狂开采出现地面塌陷，房屋墙体断裂现象。这些事件一经出现将很难恢复到原状，不仅面临着受影响群众的居住安置问题，同时也面临着这些塌陷地区的生态治理和恢复问题。
3部分充填开采技术对于煤矿开采生产的重要性
随着互联网时代的到来，信息产生和传播速度越来越快，煤矿开采技术也进入了快速发展时期，各种新技术新设备的出现给煤矿企业带来了福音，在煤矿开采沉陷问题上也有了越来越好的应对技术和方法。其中，部分充填开采技术受到众多煤矿企业的青睐并得到了普遍的应用。
部分充填开采技术在煤矿开采生产过程中体现出不容忽视的价值和意义。
首先，采用部分充填开采技术可以有效避免煤矿开采沉陷情况的发生。由于煤矿开采难度增大，作业环境危险因素也在增多。采用部分充填开采技术可以减少或避免开采沉陷情况的出现，为煤矿生产的安全性提供了有利保障。
其次，采用部分充填开采技术可以提升生产资源的利用率。在部分充填开采技术中所使用的充填材料大多是生产过程中产生的废弃物，如地表层的矸石，这些对环境没有危害的废弃物再次利用，能够很好地提高资源利用率，为煤矿企业建少成本。
其三，部分充填开采技术的应用可以避免煤矿作业生产对周围生态环境的破坏，符合煤矿开采行业环保可持续性的发展新理念。由于采空区的沉陷对周边居民和生态环境有着十分不利的影响，而借助部分充填开采技术可以进行提前预防和控制，避免对生态环境的破坏，维护周边居民安全稳定的生活环境。
4控制煤矿开采沉陷的部分充填开采技术应用
目前，在煤矿部分充填开采技术应用领域已经有多种充填工艺技术，如水砂充填、胶结充填、干式充填、高水固体充填等。其中胶结充填技术又包含高浓度自溜输送技术、膏体自溜充填技术和膏体泵充填技术。其中行业内最为推崇，应用最广泛的是膏体泵充填技术。该技术是将充填料如废矸石、粉煤灰、砂石以及煤矿开采过程中的其他固体废弃物进行合理配比，将其搅拌成膏体状态，在通过专门的管道和泵等设施将膏体输送到采空区，当这些膏体凝固结实后支撑顶板来进行安全开采。
由于地下作业环境相对隐蔽，而且充填的位置较大，路线较长，因此必须确保膏体在输送的过程中不能凝固且不能堵塞。而为了满足后续煤矿开采作业的需求，这些膏体凝固后还需要具备达到一定的强度。这就预示着在膏体充填开采技术应用的过程中，主要有三大技术难点：管路堵塞的问题、膏体接顶的问题以及设备输送能力的问题。
针对管路堵塞问题的解决主要从充填浆料的配比入手。在实际的应用过程中，由于各地区煤矿的实际情况各有不同，因此充填材料的具体成分和性能也有差异，因此需要对充填材料质量和性能进行物理或化学的试验，通过对比来确定矸石的最佳粒径以及充填原料的最优配比。通过科学地试验来实现较好的充填效果，解决管路堵塞的问题。一般来说，矸石颗粒度控制在25mm之下对膏体输送和充填系统的稳定性更有利。
除了满足充填体系稳固具备一定的承压力这一条件，膏体接顶的问题也是膏体充填技术中的一大关键问题，这一问题解决的是否到位将直接影响着煤炭置换开采环节是否高质高效。在膏体接顶问题的解决上，可采用高浓度、分批次接顶的方式。首先对接顶膏体原料的流动性进行试验，根据原料的流动性来设计充填流量和充填速度。在充填过程中设计合理的间隔时间以满足膏体充填区域完全凝固。在采空区的最高点位置最少应设计两个充填孔，同时应注意观察接顶充填管位置使其确保在采空区的最高位置。充填过程中应灵活调整充填钻孔，使充填面尽量实现快速的平整，提升充填效率。此外，为有效避免充填过程中挡墙被剪切力所破坏，应预先设计好挡墙的高度，避免过高影响到充填质量和效率。由于顶部空气流通缓慢，因此应将充填作业和养护作业合理配合，一方面控制每天的充填量，另一方面加强充填空区的排水，确保每批次充填浆料的凝固质量符合设计的要求。在接顶作业环节之前，应对采空区接顶位置的充填情况进行检测，如利用测绳法、空气流检测法来查看是否符合接顶作业条件，避免接顶作业失误。
针对设备输送能力的问题，主要是从输送设备本身型号材质的选择以及充填料的输送技术方面来进行改善和解决。目前在煤矿采空区充填作业环节行业内已经有了专门的输送泵系统，针对膏体浆料输送过程中所造成的压力损失、设备磨损以及腐蚀等问题进行改善和解决，较好的满足了膏体输送的作业需求，为煤矿企业实际生产提供了便利条件。加拿大、澳大利亚以及南非等地区的煤矿市场上都已经出现了制备膏体和输送膏体的专用系统，如高速搅拌系统、泵输送控制系统、膏体黏度控制的添加剂等等，为膏体泵充填技术的发展和应用提供了新的推动力。
5结语
综上所述，部分充填开采技术的出现和应用对于整个煤炭行业的发展有着十分重要的意义，不仅在解决煤矿开采沉陷的问题上起到了良好的生态效益和社会效益，同时在资源的利用上也起到了良好的经济效益。随着该技术的不断发展和实际应用，未来在充填材料方面、在充填设备方面、在充填方法方面都会有更加深入的研究，推动部分充填开采技术在质量、效率、安全、环保等方面全面提升，使煤矿开采技术水平登上新的台阶。
参考文献
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