充填開(kāi)采技術(shù)在大傾角煤層應(yīng)用

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1、充填開(kāi)采技術(shù)在大傾角煤層應(yīng)用摘要：隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，能源的需求量越來(lái)越大，煤礦開(kāi)采業(yè)得到了快速發(fā)展。經(jīng)過(guò)幾十年的開(kāi)采，地理環(huán)境好、開(kāi)采難度低的煤礦數(shù)量正在慢慢減少，許多采礦企業(yè)不得不把開(kāi)采重心向開(kāi)采難度相對(duì)較大的大傾角煤層進(jìn)行轉(zhuǎn)變。大傾角煤層在進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，如果不對(duì)采空區(qū)進(jìn)行適當(dāng)充填，很容易導(dǎo)致巖層塌陷。文章就充填開(kāi)采技術(shù)在大傾角煤層中的應(yīng)用進(jìn)行了論述。關(guān)鍵詞：充填開(kāi)采；采空區(qū)；傾角煤層；注漿膠結(jié)；膏體充填中圖分類號(hào)：TD823　　　　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A　　　　　文章編號(hào)：1009-2374（2012）21-0147-031　概述7在進(jìn)行大傾角煤層的地下開(kāi)采時(shí)，由于其巖層構(gòu)造的特殊性，如果

2、不采取一些保護(hù)巖層的措施，極易造成礦區(qū)巖層受到破壞。巖層的損壞可以導(dǎo)致地表塌陷、巖層移動(dòng)等問(wèn)題，使得礦區(qū)地表的一些建筑物、公共設(shè)施、水利農(nóng)田受到破壞，極大地影響了礦區(qū)原有的生態(tài)環(huán)境。采礦的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的固體廢棄物，如煤矸石等，這些廢棄的固體廢棄物品在礦區(qū)周圍堆積，不僅影響礦區(qū)的運(yùn)輸交通能力，還對(duì)周圍的環(huán)境造成污染。因此，近年來(lái)興起的充填開(kāi)采技術(shù)在大傾角煤層開(kāi)采中得到了較為廣泛的應(yīng)用。充填開(kāi)采技術(shù)不僅可以對(duì)大傾角煤層開(kāi)采沉陷起到有效控制的作用，還可以使煤矸石等固體廢棄物品得到循環(huán)有效利用。2　充填開(kāi)采技術(shù)與大傾角煤層的基本概述2.1　充填開(kāi)采技術(shù)的基本概念充填開(kāi)采技術(shù)是指，將開(kāi)采煤礦時(shí)所產(chǎn)

3、生的固體廢棄物如煤矸石等經(jīng)過(guò)處理，充填到采空區(qū)，這樣，不僅可以減少固體廢棄物的堆積而造成土地資源的浪費(fèi)以及環(huán)境的污染，還可以控制巖層的塌陷，保護(hù)了煤礦區(qū)地表的正常環(huán)境。國(guó)內(nèi)一般的充填開(kāi)采技術(shù)按照充填的材料可以分為以下幾種：注漿膠結(jié)充填開(kāi)采技術(shù)、膏體充填開(kāi)采技術(shù)、超高水材料充填開(kāi)采技術(shù)、煤礦似膏體充填開(kāi)采技術(shù)。2.1.1　注漿膠結(jié)充填開(kāi)采技術(shù)7注漿膠結(jié)充填開(kāi)采技術(shù)可以分為采空區(qū)高濃度漿液充填技術(shù)和離層帶注漿充填技術(shù)。前者是將在采空區(qū)外制作好的高濃度漿液用特殊管道運(yùn)輸至采空區(qū)，在采空區(qū)冒落的巖石固體被重新壓縮成型之前，將輸送進(jìn)來(lái)的高濃度漿液進(jìn)行充填。后者是最近興起的一種動(dòng)態(tài)控制沉陷方法，它的特點(diǎn)

4、是在開(kāi)采時(shí)，密切觀察開(kāi)采過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的離層現(xiàn)象，當(dāng)出現(xiàn)離層現(xiàn)象時(shí)，對(duì)離層內(nèi)通過(guò)鉆孔等方式對(duì)離層內(nèi)進(jìn)行充填，通過(guò)充填材料形成支撐物理結(jié)構(gòu)，從而有效地控制巖層下沉。2.1.2　膏體充填開(kāi)采技術(shù)膏體充填開(kāi)采技術(shù)是指在采空區(qū)覆巖層冒落之前，將在地表制作的膏狀漿體通過(guò)特殊輸送裝置運(yùn)輸至采空區(qū)，對(duì)采空區(qū)的部分區(qū)域進(jìn)行充填。這種膏狀漿體一般是由煤矸石、煤灰、劣質(zhì)礦土等廢棄固體材料制作而成。2.1.3　超高水材料充填開(kāi)采技術(shù)超高水材料充填開(kāi)采技術(shù)，顧名思義就是在制作充填材料時(shí)，所需材料的含水量極高，這將大大減少固體材料的用量。2.1.4　煤礦似膏體充填開(kāi)采技術(shù)在對(duì)以上三種充填技術(shù)充分研究分析的情況下，并

5、且結(jié)合了其他先進(jìn)的充填技術(shù)后，煤礦似膏體充填技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。它具有膠結(jié)能力強(qiáng)，流動(dòng)性好，便于輸送，且在充填膠結(jié)時(shí)不發(fā)生脫水現(xiàn)象的特點(diǎn)，近年來(lái)在許多煤礦單位被廣泛應(yīng)用。2.2　大傾角煤層的基本特征2.2.1　大傾角煤層的概念7傾斜煤層可以分為以下三種：緩傾斜煤層、傾斜煤層、急傾斜煤層，其中，緩傾斜煤層的傾斜角度一般為25°以下，傾斜煤層的傾斜角度一般為25°～45°，急傾斜煤層的傾斜角度則一般大于45°。實(shí)際上，通過(guò)查閱文獻(xiàn)可知，對(duì)于大傾角煤層，現(xiàn)今還沒(méi)有準(zhǔn)確的定義。但在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，一般將傾斜角在35°～55°范圍內(nèi)的煤層稱為大傾角煤層，有些傾斜角達(dá)到60°的也稱為大傾角煤層。2.2.2　

6、大傾角煤層巖層的特征大傾角煤層的形成與地質(zhì)的構(gòu)造有著不可分割的歷史淵源，與水平面或緩傾斜煤層巖層構(gòu)造相比，大傾角煤層的頂部與底部的巖層構(gòu)造由于受到了地質(zhì)構(gòu)造時(shí)的影響，破壞程度比較大，在進(jìn)行煤礦開(kāi)采時(shí)，極易造成覆巖層的冒落。（1）大傾角煤層開(kāi)采面由于存在比較大的傾斜角，采礦時(shí)采空區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的冒落的煤矸石由于重力的作用會(huì)沿開(kāi)采面滾落而下，從而造成了采空區(qū)下部充滿了從上部滾落的煤矸石，而上部的煤矸石由于滾落而造成懸空。此外，開(kāi)采面由于重力的作用會(huì)沿著傾斜的方向的巖層緩慢移動(dòng)，造成巖層頂板的沉陷和底板的突起，對(duì)于覆巖層的支撐力，由開(kāi)采面緩慢轉(zhuǎn)變到中軸線，表現(xiàn)出具有典型特征的非對(duì)稱支撐力。（2）由于開(kāi)采

7、面會(huì)沿著傾斜的方向移動(dòng)，在沒(méi)有外加控制措施的情況下，開(kāi)采面的底板會(huì)受到巖層移動(dòng)而產(chǎn)生的破壞，一旦開(kāi)采面的底板受到了破壞，底板的巖層構(gòu)造將不再穩(wěn)定，會(huì)隨著底板的破裂而發(fā)生嚴(yán)重的滑動(dòng)破壞，造成開(kāi)采面覆巖層、支架、底板整個(gè)系統(tǒng)失去平衡，最終引發(fā)整個(gè)開(kāi)采區(qū)巖層的破壞、地表塌陷等一系列惡化災(zāi)害。3　充填開(kāi)采技術(shù)在大傾角煤層生產(chǎn)中的應(yīng)用7目前，國(guó)內(nèi)對(duì)大傾角煤層充填開(kāi)采技術(shù)研究以注漿膠結(jié)充填開(kāi)采技術(shù)居多，本文就此技術(shù)在大傾