充填开采技术在大倾角煤层应用

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1、充填开采技术在大倾角煤层应用摘要：随着国家经济的快速增长，能源的需求量越来越大，煤矿开采业得到了快速发展。经过几十年的开采，地理环境好、开采难度低的煤矿数量正在慢慢减少，许多采矿企业不得不把开采重心向开采难度相对较大的大倾角煤层进行转变。大倾角煤层在进行开采时，如果不对采空区进行适当充填，很容易导致岩层塌陷。文章就充填开采技术在大倾角煤层中的应用进行了论述。关键词：充填开采；采空区；倾角煤层；注浆胶结；膏体充填中图分类号：TD823　　　　　文献标识码：A　　　　　文章编号：1009-2374（2012）21-0147-031　概述7在进行大倾角煤层的地下开采时，由于其岩层构造的特殊性，如果

2、不采取一些保护岩层的措施，极易造成矿区岩层受到破坏。岩层的损坏可以导致地表塌陷、岩层移动等问题，使得矿区地表的一些建筑物、公共设施、水利农田受到破坏，极大地影响了矿区原有的生态环境。采矿的同时，会产生大量的固体废弃物，如煤矸石等，这些废弃的固体废弃物品在矿区周围堆积，不仅影响矿区的运输交通能力，还对周围的环境造成污染。因此，近年来兴起的充填开采技术在大倾角煤层开采中得到了较为广泛的应用。充填开采技术不仅可以对大倾角煤层开采沉陷起到有效控制的作用，还可以使煤矸石等固体废弃物品得到循环有效利用。2　充填开采技术与大倾角煤层的基本概述2.1　充填开采技术的基本概念充填开采技术是指，将开采煤矿时所产

3、生的固体废弃物如煤矸石等经过处理，充填到采空区，这样，不仅可以减少固体废弃物的堆积而造成土地资源的浪费以及环境的污染，还可以控制岩层的塌陷，保护了煤矿区地表的正常环境。国内一般的充填开采技术按照充填的材料可以分为以下几种：注浆胶结充填开采技术、膏体充填开采技术、超高水材料充填开采技术、煤矿似膏体充填开采技术。2.1.1　注浆胶结充填开采技术7注浆胶结充填开采技术可以分为采空区高浓度浆液充填技术和离层带注浆充填技术。前者是将在采空区外制作好的高浓度浆液用特殊管道运输至采空区，在采空区冒落的岩石固体被重新压缩成型之前，将输送进来的高浓度浆液进行充填。后者是最近兴起的一种动态控制沉陷方法，它的特点

4、是在开采时，密切观察开采过程中可能会出现的离层现象，当出现离层现象时，对离层内通过钻孔等方式对离层内进行充填，通过充填材料形成支撑物理结构，从而有效地控制岩层下沉。2.1.2　膏体充填开采技术膏体充填开采技术是指在采空区覆岩层冒落之前，将在地表制作的膏状浆体通过特殊输送装置运输至采空区，对采空区的部分区域进行充填。这种膏状浆体一般是由煤矸石、煤灰、劣质矿土等废弃固体材料制作而成。2.1.3　超高水材料充填开采技术超高水材料充填开采技术，顾名思义就是在制作充填材料时，所需材料的含水量极高，这将大大减少固体材料的用量。2.1.4　煤矿似膏体充填开采技术在对以上三种充填技术充分研究分析的情况下，并

5、且结合了其他先进的充填技术后，煤矿似膏体充填技术应运而生。它具有胶结能力强，流动性好，便于输送，且在充填胶结时不发生脱水现象的特点，近年来在许多煤矿单位被广泛应用。2.2　大倾角煤层的基本特征2.2.1　大倾角煤层的概念7倾斜煤层可以分为以下三种：缓倾斜煤层、倾斜煤层、急倾斜煤层，其中，缓倾斜煤层的倾斜角度一般为25°以下，倾斜煤层的倾斜角度一般为25°～45°，急倾斜煤层的倾斜角度则一般大于45°。实际上，通过查阅文献可知，对于大倾角煤层，现今还没有准确的定义。但在实际的生产过程中，一般将倾斜角在35°～55°范围内的煤层称为大倾角煤层，有些倾斜角达到60°的也称为大倾角煤层。2.2.2　

6、大倾角煤层岩层的特征大倾角煤层的形成与地质的构造有着不可分割的历史渊源，与水平面或缓倾斜煤层岩层构造相比，大倾角煤层的顶部与底部的岩层构造由于受到了地质构造时的影响，破坏程度比较大，在进行煤矿开采时，极易造成覆岩层的冒落。（1）大倾角煤层开采面由于存在比较大的倾斜角，采矿时采空区内产生的冒落的煤矸石由于重力的作用会沿开采面滚落而下，从而造成了采空区下部充满了从上部滚落的煤矸石，而上部的煤矸石由于滚落而造成悬空。此外，开采面由于重力的作用会沿着倾斜的方向的岩层缓慢移动，造成岩层顶板的沉陷和底板的突起，对于覆岩层的支撑力，由开采面缓慢转变到中轴线，表现出具有典型特征的非对称支撑力。（2）由于开采

7、面会沿着倾斜的方向移动，在没有外加控制措施的情况下，开采面的底板会受到岩层移动而产生的破坏，一旦开采面的底板受到了破坏，底板的岩层构造将不再稳定，会随着底板的破裂而发生严重的滑动破坏，造成开采面覆岩层、支架、底板整个系统失去平衡，最终引发整个开采区岩层的破坏、地表塌陷等一系列恶化灾害。3　充填开采技术在大倾角煤层生产中的应用7目前，国内对大倾角煤层充填开采技术研究以注浆胶结充填开采技术居多，本文就此技术在大倾