張文瑞

（山西焦煤西山煤電西曲礦，山西古交030200）

1煤礦開采沉陷對(duì)煤礦開采的不良影響。

煤礦開采是在地下進(jìn)行的，是對(duì)地表之下的煤層進(jìn)行開采，由于地下煤層被開采從而引起地質(zhì)沉陷影響地表的建筑物和生態(tài)環(huán)境。

由于煤礦開采引起了地質(zhì)沉陷從而需要對(duì)地表的建筑物進(jìn)行拆遷，因?yàn)榈乇斫ㄖ锏牟疬w所以增加了煤礦開采的成本不利于煤礦開采技術(shù)的發(fā)展。煤礦開采主要是將地下的能源開采進(jìn)行利用，而開采沉陷引起建筑物拆遷需要大量的資源對(duì)拆遷的建筑物進(jìn)行安置和重建，這需要大量的經(jīng)濟(jì)投入而這一經(jīng)濟(jì)投入需要從煤礦開采的收益中提取從而增加了煤礦開采的成本。如何保護(hù)地表的建筑物不受損壞的情況下進(jìn)行煤礦開采成為降低煤礦開采成本的關(guān)鍵。

煤礦開采所帶來(lái)的地質(zhì)沉陷引起地表的生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，而生態(tài)環(huán)境遭到破壞需要長(zhǎng)時(shí)間來(lái)恢復(fù)，并需要大量的經(jīng)濟(jì)投入，且不利于我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目的。煤礦開采沉陷引起地表水的下漏使得由地表水支撐形成的生態(tài)系統(tǒng)損壞，由于煤礦開采的地質(zhì)沉陷帶來(lái)地質(zhì)環(huán)境的惡化出現(xiàn)山峰的垮塌，地層的下降對(duì)于生態(tài)破壞的影響嚴(yán)重。如何實(shí)現(xiàn)煤礦綠色化的開采是煤礦開采的關(guān)鍵，也是對(duì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一種支持和實(shí)踐。

2部分充填開采技術(shù)原理對(duì)于煤礦開采的重要意義。

充填開采技術(shù)在其他礦產(chǎn)資源開采技術(shù)中得到了良好的應(yīng)用，在其他的礦產(chǎn)資源的開采中將開采產(chǎn)生的廢棄物進(jìn)行利用充填，不但解決了開采沉陷這一問(wèn)題，也避免因?yàn)閺U棄物的堆放對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的不良影響。而煤礦開采也和其他礦產(chǎn)資源開采一樣也會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄物，而煤礦開采的主要廢棄物就是矸石，煤礦開采的矸石的礦外堆放所占用的土地資源也是相當(dāng)巨大的，所以充填開采技術(shù)對(duì)于煤礦開采也有著重要的意義。

一般的充填開采技術(shù)從總體上來(lái)講可以分為部分充填開采技術(shù)和全部充填開采技術(shù)，在金屬礦產(chǎn)資源開采中一般采用的是全部充填開采技術(shù)，因?yàn)榻饘俚V產(chǎn)資源開采產(chǎn)生的尾料為開采的礦石量的90%以上，而煤礦開采的矸石占有量只是整個(gè)煤礦開采量的15%，如果進(jìn)行全部充填開采就需要尋找其他的充填材料，而采用其他的充填原料的這樣不但增加了煤礦開采的成本，同時(shí)尋找合適的充填材料對(duì)于充填也存在重大的影響，所以在對(duì)于煤礦的開采充填技術(shù)應(yīng)該采用部分充填開采技術(shù)，部分充填開采技術(shù)也是作為煤礦綠色開采的一種重要技術(shù)。

控制煤礦開采沉陷的部分充填技術(shù)重要就是對(duì)覆巖主關(guān)鍵層進(jìn)行控制，通過(guò)對(duì)覆巖主關(guān)鍵層進(jìn)行控制而控制煤礦開采沉陷。通過(guò)了解地質(zhì)移動(dòng)規(guī)律，對(duì)覆巖主關(guān)鍵層進(jìn)行控制從而避免因?yàn)楦矌r主關(guān)鍵層的破裂而引起地表的地質(zhì)沉陷。部分充填開采技術(shù)相對(duì)于與全部充填開采技術(shù)來(lái)說(shuō)需要的充填材料相對(duì)較少，而實(shí)際能夠達(dá)到的效果也與全部填充效果相同，只是部分充填技術(shù)需要的技術(shù)含量更高，對(duì)于充填有一個(gè)重要的要求，也就是必須對(duì)覆巖主關(guān)鍵層進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，如未能對(duì)主關(guān)鍵層進(jìn)行準(zhǔn)確的控制就不能實(shí)現(xiàn)充填的作用，不能避免地質(zhì)的沉陷問(wèn)題的發(fā)生。

3控制煤礦開采沉陷的部分充填開采技術(shù)

根據(jù)煤礦的開采環(huán)境的不同，而采取的對(duì)于控制煤礦開采沉陷的部分充填開采技術(shù)也就不同，一般來(lái)說(shuō)控制煤礦開采沉陷的部分充填技術(shù)主要采用的是三種部分充填技術(shù)，也就是條帶采空區(qū)膏體充填技術(shù)、覆巖離層分區(qū)隔離注漿充填技術(shù)和條帶開采冒落區(qū)注漿充填技術(shù)。這些技術(shù)的應(yīng)用都是根據(jù)實(shí)際的情況來(lái)確定，由于實(shí)際的情況的不同采用不同的技術(shù)，也會(huì)因?yàn)閷?shí)際情況而采用這些技術(shù)的綜合應(yīng)用。

3.1 控制煤礦開采沉陷的條帶采空區(qū)膏體填充技術(shù)

條帶采空區(qū)膏體填充技術(shù)是指在煤層進(jìn)行開采至頂板還沒有冒落的時(shí)候?qū)Σ煽諈^(qū)的部分空間采用膏體材料進(jìn)行充填，通過(guò)構(gòu)筑相間的充填條帶來(lái)對(duì)覆巖進(jìn)行支持，未充填的采空區(qū)的寬度大小要小于覆巖關(guān)鍵詞的初次破裂的間距，這樣才能對(duì)控制地表發(fā)生沉陷，而這之中就要注意能夠保證充填的條帶能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定，只有充填條帶的長(zhǎng)期穩(wěn)定才能保證控制的有效性（如圖1）。

圖1 條帶采空區(qū)膏體充填技術(shù)原理示意圖

這種控制煤礦開采沉陷的部分充填技術(shù)主要有兩種充填模式，一種模式就是煤礦開采的時(shí)候布置成短壁的條帶開采，當(dāng)一個(gè)工作面開采完畢之后進(jìn)行充填，然后到第三個(gè)工作面開采完之后進(jìn)行充填，也就是相隔一個(gè)工作面進(jìn)行充填，這種充填方式比較簡(jiǎn)單；而另一種充填模式也就是長(zhǎng)壁條帶充填開采模式，也就是在工作面進(jìn)行開采完畢之后，構(gòu)筑長(zhǎng)壁的充填條帶，這種條帶要注意對(duì)條帶之間的間距的準(zhǔn)確控制。

3.2 控制煤礦開采沉陷的覆巖離層分區(qū)隔離注漿充填技術(shù)

所謂的控制煤礦開采沉陷的覆巖離層分區(qū)隔離注漿充填技術(shù)就是通過(guò)鉆孔向在巖層移動(dòng)中形成的離層空洞中填充充填材料從而對(duì)覆巖進(jìn)行支撐，以此使得覆巖的移動(dòng)的減緩，避免了地表的沉陷。這種控制煤礦開采沉陷的充填技術(shù)主要注重的是對(duì)覆巖離層的位置和離層量進(jìn)行一個(gè)準(zhǔn)確的研究，掌握覆巖離層的動(dòng)態(tài)發(fā)育規(guī)律，選擇合適的時(shí)間對(duì)覆巖離層進(jìn)行充填（如圖2）。

圖2 覆巖離層分區(qū)隔離注漿充填技術(shù)原理示意圖

覆巖離層注漿充填的最佳時(shí)機(jī)在于關(guān)鍵層的初次斷裂之前，因?yàn)樵谶@個(gè)時(shí)候兩個(gè)關(guān)鍵層之間的離層量最大，也最適合于充填。當(dāng)關(guān)鍵層初次斷裂之后，兩個(gè)關(guān)鍵層的離層量就會(huì)變小，不利于充填。但是因?yàn)殡x層注漿充填的都不是固結(jié)的充填物質(zhì)，不能將離層立即充填滿，所以不能對(duì)關(guān)鍵層進(jìn)行立即支持，阻止關(guān)鍵層的斷裂，由于關(guān)鍵層的斷裂也就給后續(xù)的充填工作帶來(lái)難度。所以在以往的離層注漿充填技術(shù)基礎(chǔ)上，可以采取分區(qū)隔離煤柱在關(guān)鍵詞初次斷裂之前將離層進(jìn)行隔離成封閉的獨(dú)立空間，對(duì)每一個(gè)空間進(jìn)行注漿充填，這樣就能有效地將離層充填滿，從而阻止關(guān)鍵層的斷裂，避免地表的沉陷。

3.3 控制煤礦開采沉陷的條帶開采冒落區(qū)注漿充填技術(shù)

由于條帶開采使得采空區(qū)和采空區(qū)上部的巖層形成了一個(gè)冒落區(qū)，冒落區(qū)失去了承載能力，將上部巖層的載荷集中向預(yù)留的煤柱之上，由于超出了煤柱的承載能力使得煤柱變形，煤柱的壓縮變形從而使得地表沉陷。而控制煤礦開采沉陷的條帶開采冒落區(qū)注漿充填技術(shù)就是對(duì)冒落層進(jìn)行充填。在地表或者井下通過(guò)鉆孔的方式向條帶冒落區(qū)進(jìn)行注漿充填，使得冒落區(qū)重新?lián)碛谐休d能力。這種充填技術(shù)可以縮短條帶的預(yù)設(shè)寬度從而使得煤礦的開采量的增加（圖3）。

圖3 條帶開采冒落區(qū)注漿充填技術(shù)原理示意圖

結(jié)語(yǔ)

控制煤礦開采沉陷的部分充填開采技術(shù)對(duì)于煤礦的綠色開采具有重要的意義，也是對(duì)煤礦開采區(qū)上的建筑和生態(tài)有著重要的保護(hù)作用，掌握好各種煤礦開采沉陷的部分充填技術(shù)，是煤礦開采可持續(xù)發(fā)展的要求，也能大大地提高煤礦開采的收益，降低煤礦開采的成本。

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