充填采煤開采沉陷主控因素及其影響規(guī)律

姜小強(qiáng)

摘 要：煤炭是一種重要能源，隨著人們對煤炭能源需求量的不斷增多，人們增加對煤炭能源的開采。煤炭開采過程中會(huì)對地面造成一定程度影響，為了實(shí)現(xiàn)綠色開采，降低開采對環(huán)境造成的破壞，應(yīng)當(dāng)做好地表沉降影響因素分析，希望文中內(nèi)容對相關(guān)工作人員能夠有所幫助。

關(guān)鍵詞：煤炭資源;填充采煤;采煤沉降;地質(zhì)條件

隨著我國煤炭資源開采的不斷加強(qiáng)，勢必會(huì)出現(xiàn)大量的采空區(qū)，這也是現(xiàn)階段煤炭資源開采過程中需要人們重點(diǎn)解決的一項(xiàng)問題。在煤炭資源開采過程中采用充填開采方式，對煤炭進(jìn)行置換，可以減少開采對環(huán)境造成的破壞，可見充填開采是一項(xiàng)綠色開采技術(shù)，為了使該項(xiàng)開采技術(shù)能夠得到廣泛應(yīng)用與推廣，應(yīng)做好相應(yīng)的分析。

1 充填采煤開采沉陷主控因素的合理分析

填充開采發(fā)生沉陷是一個(gè)復(fù)雜的過程中，具體沉陷情況會(huì)隨著空間和時(shí)間的改變而發(fā)生變化。在充填采煤工作面作業(yè)空間整個(gè)特殊圍巖結(jié)構(gòu)中許多因素都會(huì)對地表開采沉陷造成一定影響，影響因素主要分為以下幾種：①原始地質(zhì)。煤體、原巖應(yīng)力等;②填充體。高度和平面填充率，以及壓縮率等;③開采強(qiáng)度。開采高度，空頂距等。

2 分析影響因素的具體規(guī)律

2.1 地質(zhì)條件

地質(zhì)條件影響因素的具體規(guī)律如下：通常來說，地應(yīng)力與煤層的具體埋深成正比。煤層埋深越大，覆巖層也就越厚，此時(shí)將會(huì)產(chǎn)生較大的壓力。較高地應(yīng)力煤巖壓實(shí)，完成對煤炭資源的開采后，將會(huì)增加頂板移引量，這會(huì)導(dǎo)致地面發(fā)生較為嚴(yán)重的沉降現(xiàn)象，會(huì)對環(huán)境造成破壞;彈性模量在一定程度上決定了煤巖體的具體強(qiáng)度情況，煤巖提的強(qiáng)度和硬度會(huì)隨著彈性模量的增加而變大，實(shí)際開采過程中，如果煤頂層板發(fā)生的變形較小，則地面發(fā)生的沉降也就較小。如果彈性模量較小，則頂板會(huì)發(fā)生較為嚴(yán)重的變形情況，此時(shí)地表也將會(huì)發(fā)生較為嚴(yán)重的沉降現(xiàn)象。

2.2 開采強(qiáng)度

煤層采高情況對于地面的具體沉降情況會(huì)造成較為嚴(yán)重的影響，隨著煤層采高的增加，地面沉降也會(huì)變大。在其他條件都相同的情況下，煤層采高越大，頂板發(fā)生的變形情況也就會(huì)變大更加嚴(yán)重，此時(shí)，地面也就會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的沉降現(xiàn)象;控頂距指的是液壓支架對頂板的具體控制距離，煤炭資源開采過程中如果采用填充方式進(jìn)行開采作業(yè)，那么該距離就等于填充臂到煤壁的距離，也就是開采作業(yè)期間，未進(jìn)行填充的具體寬度。在條件相同的情況下，隨著控頂距離的增加，頂板下沉量也將會(huì)增加，也就是說，隨著孔頂距的增加，頂板的懸空距離也將會(huì)變大，同時(shí)，由于受地應(yīng)力作用的影響，頂板容易發(fā)生變形，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生破裂。由此可見，可以通過減小頂板懸空時(shí)長和減小控頂距離的方式，減小頂板在開采作業(yè)期間的下沉量。

2.3 充填物質(zhì)

充填率指的是充填體積與采空區(qū)體積的比值。導(dǎo)致充填率過低情況通常分為以下兩種：①充填高度沒有達(dá)到要求標(biāo)準(zhǔn);②充填范圍不足，部分區(qū)域未得到填充。若實(shí)際充填率沒有未達(dá)到要求標(biāo)準(zhǔn)，特別是充填高度沒有達(dá)到頂板，這將會(huì)致使頂板發(fā)生沉降，這是相關(guān)作業(yè)人員在實(shí)際作業(yè)過程中需要特別注意的一項(xiàng)內(nèi)容;充填物壓縮率和強(qiáng)度會(huì)影響變形。采取填充采煤開采過程中，采用的填充的材料的承載力越強(qiáng)，其可以承受的壓力也就越大，頂板變形量越小，填充支護(hù)取得的效果也就越好。

3 改善充填采煤減沉效果的合理措施

3.1 控制頂板下沉量

針對頂板下沉量的具體控制工作，可以從以下兩個(gè)方面入手：①采后充前的時(shí)間間隔;②頂板懸空面積大小。如果在充填過程中采用的為巷式填充，填充作業(yè)要在一條巷道掘進(jìn)后才能進(jìn)行，因此，在實(shí)際作業(yè)期間，應(yīng)當(dāng)快掘快充;若采取長壁綜采充填，通常都是先進(jìn)行建設(shè)，再填充，因此，采煤與充填兩項(xiàng)作業(yè)應(yīng)當(dāng)平行進(jìn)行，但是，實(shí)際作業(yè)期間，不推薦進(jìn)行超長工作面布置，避免對開采作業(yè)造成不良影響。

3.2 提高充填率

充填開采過程中，為了使充填率能夠滿足作業(yè)需求，要進(jìn)行合理巷道設(shè)計(jì)，在開采長采取仰斜方式，而在充填上則采取俯斜方式進(jìn)行。采取固體矸石拋射充填時(shí)，可以適當(dāng)提高拋射的覆蓋范圍，進(jìn)而加大充填材料的覆蓋面積。而在膏體和高水充填期間，為了確保填充合理性，不得出現(xiàn)沉淀、離析、泌水等不良現(xiàn)象。因此，要想提高充填率，要做好以下幾項(xiàng)內(nèi)容：①減少充填材料泌水率;②做好對填充空間的封堵作業(yè)，使充填漿體液面能夠達(dá)到一個(gè)理想的高度。

3.3 減少壓縮率

①利用固體材料完成相應(yīng)的填充工作時(shí)，可以對填充采用的石頭進(jìn)行粉碎處理，從而減少固體填料間的空隙，達(dá)到減小壓縮率的目的。而利用膏體或高水材料時(shí)，應(yīng)當(dāng)依據(jù)覆巖層或采空區(qū)的具體情況，研究材料配比，確保材料凝結(jié)后的穩(wěn)定性;②控制充填質(zhì)量，確保充填與采煤兩者相匹配，從而使充填質(zhì)量能夠達(dá)到生產(chǎn)要求。

4 結(jié)束語

填充采煤開采是現(xiàn)代煤炭開采過程中一種先進(jìn)的開采技術(shù)，通過對該項(xiàng)開采技術(shù)的應(yīng)用，能夠減少煤炭開采對環(huán)境造成的不良影響，并且可以提升開采效率。具體開采過程中，要通過合理措施，提高填充采煤減沉降效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏彩萍.部分充填采煤技術(shù)的應(yīng)用研究[J].山西冶金，2018， 41（06）：139-140+153.