煤矿采空区膏体充填技术概述

损失，比如陕西省神木县与府谷县一年就发生了 5 次震级在里氏 结构，也有利于控制和限制充填材料中物质的迁移和影响。膏体充
2.0- 3.5 级的地震，最近一次为 2010 年 12 月 28 日，经陕西省地震 填的一个显著特点是基本不泌水，充填时泌出的水分基本被顶底板
局确认，此种地震多为采空区塌陷引发的地震。
岩石吸收或被工作面排水系统外排，不会对地下水环境产生不利的
在我国因煤炭开采而造成的地面塌陷已达 60 多万公顷，且每 影响。实际上，由于采空区采用膏体全部充填后，不改变矿井地下水
年新增沉陷面积达 4 万公顷之多，同时地面塌陷在地质、环保和安 系结构，反而有利于保护地下水资源。
全等方面的负面影响也是不可估量的，如何解决因地下煤炭资源的
1 膏体充填技术研究背景
据统计，我国的煤炭资源储存总量中有超过 30%的煤炭埋藏在
水体下、建筑下、路桥下（简称“三下”）等不宜开采或开采Biblioteka Baidu不允许
产生塌陷的区域[1]。我国是一个煤炭资源产出大国，也是一个以煤炭
为主要能源的能源消费大国，这几年，随着全球能源问题的日益突
出，国内市场煤炭需求量成大幅增长趋势，露天煤矿及埋藏较浅的
态环境而提出的。煤矿采空区膏体充填技术能够实现对采空区的充 11154 万 t,充填矸石粉煤灰地面固体废弃物 1216 万 t,实际充填率
填，及时对采空区地壳进行支撑，有效避免了地下采空区域因不能 达到 98%以上,生产效率每工作面达到 22t,矸石充填开采成本较低,
承受巨大的压力而产生的地表塌陷问题。这几年随着煤矿充填站技 每吨增加成本在 50 至 55 元左右,创直接经济效益 4400 万元。
作者简介：刘广利（1983～），河南驻马店人，工程师，毕业于兰州
成膏状浆体。通常情况下，制成的膏体具有无临界流速、与水相融、 理工大学，硕士学历，现任职于沈阳三一重型装备有限公司，从事矿
不沉淀、泵送性能良好、可以长距离进行管道输送的优点[2]。
用产品设计工作。
2.3 膏体经管路泵送到煤矿井下待充填区域后，由于胶结材料
煤矿采空区充填支护等。以煤矸石为骨料的膏体充填开采技术是一 矿充填开采领得到越来越广泛的应用。
种新的充填开采方法，其主要有以下几个特点：
参考文献
2.1 膏体充填技术的原材料主要是煤矸石、粉煤灰、炉渣、河沙 [1]姜寄.煤矿充填站应用和前景的探讨[J].黑龙江科技信息，2009:58.
或城市固体垃圾等固体废弃物。膏体充填原材料来源广泛，可以将 [2]张洪军.建筑物下开采采空区膏体充填技术及应用[J].煤炭技术，
象，不仅对附近农田和水利造成很大的影响，而且污染了居民区环 “三下”煤炭资源开采问题,保护矿区生态环境,并使煤矿固体废弃物
境；城市生活垃圾和城市工业产生的粉煤灰也会产生一系列环境问 得以资源化。
题，探求如何变废为宝、加以利用至关重要。以上所有问题，都可以
3 膏体充填技术应用实例[3]
通过采用合理的充填技术得到很好的解决。
煤炭资源由于储量较少，远远不能满足当前国内市场需要；埋藏较
深的煤矿资源因为开采技术条件和开采设备的原因也受到了很大
的的限制。随着国内能源市场对煤炭资源的需求量的不断加大以及 我国煤炭资源的特点，探索如何对深层煤炭资源的开发利用及对后
图 1 煤矿采空区充填示意图
续问题的妥当处理已经受到了政府部门的重视，国内相关企业和科 限破坏后，整个充填体仍具有较高的承载性能。
膏体充填技术不但能有效解决“三下”及深层煤炭资源的开采问题，
2 膏体充填技术的特点
而且能够使废物得到充分利用、变废为宝；不仅有利于煤炭行业经
膏体充填技术是在 20 世纪 80 年代初发展起来的一种基于煤 济的发展，而且对环境起到保护的作用，实现经济与环境保护的双
矿“绿色开采”理念的新型开采技术，它可用于煤炭置换开采或者是 赢局面。鉴于膏体充填技术的优点及以后不断的发展，它必将在煤
邢台矿 7606 充填工作面处于工业广场煤柱内, 走向长度为
煤矿采空区回填采用膏体充填是一种新型的煤矿开采技术模 460m,倾斜长度为 50m,可采储量 11.7 万 t。7606 工作面从 2008 年
式,是为解决“三下”煤炭资源的开采、提高煤炭资源采出率、保护生 12 月 17 日正式试采, 到 2009 年 5 月 24 日结束, 累计采出原煤
的作用可以在短时间内就能够凝结固化到能够自稳并达到脱模条
件、达到预定的支护强度；特殊情况下，即使充填体局部达到强度极
基于膏体充填技术，利用泵送设备将膏体通过管道输送到井下,
采出而产生的地面塌陷问题已经成为了煤炭行业亟待解决的一个 及时对采空区实施充填,形成以膏体充填体为主的覆岩支撑体系,能
问题；另一方面，煤矿在开采过程中产生大量的煤矸石，堆积在地面 够有效地控制地表因开采出现的沉陷在允许值范围内,保护地面建
不仅占用大量的土地，而且一遇大风天气便会出现粉尘弥漫的现 筑物不受破坏,提高煤炭资源采出率,改善煤矿安全生产条件,解决
术、长距离泵送技术的不断成熟，深层采煤及“三下”采煤出现的问
结束语
题正逐步得到解决。因此，推广煤矿采空区膏体充填技术是实现煤
随着煤炭市场需求的不断增加，开发“三下”及深层煤炭资源证
炭企业清洁发展、绿色开采，保证采空区安全发展和可持续发展的 逐渐受到重视，如何找出一种既经济又环保的采煤方法极为重要。
重要举措。
研机构都在加大对这方面的研究，已经取得了不少成果。但是，开采
2.4 膏体充填形成大体积固化体，有利于控制充填材料中物质
深层煤炭资源仍旧面临着很多的问题。近两年，在我国部分地区频 的溶出与迁移，不会对地下水资源造成影响。采空区采用膏体全部
繁发生地震等自然灾害，已经给人民群众生命和财产造成了极大的 充填后，顶底板岩层不会出现结构性破坏，不改变顶底板地下水系
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煤矿采空区膏体充填技术概述
刘广利 刘 丹
（三一重型装备有限公司，辽宁 沈阳 110027）
摘 要：对当前在煤矿充填开采领域内的一项重要技术—— —膏体充填技术的研究背景、技术特点及应用情况做了简要的概述，最后 指出膏体充填技术在煤充填开采领域具有很好的应用前景。
关键词“：三下”；煤矿采空区；膏体充填
煤矿遗留下来的矸石，城市生活垃圾及工业废渣回收利用，变废为 2010,(6):90-91.
宝。既可以解决深层采煤和“三下”采煤问题，又解决了矿区和城市 [3]惠功领.我国煤矿充填开采技术现状与发展[J].煤炭工程，2010,(2):
环境问题，实现了环境与经济效益的双赢。
21-23.
2.2 将原材料制成膏体再辅以胶结材料就可以在地面上加工制