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[摘 要]煤矿开采生产技术的选用关系着煤矿资源的开采效率与安全性，也在很大程度上影响着煤矿企业的生产效益，现代科技的不断发展使得现代煤矿的开采生产技术水平得到了很大程度的提升，膏体充填开采技术便是一种相对较为先进的现代化煤矿开采技术，在现代煤矿生产中有着广泛的应用。为了确保膏体充填开采技术的实践应用价值发挥，本文将针对我国煤矿开采作业中膏体充填开采技术应用的相关问题展开研究和讨论。
[关键词]煤矿生产；膏体充填；开采技术；应用
中图分类号：TH55 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）10-0115-01
随着煤矿开采工作的不断推进，会形成一定范围的采空区，对采空区的处理如不得当，将极有可能造成煤矿地质稳定性下降，给后续开采工作造成严重的安全威胁，也将增加开采的成本，同时，如水砂充填法、低浓度胶结充填法等一些煤矿采空区的充填处理方法在实际运用中还可能导致对矿区及周边的水体环境的污染，综合比较之下，选择膏体充填开采技术，并加以科学利用，能够有效保证采空区充填的质量，避免地质失稳，并能够减少对水体环境的污染，其在煤矿开采作业中能够发挥出积极的价值。
一、煤矿膏体充填开采技术应用的优势
1.稳定性更强
充填开采技术的应用中充填材料的性质与充填开采作业的效果是具有直接关系的，膏体充填开采主要是使用矸石粉、粉煤灰、胶固料、矿井水等缓和形成的膏体作为填充材料，通过膏体的凝结发挥出充填支撑的作用，膏体材料往往能够具有较强的稳定性，这对于防止分层、离析等问题的发生是具有着良好效果的。膏体充填材料的强稳定性与其充填料浆的高浓度是有很大关系的，传统充填技术中所使用的充填料浆浓度最高只能达到65%，普遍属于低浓度充填料浆，而膏体充填开采技术中所使用的充填料浆的质量浓度一般都可达到75%-82%的水平，如配合骨料的使用甚至可达到88%，高质量浓度也赋予了膏体充填材料较强的屈服切应力和塑性粘度，在同一横截面上浆本流动速度为常数，浓度、流速基本不会发生改变，因此稳定性更高。
2.抗错位变形能力更强
充填材料的可塑性对于其错位变形的抵抗能力有着较大的影响，而膏体充填开采技术中应用的膏体充填材料质量浓度高，可塑性也较传统的充填材料更强，在实际的施工应用中既能够保证充填料的有效输送，同时也能够保证管输过程中在管道弯曲、连接部位发生变形后不影响料浆的结构、成分及性质，也不会因此导致料将沉淀、离析、脱水等问题的发生，这也就大大减少了管输过程中对材料的不利影响因素的产生，保证了充填施工的整体效果。此外，经科学配比配制出的膏体充填材料在充填后能够在较短时间内完成初凝，并保证初凝后的整体强度，进而发挥出围岩支撑的作用，也能够在合理的时间范围内完成终凝，达到有效充填支撑的效果，这也能够确保后续开采施工作业的顺利推进。
3.更加经济环保
经济性方面，目前膏体充填开采所使用的材料多为细粒级物料，如粉煤灰等，使用这些物料作为骨料，可保证骨料粒径在35mm以下，大大降低了破碎充填骨料的材料加工成本。同时膏体充填开采技术的应用不需要过滤排水环节，因此无需建设专门的过滤排水系统，这也将减少了过滤排水设施引进装配以及过滤排水环节所产生的成本，具有着一定的经济性优势。环保性方面，膏体充填开采技术的应用能够实现对大量矸石、粉煤灰等固体废弃物的资源化利用，减少了固体废弃物的污染影响，同时也能够避免传统充填方法运用过程中，井下排水对于地下水及地表水环境的污染，在环保性方面较一般传统充填开采技术更具优势。
二、煤矿膏体充填开采技术应用的要点
1.合理选用和布置充填管路
管路的合理选用是煤矿膏体充填开采技术应用的要点之一，管路选择应当结合煤矿生产的实际需求与生产条件，把握好经济性、可靠性、安全性等基本原则，选择质量合格、性能良好、符合生产需要的管路材料，在对管路材料性能的考察上，必须要充分考虑材料的抗磨、抗腐蚀、抗冲击等各方面的能力，应通过实验检测等方法确定管路材料的主要参数，确保其符合实际的生产需要，一般以综合性能较强的金属耐磨钢管作为煤矿干路的充填管材。除干路管材的合理选择外，还要注重对管路附件材料的合理选用，一般情况下都是以耐压能力作为最近本的考量要素，为确保膏体充填施工系统的可靠运行，干线管路法兰、旁通管法兰应选用公称压力不小于10MPa的钢制法兰或钢制法兰盖，柔性连接器、三通、闸阀等管路附件也应满足干路附件承压不小于10MPa，工作面管路承压不小于2MPa的需求，且要充分考虑弯曲、连接部位的局部压力，在管路材料的承压设计上予以加强，避免安全隐患的产生。
2.做好膏体充填材料的配制
膏体充填开采技术的应用水平在很大程度上要受到膏体材料配制水平的影响，因此，在膏体充填开采作业中，还必须要结合煤矿生产实际需要做好膏体充填材料配方的科学设计，通过实验确定膏体充填料浆配制的最优原材料比例，确保料将性能达到最理想状态，最有利于泵输充填作业的顺利开展。为保证充填效果，料浆的配料中至少要包含15%以上的小于20μm的粒级含量，以作为骨料的矸石为例，一般煤矿生产中要求矸石粒度必须低于25mm，这样既能够保证料浆输送的效果，也能够有效避免分层、泌水等问题的出现。同时，对于料浆中所包含的粒度5mm以下的颗料占比也有一定的要求，此类颗粒至少要占到30%的比例，但最高不能超过50%，一般情况下，保持在40%最适宜。如果料浆采用泵压进行长距离输送，则要求其分层度小于2.0cm，在这种技术条件下即使料浆在管道中有发生静置，也不会影响后续的输送。
3.做好工作面支架的建设与地面沉降管理
膏体经管路输送到工作面后，要确保其充填的效果，还需要在工作面做好机械设备的支架建设，通常会选用支护强度较高、性能可靠的液压支架，并依据地质条件、矿压及工作面其他环境因素等确定液压支架的技术参数。支架的布置可按照每台刮板机机头处各配置端头支架组一组，由机头处每布置10台中部基本架就布置一台特殊架，机尾处最后一台设置特殊架的方式进行，合理划分不同的作业区域，确保充填效果。为避免煤矿生产对地质条件、地表建筑及自然环境的影响，膏体充填的效果应符合相关规定对地面沉降量的要求，这就要切实做好对地面沉降的管理，在施工前要根据现有的通行规程合理预测膏体充填后充填区域的地面沉降量，确定充填作业的最小充实率，并作为对充填材料性能试验检测的参考因素，对充填料浆凝结过程中因体积收缩可能导致的地面沉降变化情况有准确的把握，避免材料性能缺陷或充填作业不到位等导致的过量沉降的情况发生，在此基础上做好地面建筑物维护，防止煤矿生产中过量的地面沉降对地面建筑物的使用安全造成不利影响，导致不必要的安全事故的发生。
总结
本文首先针对煤矿膏体充填开采技术应用的主要优势进行了阐述，随后从几个主要方面着手对煤矿膏体充填开采技术的应用要点进行了分析，煤矿膏体充填开采是一项系统的开采作业应用技术，本文仅是对该技术进行了简要分析介绍，在该技术的实践应用中还有很多地方需要加以注意，煤矿行业的相关技术人员、研究人员应当加强对膏体充填开采技术要点的把握，确保充填施工的规范性、可靠性和安全性，为煤矿开采作业的有效开展提供保障，也通过开采技术的不断创新和科学运用为煤矿经济的有序发展提供新的动力。
参考文献
[1] 李向阳，李春爱.煤矿膏体充填开采降本技术实践[J].煤炭科技，2014（4）：69-71.
[2] 郭明杰，孔凯，梁丽鹏.朱村煤矿膏体充填地表控制效果分析[J].煤炭科技，2016（2）：123-125.
[3] 張超，吕田芳，冯建波.太平煤矿三分层膏体充填开采方案探讨[J].山东煤炭科技，2016（12）：43-44.
[4] 王宏录.充填采煤技术在煤矿开采中的应用研究[J].商情，2014（4）：251.
[关键词]煤矿生产；膏体充填；开采技术；应用
中图分类号：TH55 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）10-0115-01
随着煤矿开采工作的不断推进，会形成一定范围的采空区，对采空区的处理如不得当，将极有可能造成煤矿地质稳定性下降，给后续开采工作造成严重的安全威胁，也将增加开采的成本，同时，如水砂充填法、低浓度胶结充填法等一些煤矿采空区的充填处理方法在实际运用中还可能导致对矿区及周边的水体环境的污染，综合比较之下，选择膏体充填开采技术，并加以科学利用，能够有效保证采空区充填的质量，避免地质失稳，并能够减少对水体环境的污染，其在煤矿开采作业中能够发挥出积极的价值。
一、煤矿膏体充填开采技术应用的优势
1.稳定性更强
充填开采技术的应用中充填材料的性质与充填开采作业的效果是具有直接关系的，膏体充填开采主要是使用矸石粉、粉煤灰、胶固料、矿井水等缓和形成的膏体作为填充材料，通过膏体的凝结发挥出充填支撑的作用，膏体材料往往能够具有较强的稳定性，这对于防止分层、离析等问题的发生是具有着良好效果的。膏体充填材料的强稳定性与其充填料浆的高浓度是有很大关系的，传统充填技术中所使用的充填料浆浓度最高只能达到65%，普遍属于低浓度充填料浆，而膏体充填开采技术中所使用的充填料浆的质量浓度一般都可达到75%-82%的水平，如配合骨料的使用甚至可达到88%，高质量浓度也赋予了膏体充填材料较强的屈服切应力和塑性粘度，在同一横截面上浆本流动速度为常数，浓度、流速基本不会发生改变，因此稳定性更高。
2.抗错位变形能力更强
充填材料的可塑性对于其错位变形的抵抗能力有着较大的影响，而膏体充填开采技术中应用的膏体充填材料质量浓度高，可塑性也较传统的充填材料更强，在实际的施工应用中既能够保证充填料的有效输送，同时也能够保证管输过程中在管道弯曲、连接部位发生变形后不影响料浆的结构、成分及性质，也不会因此导致料将沉淀、离析、脱水等问题的发生，这也就大大减少了管输过程中对材料的不利影响因素的产生，保证了充填施工的整体效果。此外，经科学配比配制出的膏体充填材料在充填后能够在较短时间内完成初凝，并保证初凝后的整体强度，进而发挥出围岩支撑的作用，也能够在合理的时间范围内完成终凝，达到有效充填支撑的效果，这也能够确保后续开采施工作业的顺利推进。
3.更加经济环保
经济性方面，目前膏体充填开采所使用的材料多为细粒级物料，如粉煤灰等，使用这些物料作为骨料，可保证骨料粒径在35mm以下，大大降低了破碎充填骨料的材料加工成本。同时膏体充填开采技术的应用不需要过滤排水环节，因此无需建设专门的过滤排水系统，这也将减少了过滤排水设施引进装配以及过滤排水环节所产生的成本，具有着一定的经济性优势。环保性方面，膏体充填开采技术的应用能够实现对大量矸石、粉煤灰等固体废弃物的资源化利用，减少了固体废弃物的污染影响，同时也能够避免传统充填方法运用过程中，井下排水对于地下水及地表水环境的污染，在环保性方面较一般传统充填开采技术更具优势。
二、煤矿膏体充填开采技术应用的要点
1.合理选用和布置充填管路
管路的合理选用是煤矿膏体充填开采技术应用的要点之一，管路选择应当结合煤矿生产的实际需求与生产条件，把握好经济性、可靠性、安全性等基本原则，选择质量合格、性能良好、符合生产需要的管路材料，在对管路材料性能的考察上，必须要充分考虑材料的抗磨、抗腐蚀、抗冲击等各方面的能力，应通过实验检测等方法确定管路材料的主要参数，确保其符合实际的生产需要，一般以综合性能较强的金属耐磨钢管作为煤矿干路的充填管材。除干路管材的合理选择外，还要注重对管路附件材料的合理选用，一般情况下都是以耐压能力作为最近本的考量要素，为确保膏体充填施工系统的可靠运行，干线管路法兰、旁通管法兰应选用公称压力不小于10MPa的钢制法兰或钢制法兰盖，柔性连接器、三通、闸阀等管路附件也应满足干路附件承压不小于10MPa，工作面管路承压不小于2MPa的需求，且要充分考虑弯曲、连接部位的局部压力，在管路材料的承压设计上予以加强，避免安全隐患的产生。
2.做好膏体充填材料的配制
膏体充填开采技术的应用水平在很大程度上要受到膏体材料配制水平的影响，因此，在膏体充填开采作业中，还必须要结合煤矿生产实际需要做好膏体充填材料配方的科学设计，通过实验确定膏体充填料浆配制的最优原材料比例，确保料将性能达到最理想状态，最有利于泵输充填作业的顺利开展。为保证充填效果，料浆的配料中至少要包含15%以上的小于20μm的粒级含量，以作为骨料的矸石为例，一般煤矿生产中要求矸石粒度必须低于25mm，这样既能够保证料浆输送的效果，也能够有效避免分层、泌水等问题的出现。同时，对于料浆中所包含的粒度5mm以下的颗料占比也有一定的要求，此类颗粒至少要占到30%的比例，但最高不能超过50%，一般情况下，保持在40%最适宜。如果料浆采用泵压进行长距离输送，则要求其分层度小于2.0cm，在这种技术条件下即使料浆在管道中有发生静置，也不会影响后续的输送。
3.做好工作面支架的建设与地面沉降管理
膏体经管路输送到工作面后，要确保其充填的效果，还需要在工作面做好机械设备的支架建设，通常会选用支护强度较高、性能可靠的液压支架，并依据地质条件、矿压及工作面其他环境因素等确定液压支架的技术参数。支架的布置可按照每台刮板机机头处各配置端头支架组一组，由机头处每布置10台中部基本架就布置一台特殊架，机尾处最后一台设置特殊架的方式进行，合理划分不同的作业区域，确保充填效果。为避免煤矿生产对地质条件、地表建筑及自然环境的影响，膏体充填的效果应符合相关规定对地面沉降量的要求，这就要切实做好对地面沉降的管理，在施工前要根据现有的通行规程合理预测膏体充填后充填区域的地面沉降量，确定充填作业的最小充实率，并作为对充填材料性能试验检测的参考因素，对充填料浆凝结过程中因体积收缩可能导致的地面沉降变化情况有准确的把握，避免材料性能缺陷或充填作业不到位等导致的过量沉降的情况发生，在此基础上做好地面建筑物维护，防止煤矿生产中过量的地面沉降对地面建筑物的使用安全造成不利影响，导致不必要的安全事故的发生。
总结
本文首先针对煤矿膏体充填开采技术应用的主要优势进行了阐述，随后从几个主要方面着手对煤矿膏体充填开采技术的应用要点进行了分析，煤矿膏体充填开采是一项系统的开采作业应用技术，本文仅是对该技术进行了简要分析介绍，在该技术的实践应用中还有很多地方需要加以注意，煤矿行业的相关技术人员、研究人员应当加强对膏体充填开采技术要点的把握，确保充填施工的规范性、可靠性和安全性，为煤矿开采作业的有效开展提供保障，也通过开采技术的不断创新和科学运用为煤矿经济的有序发展提供新的动力。
参考文献
[1] 李向阳，李春爱.煤矿膏体充填开采降本技术实践[J].煤炭科技，2014（4）：69-71.
[2] 郭明杰，孔凯，梁丽鹏.朱村煤矿膏体充填地表控制效果分析[J].煤炭科技，2016（2）：123-125.
[3] 張超，吕田芳，冯建波.太平煤矿三分层膏体充填开采方案探讨[J].山东煤炭科技，2016（12）：43-44.
[4] 王宏录.充填采煤技术在煤矿开采中的应用研究[J].商情，2014（4）：251.