綜合機(jī)械化固體充填采煤技術(shù)研究進(jìn)展

王亞軍　袁曉軍

摘 要：本文主要對(duì)綜合機(jī)械化固體充填采煤技術(shù)的研究情況進(jìn)行系統(tǒng)探討，從現(xiàn)代充填采煤技術(shù)的難點(diǎn)、要求等方面出發(fā)，對(duì)綜合機(jī)械化固體充填采煤技術(shù)及填充采煤設(shè)備進(jìn)行深入研究。

關(guān)鍵詞：綜合機(jī)械化；充填采煤；研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.052

0 引言

煤炭能源是我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展中一個(gè)最為重要的戰(zhàn)略性資源。近年來(lái)，因我國(guó)煤炭總產(chǎn)量增長(zhǎng)迅速，同時(shí)又因?yàn)槊禾抠Y源在分布上存在不合理，地質(zhì)開(kāi)采的基礎(chǔ)條件存在較大差異等情況，有一部分礦井資源臨近枯竭，已成為壓煤。此外，煤炭開(kāi)采中的煤矸石占用較大用地，還會(huì)帶來(lái)環(huán)境的污染問(wèn)題。基于此現(xiàn)狀，我國(guó)研究人員提出綠色采礦理念，綜合機(jī)械化固體充填采煤技術(shù)就是最為主要的一種。

1 現(xiàn)代充填采煤技術(shù)概述

現(xiàn)代充填采煤技術(shù)的發(fā)展和實(shí)踐應(yīng)用須達(dá)成這個(gè)要求：一是高采出率、優(yōu)質(zhì)高效的采出煤炭資源；二是具備先進(jìn)機(jī)械化設(shè)備及安全措施；三是巖層運(yùn)動(dòng)及地表沉陷得到嚴(yán)格控制。但是，由于煤炭資源層屬于沉積性礦體，當(dāng)前大多數(shù)礦區(qū)是使用綜合型機(jī)械長(zhǎng)臂進(jìn)行開(kāi)采的，伴隨作業(yè)面的深入，采空區(qū)上層巖石層會(huì)隨之垮落，綜合作業(yè)面支架后部的采空區(qū)也會(huì)被垮落巖體塞滿，無(wú)法如礦脈開(kāi)采進(jìn)行固體充填，也缺乏進(jìn)入通道，所以要達(dá)成充填采煤要解決好充填空間、充填物運(yùn)輸通道及充填體密實(shí)度等三個(gè)難點(diǎn)[1]。近年來(lái)，我國(guó)已設(shè)計(jì)并研發(fā)出了綜合機(jī)械化固體充填采煤技術(shù)，不僅滿足了上述要求，也妥善解決了技術(shù)上的難題。

2 綜合機(jī)械化固體充填采煤技術(shù)分析

2.1 生產(chǎn)系統(tǒng)布置

綜合機(jī)械化固體充填采煤技術(shù)（圖1），是將粉煤灰、煤矸石、建筑垃圾等固體廢棄物作為充填物料，經(jīng)固體物料的持續(xù)輸入系統(tǒng)或直接使用投放設(shè)備送至礦進(jìn)底下，再通過(guò)帶式輸送設(shè)備送至充填采煤作業(yè)面，依靠刮板式充填輸送機(jī)、采煤充填一體液壓裝置等設(shè)備使采空區(qū)得到充填及充實(shí)，進(jìn)而解決充填采煤中的技術(shù)難點(diǎn)。

另外，綜合機(jī)械化固體充滿采煤的作業(yè)布置形式（圖2）和傳統(tǒng)的綜合采煤作業(yè)面是基本一致的，采煤作業(yè)面處于后部，也就是在采空區(qū)一邊開(kāi)設(shè)充填操作面，然后再于操作面上布置一條固體充填物料運(yùn)輸帶，把固體充填物輸送到刮板充填運(yùn)輸機(jī)上。此種作業(yè)面布置，能夠有效達(dá)成充填和采煤在相同作業(yè)系統(tǒng)中同時(shí)進(jìn)行[2]。

其中，1為送料帶式運(yùn)輸機(jī)；2為充填物料轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)；3是運(yùn)煤刮板輸送機(jī)；4是充填刮板輸送機(jī)；5為卸料孔；6為帶式輸送機(jī)；7為移動(dòng)式變電站。

3 綜合機(jī)械化固體充填采煤設(shè)備分析

3.1 支架結(jié)構(gòu)

依照已知礦壓的顯現(xiàn)規(guī)律可知，綜合開(kāi)采液壓支架的主要功能是確保安全作業(yè)的空間。而把直接頂轉(zhuǎn)變?yōu)樽罨镜闹Ъ芙Y(jié)構(gòu)，如此可有效減少部分開(kāi)采帶來(lái)的壓力。在充填開(kāi)采過(guò)程中，盡量減輕直接頂帶來(lái)的破壞，它的整體性和開(kāi)采前無(wú)顯著變化[3]。從開(kāi)采控制目標(biāo)層面看，固體充填可滿足覆巖層垮落的開(kāi)采環(huán)境需要，使開(kāi)采點(diǎn)能夠在相對(duì)穩(wěn)固支架開(kāi)采下，根據(jù)周期生產(chǎn)特性運(yùn)作。

3.2 填充工藝

應(yīng)用一體填充液壓支架雖說(shuō)可實(shí)現(xiàn)填充采煤設(shè)備達(dá)成同步采煤和充填，但此種自行研制出來(lái)的礦料輸送機(jī)難以滿足運(yùn)輸量要求，與此同時(shí)，此種大深埋、大孔徑的固體物料填充煤炭開(kāi)采系統(tǒng)還會(huì)較大的影響到正常采空區(qū)的作業(yè)進(jìn)度。因此，采用先進(jìn)固體物料填充工藝，把矸石輸送到采空區(qū)，在支架結(jié)構(gòu)推壓下，把矸石送至支架后方，不但方便填充操作的有序進(jìn)行，還有效提升了充填開(kāi)采煤炭資源技術(shù)的效率及質(zhì)量。

3.3 填充效果

為了有效保障充填采煤技術(shù)對(duì)礦井有較為理想的充填效果，開(kāi)采企業(yè)還應(yīng)通過(guò)有關(guān)專業(yè)計(jì)量設(shè)備對(duì)充填采煤設(shè)備固體物料進(jìn)量和出煤情況開(kāi)展嚴(yán)密監(jiān)控。從開(kāi)采的巷道起，上、下部液壓支架結(jié)構(gòu)巖層位移可否滿足裝配壓力、作業(yè)面可否根據(jù)周期性覆巖層位移特性對(duì)頂板運(yùn)動(dòng)進(jìn)行有效控制等方面的問(wèn)題均可檢驗(yàn)固體充填采煤技術(shù)應(yīng)用效果。伴隨作業(yè)面的深入，整體充填采煤設(shè)備對(duì)礦山結(jié)構(gòu)的開(kāi)采環(huán)境能夠逐步適應(yīng)，根據(jù)中部填充情況，開(kāi)采人員應(yīng)根據(jù)充填采煤作業(yè)面的實(shí)際狀況制定出科學(xué)、合理的計(jì)劃[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜合機(jī)械化固體充填采煤技術(shù)，是基于巖層控制理論進(jìn)行研究得到的一項(xiàng)創(chuàng)新方法，近年來(lái)，在我國(guó)煤炭開(kāi)采中得到推廣和廣泛應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益及環(huán)境效益。該項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)是一個(gè)系統(tǒng)性、發(fā)展性工程，在理論上、機(jī)械設(shè)備上仍需要進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]繆協(xié)興，張吉雄，郭廣禮.綜合機(jī)械化固體充填采煤方法與技術(shù)研究[J].煤炭學(xué)報(bào)，2010，23（06）：144-146.

[2]劉建功.綜合機(jī)械化固體充填采煤技術(shù)研究[J].煤炭與化工，2014，11（07）：201-202.

[3]徐俊明，張吉雄，周楠等.綜合機(jī)械化固體充填采煤等價(jià)采高影響因素研究[J].中國(guó)煤炭，2011，25（11）：169-171.

[4]繆協(xié)興，巨峰，黃艷利等.充填采煤理論與技術(shù)的新進(jìn)展及展望[J]，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，12（05）：141-142.