綜合機械化固體充填采煤技術研究進展

王亞軍　袁曉軍

摘 要：本文主要對綜合機械化固體充填采煤技術的研究情況進行系統探討，從現代充填采煤技術的難點、要求等方面出發，對綜合機械化固體充填采煤技術及填充采煤設備進行深入研究。

關鍵詞：綜合機械化；充填采煤；研究

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

0 引言

煤炭能源是我國經濟建設和發展中一個最為重要的戰略性資源。近年來，因我國煤炭總產量增長迅速，同時又因為煤炭資源在分布上存在不合理，地質開采的基礎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，煤炭開采中的煤矸石占用較大用地，還會帶來環境的污染問題。基于此現狀，我國研究人員提出綠色采礦理念，綜合機械化固體充填采煤技術就是最為主要的一種。

1 現代充填采煤技術概述

現代充填采煤技術的發展和實踐應用須達成這個要求：一是高采出率、優質高效的采出煤炭資源；二是具備先進機械化設備及安全措施；三是巖層運動及地表沉陷得到嚴格控制。但是，由于煤炭資源層屬于沉積性礦體，當前大多數礦區是使用綜合型機械長臂進行開采的，伴隨作業面的深入，采空區上層巖石層會隨之垮落，綜合作業面支架后部的采空區也會被垮落巖體塞滿，無法如礦脈開采進行固體充填，也缺乏進入通道，所以要達成充填采煤要解決好充填空間、充填物運輸通道及充填體密實度等三個難點[1]。近年來，我國已設計并研發出了綜合機械化固體充填采煤技術，不僅滿足了上述要求，也妥善解決了技術上的難題。

2 綜合機械化固體充填采煤技術分析

2.1 生產系統布置

綜合機械化固體充填采煤技術（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，經固體物料的持續輸入系統或直接使用投放設備送至礦進底下，再通過帶式輸送設備送至充填采煤作業面，依靠刮板式充填輸送機、采煤充填一體液壓裝置等設備使采空區得到充填及充實，進而解決充填采煤中的技術難點。

另外，綜合機械化固體充滿采煤的作業布置形式（圖2）和傳統的綜合采煤作業面是基本一致的，采煤作業面處于后部，也就是在采空區一邊開設充填操作面，然后再于操作面上布置一條固體充填物料運輸帶，把固體充填物輸送到刮板充填運輸機上。此種作業面布置，能夠有效達成充填和采煤在相同作業系統中同時進行[2]。

其中，1為送料帶式運輸機；2為充填物料轉運機；3是運煤刮板輸送機；4是充填刮板輸送機；5為卸料孔；6為帶式輸送機；7為移動式變電站。

3 綜合機械化固體充填采煤設備分析

3.1 支架結構

依照已知礦壓的顯現規律可知，綜合開采液壓支架的主要功能是確保安全作業的空間。而把直接頂轉變為最基本的支架結構，如此可有效減少部分開采帶來的壓力。在充填開采過程中，盡量減輕直接頂帶來的破壞，它的整體性和開采前無顯著變化[3]。從開采控制目標層面看，固體充填可滿足覆巖層垮落的開采環境需要，使開采點能夠在相對穩固支架開采下，根據周期生產特性運作。

3.2 填充工藝

應用一體填充液壓支架雖說可實現填充采煤設備達成同步采煤和充填，但此種自行研制出來的礦料輸送機難以滿足運輸量要求，與此同時，此種大深埋、大孔徑的固體物料填充煤炭開采系統還會較大的影響到正常采空區的作業進度。因此，采用先進固體物料填充工藝，把矸石輸送到采空區，在支架結構推壓下，把矸石送至支架后方，不但方便填充操作的有序進行，還有效提升了充填開采煤炭資源技術的效率及質量。

3.3 填充效果

為了有效保障充填采煤技術對礦井有較為理想的充填效果，開采企業還應通過有關專業計量設備對充填采煤設備固體物料進量和出煤情況開展嚴密監控。從開采的巷道起，上、下部液壓支架結構巖層位移可否滿足裝配壓力、作業面可否根據周期性覆巖層位移特性對頂板運動進行有效控制等方面的問題均可檢驗固體充填采煤技術應用效果。伴隨作業面的深入，整體充填采煤設備對礦山結構的開采環境能夠逐步適應，根據中部填充情況，開采人員應根據充填采煤作業面的實際狀況制定出科學、合理的計劃[4]。

4 結語

綜合機械化固體充填采煤技術，是基于巖層控制理論進行研究得到的一項創新方法，近年來，在我國煤炭開采中得到推廣和廣泛應用，取得了良好的經濟效益、社會效益及環境效益。該項技術的研發是一個系統性、發展性工程，在理論上、機械設備上仍需要進一步研究。

參考文獻：

[1]繆協興，張吉雄，郭廣禮.綜合機械化固體充填采煤方法與技術研究[J].煤炭學報，2010，23（06）：144-146.

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

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

[4]繆協興，巨峰，黃艷利等.充填采煤理論與技術的新進展及展望[J]，中國礦業大學學報，2010，12（05）：141-142.