綜合機械化固體充填采煤方法與技術研究

楊晨光

摘要：隨著科技的進步，人類生產方式和輔助工具得到不斷優化，同樣生產方式或工具的更新也體現了人類科技的進步。在采煤作業中，機械化固體充填采煤法的應用正是科技進步的體現。本文簡單對綜合機械化固體充填采煤方法的概念及原理做了介紹，并描述了對應的生產系統和設備。最后對機械化固體填充采煤方法的實際工業應用效果做了分析，認為固體填充采煤法不僅保證了采煤過程中的安全性，也給采煤企業帶來了良好的經濟效益。

關鍵詞：綜合機械化充填；采煤方法；原理；效果分析

引言

煤炭是我國經濟發展的重要支柱能源，它不僅關系到各行業的發展，更關系到基本民生問題。近幾年，雖然煤炭的開采受到控制，但是總量還是較大，加上以前的大量開采，產生的煤矸石、黃土等固體廢物較多，以數億噸計。另外，我國煤炭資源分布不均，主要產區集中在某幾個省，這就造成了煤炭儲量少的東部省份煤礦基本開采完畢，煤炭儲存量大的省份因開采造成的污染相當嚴重。例如固體廢棄物對環境造成的污染，以及對土地資源的占用等。另外，煤炭開采造成的地面懸空、塌陷問題也廣泛存在。對此一些學者提出了綠色采礦理念，其中一點就是將固體廢棄物進行回填礦坑。其中的回填技術較多，如巷采矸石或普采矸石充填技術、簡易或綜合機械化填充技術。本文針對綜合機械化固體充填采煤方法和技術進行了相關探究。

1綜合機械化固體充填采煤相關概念

充填采礦法：它是一種人工支撐的采礦方式。在礦區，隨著采礦區域的推進，逐步向開采空區進行固體材料填充，以此來控制地面壓力或位移，并且可以借助填充支撐進行回采。這種開采方法主要是用于地層不穩礦區或地表上有重要設施的礦區，也可以用于較深層的礦體開采。這種充填法具有較強的實用性和安全性，但相對工藝較為繁瑣，設備成本較高。

綜合機械化固體充填采煤：它是指煤礦區，在借助綜合機械化設備進行煤炭開采的同時，借助綜合機械化設備進行充填工作，以實現采空區的填充。這種采煤方式需要考慮充填作業時的填充空間、填充動力等技術難點。

2綜合機械化固體充填采煤系統與原理

在同一液壓支架下，綜合機械化固體充填采煤能夠實現兩種作業任務。為了保證充填工作的高效性和連續性，需要在地面布置一個固體填充物的運輸系統，從而將固體填充物運輸到預期位置。運輸系統中需要設置投料井、多個轉載系統，井下面建立運輸巷，保證最終的固體填充物進入充填機。此類固體充填采煤技術的關鍵設備有自壓式專用液壓支架、投料井、刮板式固體充填輸送機、機械系統。

本文所研究技術與傳統綜采技術在工作面的布置上基本一致。它對整體工作的布置較獨特，在采空區進行作業布置，在進風的一面配裝一條傳送帶進行固體物質運輸，這樣的布置就將采煤與充填工作在一個整體系統中有效結合。而綜合機械化固體充填采煤這一整體系統的一項關鍵技術為采煤液壓支架，保證其與傳統采煤方式相融合，對傳統采煤液壓支架尾部用水平梁替代，以便將固體物質充到水平梁的空間里。把充填固體利用輸送機運送到充填機，構成固體物的填充通道。后作為充填的固體物依靠自身重力從充填機落到橫梁掩護空間里，最終經過壓實機的壓實工作，完成固體填充物的充填。

3綜合機械化固體充填采煤運用效果分析

在此我們對綜合機械化固體充填采煤的實際運用效果進行分析，主要是對地表沉陷的控制和礦壓進行實測。選擇的實驗采礦區工作面上有一定建筑物，采礦深度平均400米，實際的采高約2.2米。

經過分析發現，如果不采用固體物質充填，地面建筑物的破壞程度會達到Ⅱ級，建筑物需要進行修補；而采用固體物質充填，地面建筑物的破壞程度較輕為I級，此種程度建筑物符合正常使用標準。另外基于對同類地質的工作面的固體充填方式與無固體充填方式的超前壓力曲線對比，固體充填方式的壓力值都明顯低于無固體充填方式的壓力值，前者的曲線峰值只為后者峰值20%左右。再有對固體填充方式與無固體充填方式的巷道進行變形度測量，前者的變形量顯著小于后者變形量，固體填充方式下巷道斷面的變形量只為無固體充填方式下斷面變形量的30%左右。

對綜合機械化固體充填采煤的效果進行整體分析，該項技術的主要特點如下：綜合機械化固體充填采煤對礦區地質要求與傳統采礦技術具有一致性；綜合機械化固體充填采煤方法雖然需要進行設備等方面的直接投資，但對礦區的空留巷開采有利，且能夠在沒有煤柱的情況下開采，提高了整體的煤炭采出率，進而可以獲得更多的效益；綜合機械化固體充填采煤將采礦產生的固體廢棄物進行了處理，如矸石、黃砂等，有效緩解了環境污染和土地占用問題，同時一定程度上有助于礦區安全，以及減輕了采礦對地表建筑物的危害。

4結語

當前，綜合機械化固體充填采煤應用較為廣泛，發展也較為迅速，其中充填與采煤液壓支架、以及連續投料系統的研發創新工作不斷。隨著科學技術的進步，此種充填與采煤技術會得到進一步的發展。在實際運用中，綜合機械化固體充填采煤技術的優點較為突出，不僅帶來企業效益，還能合理處理礦區的固體廢棄物，保護環境，實現綠色采礦的理念。