機械化原巷充填采煤工藝研究

翟佳佳

（大同煤礦集團臨汾宏大勝利煤業有限公司， 山西 臨汾 041000）

引言

目前，原巷填充材料需要手動才能被運輸到工作面附近，然后進行嵌入和填充。機械化程度低，勞動強度高，嚴重影響了工作面的高產高效。因此，我國礦業發展亟待解決的問題是如何充分利用現有資源開發煤炭資源，使巷道充填技術更科學、合理、高效[1-2]。

1 原巷機械化充填

原巷充填包括通過注漿將填充材料注入工作表面以填充模箱，使填充墻隔離采空區并且將“人造煤柱”與支撐件一起運送到原巷中。

機械化原巷充填集機械化抓取機、皮帶上料機、拆包機、攪拌設備于一體，代替了傳統的人工搬運與拆裝充填材料，采用先進的液壓支架取代配套單支架，使用機械化填充模具取代人工設置模具，避免了人工填充工藝對采煤速度的限制，能夠有效提高充填效率，加快采面，緩解采動擾動對巷道前方巷道支護壓力的影響，減少巷道變形，節約巷道支護費用，為機械化提供了有利條件[3]。

原巷充填系統的填充過程具有以下特點：填充量可以很大；不影響工作面開采；工藝系統簡單，自動化程度高；空間小；環保。建議采掘巷道充填煤炭機械化作業過程為：割煤—移架—拉移充填模箱、支模—拌料—開泉—充填—移巷道超前支架—割煤。原巷充填力學分析如圖1所示。

圖1 原巷充填力學分祈

2 充填泵站選址

根據高含水填料的性能，填料處理系統應包括輸送管線、漿液制備、輸送和漿液混合。根據超高水材料長途運輸的特點，可以建造在地面上，也可以建在地下停車場、交通車道、運輸石巷等地下[4]。

當充填系統安裝在地面上時，設備布局不受現場空間限制，方便施工，灌裝材料儲存簡單，但充填系統布置太長，攪拌灌裝管理復雜。

當充填系統建在井底時，充填系統較短，施工容易，填料儲運方便。根據高含水材料用于水中的特點，可以從底層取水貯存。但是，井下運輸重型車、礦車車次較多，設備布局受空間限制，不利于物料的倉儲處理。

在礦區運輸巷道內設置充填系統時，充填系統路短，周轉快，易于管理。可以利用加油站上層站排出的污水，及時加注填料，用于灌漿制漿的水可以通過水供應。但是配水系統復雜且受采礦作業的影響，會受到井下空間的限制。

當充裝系統建立在石口的運輸中，不受采礦影響，占地面積大、充填系統短，問題是配水系統復雜。因此可以看出，充填站的布置有其自身的特點，應從多方面考慮。加油站的最終設立，應根據礦山的實際情況確定。根據目前高含水填料的應用情況，在石口巷道的運輸中更容易建立填充系統[5-6]。

3 充填能力

制漿系統的容量對應充填系統的能力。充填系統的容量必須滿足充填要求。正常情況下，巷道長度400～500 m，斷面10 m2，填方體積數千立方米。

現以年產100萬t煤炭為例，對采空區填方量進行粗略分析。每天首次試驗推廣最高6 m，平均一個礦井巷道充填量為600 m3。根據“三八”工作制度，每天安排三個充填班，每個充填班至少需要完成200 m3灌漿輸送任務，如果不包括清潔煤、維護等非工作時間，分別按每班4 h填充時間計算，充填系統每小時制漿的產能不應低于50 m3，對于具體的充填系統能力要求要根據具體生產條件來確定。

4 結語

目前，需要手動將原車道的填充材料運輸到工作面附近，然后進行嵌入和填充，機械化程度低，人工勞動強度大、環境差，嚴重影響了高產高效的工作。因此，在完成充填系統設計和原車道充填煤新技術機械化創新的基礎上，分析充填站的選型和選址，使巷道充填技術更加科學、合理、高效。

[1]畢錦明.物料充填開采液壓支架的研究[J].煤炭科學技術，2010（11）：85-89.

[2]謝廣祥，楊科.采場圍巖宏觀應力殼演化特征[J].巖石力學與工程學報，2010（S1）：2676-2680.

[3]楊澤，侯克鵬，喬登攀.我國充填技術的應用現狀與發展趨勢[J].礦業快報，2008（4）：1-5.

[4]鄧飛，李永輝.全尾砂高水固化膠結充填工藝前景展望[J].中國礦業，2007（8）：41-42.

[5]謝廣祥，常聚才，華心祝.開采速度對綜放面圍巖力學特征影響研究[J].巖土工程學報，2007（7）：63-67.

[6]鄭巨明，奉欣，饒幫良，等.細粒尾砂作為充填料脫水措施的研究[J].資源環境與工程，2007（2）：184-186.