綜合機(jī)械化固體充填采煤方法探討

摘要：為了對(duì)綜合機(jī)械化固體填充采煤一體化技術(shù)進(jìn)行推廣與應(yīng)用，使“三下”壓煤得以解放，從而提升礦井的采出率，實(shí)現(xiàn)礦山的綠色開采。本文對(duì)綜合機(jī)械化固體充值采煤方法進(jìn)行了研究與探討。旨在通過闡述這一方法的關(guān)鍵裝備與系統(tǒng)布置，以及密實(shí)填充采煤的移動(dòng)控制理論，使得礦井的采出率得以提升，從而節(jié)省大量的人力、物力及財(cái)力，整體提升采煤的經(jīng)濟(jì)的效益。

關(guān)鍵詞：綜合機(jī)械化；固體填充采煤；分析探討

引言

煤炭是我國(guó)非常重要的一種能源，在我國(guó)能源生產(chǎn)與消費(fèi)中均占據(jù)了百分之七十以上，可以說是我國(guó)無可替代的主要資源與能源。然后，長(zhǎng)期以來，因?yàn)殍F路下、建筑物下以及水體下等“三下”壓煤?jiǎn)栴}使得我國(guó)在采煤的過程中與西方先進(jìn)國(guó)家相比較而言相差甚遠(yuǎn)。此外，我國(guó)煤炭開采的規(guī)模比較大，生態(tài)環(huán)境問題也隨之而來，這使得我國(guó)礦井的生產(chǎn)與可持續(xù)發(fā)展受到嚴(yán)重的制約。因此，在采煤過程中引進(jìn)科學(xué)合理的方法是完全有必要的。

1.現(xiàn)代化充填采煤技術(shù)開發(fā)的目標(biāo)與要求

1.1現(xiàn)代化充填技術(shù)開發(fā)的難點(diǎn)

從屬性上來說，煤層是層積礦體。現(xiàn)階段，大多數(shù)現(xiàn)代化礦區(qū)使用的都是綜合機(jī)械化長(zhǎng)壁開采的方式。當(dāng)工作面推進(jìn)到一定程度時(shí)，采空區(qū)上的巖層也會(huì)隨之而垮。綜采工作面支架后面的采空區(qū)已經(jīng)被塞滿了破碎的巖體，已經(jīng)不能像礦脈開采那般對(duì)空間進(jìn)行固定填充，更不可能進(jìn)入到通道之中。所以，要實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤的填充，一定要攻克技術(shù)上的三大難點(diǎn)[1]。首先是對(duì)空間進(jìn)行填充，其次是要對(duì)通道進(jìn)行充填物輸送，最后要注意充填體的密實(shí)度。

1.2現(xiàn)代化充填采煤技術(shù)開發(fā)的目標(biāo)與要求

在安全、高效地進(jìn)行采煤的時(shí)候，達(dá)到安全、高效的快速充填效果是現(xiàn)代化礦區(qū)采煤技術(shù)開發(fā)的目標(biāo)。將這一目標(biāo)作為基礎(chǔ)與前提，那么現(xiàn)代化充填采煤技術(shù)開發(fā)一定要滿足三大條件。首先，采出來的煤炭資源要具有一定的安全性與高效性；其次，要對(duì)地表和巖層之間的移動(dòng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂疲沟帽槐Ｗo(hù)對(duì)象的要求能夠得到充分的滿足；最后，要能夠獲得豐厚的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益[2]。

1.3綜合機(jī)械化采煤和充填一體化技術(shù)

為了對(duì)現(xiàn)代化充填采煤技術(shù)的發(fā)展要求與目標(biāo)予以充分的滿足，可以運(yùn)用綜合機(jī)械化固體充填與采煤一體化技術(shù)。從某種程度上來說，綜合機(jī)械化采煤技術(shù)是現(xiàn)階段一致公認(rèn)的安全高效的采煤技術(shù)，那么一定要有能夠與之相適應(yīng)的充填技術(shù)與其一起使用。我們已經(jīng)能夠在綜采液壓支架掩護(hù)的空間里進(jìn)行作業(yè)，那么在有支架掩護(hù)的空間里進(jìn)行充填作業(yè)也不是不可能的。通過這一技術(shù)，就可以對(duì)輸送通道、空間充填以及充填密實(shí)的充填采煤的技術(shù)三大難點(diǎn)進(jìn)行克服，使得采煤方法變得更為經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便與環(huán)保。

2.密實(shí)填充采煤的移動(dòng)控制理論

不難發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)地下采煤活動(dòng)之后，人們已經(jīng)開始研究采出煤炭后的地表沉陷與巖層運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。當(dāng)前，各種地表沉陷預(yù)計(jì)理論與非填充開采的巖層運(yùn)動(dòng)控制理論已經(jīng)基本成型。然而，一定要有能與地表沉陷規(guī)律及理想的巖層運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律相適應(yīng)的研究。當(dāng)巖層絕對(duì)不運(yùn)動(dòng)時(shí)，地表不發(fā)生沉陷變形量，運(yùn)用現(xiàn)有的人工辦法是沒有辦法做到的。但是，進(jìn)行充填開采工業(yè)性實(shí)驗(yàn)時(shí)大多是在“三下”壓煤情況下進(jìn)行的，對(duì)巖層的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行研究時(shí)完全依賴實(shí)測(cè)的方式來進(jìn)行時(shí)不實(shí)際的[3]。所以，將能夠計(jì)算固體充填采煤的等價(jià)采高方法進(jìn)行運(yùn)用是完全有必要的。

3.綜合機(jī)械化固體充填采煤一體化方法

3.1系統(tǒng)設(shè)置

綜合機(jī)械化固體充填采煤一體化方法是將粉煤灰、地面矸石以及建筑垃圾等固體垃圾等固體廢棄物作為充填的主材料，以固體物料的形式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行輸送，或者直接對(duì)投放系統(tǒng)進(jìn)行采用，將其輸送到井下，然后再通過帶式輸送機(jī)將其輸送到填充采煤的工作面。最后，再通過采煤與充填一體化液壓支架以及刮板式充填輸送機(jī)等設(shè)備達(dá)到采空區(qū)充填與壓實(shí)的目的，從而對(duì)輸送通道、填充空間以及密實(shí)充值等采煤填充的三大技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行解決。

3.2綜合機(jī)械化固體充填開采一體化液壓支架

運(yùn)用綜合機(jī)械化固體充填采煤一體化方法，可以在同一工作面實(shí)現(xiàn)充填與采煤兩項(xiàng)作業(yè)并行。從而，有利于將能夠?qū)腆w廢棄物密實(shí)充填與綜合機(jī)械化采煤兩項(xiàng)作業(yè)并行設(shè)計(jì)出來，即運(yùn)用充填采煤一體化液壓支架，可以對(duì)煤炭開采的安全高效性以及密實(shí)充填采空區(qū)的各項(xiàng)工藝實(shí)施的安全高效性予以保障。

如圖1所表示出來的一樣，采煤和充填一體化液壓支架的頂梁分為兩大部分，分別是前頂梁和后頂梁，且前頂梁的支護(hù)能力要比后頂梁的支護(hù)能力更小。前頂梁主要是對(duì)采煤作業(yè)進(jìn)行掩護(hù)，而后頂梁主要是對(duì)充填作業(yè)進(jìn)行掩護(hù)。后頂梁下面設(shè)置的兩根立柱可以對(duì)支架后部的支撐能力進(jìn)行顯著的提升，并在后頂梁的掩護(hù)空間里直接將固體物填充進(jìn)來。

4.結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)階段，綜合機(jī)械化固體充填采煤技術(shù)發(fā)展得比較快，第四代采煤與填充一體化液壓支架與固體物料垂直連續(xù)投料系統(tǒng)的論證與設(shè)計(jì)工作以及完成。從技術(shù)上來看，綜合機(jī)械化固體充填采煤方法已經(jīng)得到了進(jìn)一步的發(fā)展與完善。就實(shí)際使用效果而言，這一方法具有適應(yīng)性強(qiáng)、獲得顯著的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益，且在環(huán)保方面可以進(jìn)行循環(huán)利用，有利于對(duì)礦區(qū)的土地與環(huán)境進(jìn)行保護(hù)。因此，對(duì)綜合機(jī)械化固體充填采煤方法進(jìn)行研究與探討具有非常重大的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]何榮軍，張麗，吳自立.邢臺(tái)煤礦粉煤灰膏體充填材料的試驗(yàn)研究[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2014，02（03）：133-135.

[2]彭懷生，古德生，鄧健.充填采礦法的技術(shù)評(píng)價(jià)及對(duì)冬瓜山礦充填開采的設(shè)想[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2009，02（04）：121-123.

[3]史曉勇，范軍.似膏體充填開采采場(chǎng)穩(wěn)定性及頂板移動(dòng)變形的數(shù)值模擬與分析[J].煤礦開采，2012，03（04）：109-110.

作者簡(jiǎn)介：李海偉（1975-），男，采礦工程師、注冊(cè)安全工程師。現(xiàn)從事礦井設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)管理工作。