機(jī)械化原巷充填采煤工藝研究

翟佳佳

（大同煤礦集團(tuán)臨汾宏大勝利煤業(yè)有限公司， 山西 臨汾 041000）

引言

目前，原巷填充材料需要手動(dòng)才能被運(yùn)輸?shù)焦ぷ髅娓浇缓筮M(jìn)行嵌入和填充。機(jī)械化程度低，勞動(dòng)強(qiáng)度高，嚴(yán)重影響了工作面的高產(chǎn)高效。因此，我國礦業(yè)發(fā)展亟待解決的問題是如何充分利用現(xiàn)有資源開發(fā)煤炭資源，使巷道充填技術(shù)更科學(xué)、合理、高效[1-2]。

1 原巷機(jī)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(qū)并且將“人造煤柱”與支撐件一起運(yùn)送到原巷中。

機(jī)械化原巷充填集機(jī)械化抓取機(jī)、皮帶上料機(jī)、拆包機(jī)、攪拌設(shè)備于一體，代替了傳統(tǒng)的人工搬運(yùn)與拆裝充填材料，采用先進(jìn)的液壓支架取代配套單支架，使用機(jī)械化填充模具取代人工設(shè)置模具，避免了人工填充工藝對(duì)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(dòng)擾動(dòng)對(duì)巷道前方巷道支護(hù)壓力的影響，減少巷道變形，節(jié)約巷道支護(hù)費(fèi)用，為機(jī)械化提供了有利條件[3]。

原巷充填系統(tǒng)的填充過程具有以下特點(diǎn)：填充量可以很大；不影響工作面開采；工藝系統(tǒng)簡單，自動(dòng)化程度高；空間小；環(huán)保。建議采掘巷道充填煤炭機(jī)械化作業(yè)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(xué)分析如圖1所示。

圖1 原巷充填力學(xué)分祈

2 充填泵站選址

根據(jù)高含水填料的性能，填料處理系統(tǒng)應(yīng)包括輸送管線、漿液制備、輸送和漿液混合。根據(jù)超高水材料長途運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，可以建造在地面上，也可以建在地下停車場(chǎng)、交通車道、運(yùn)輸石巷等地下[4]。

當(dāng)充填系統(tǒng)安裝在地面上時(shí)，設(shè)備布局不受現(xiàn)場(chǎng)空間限制，方便施工，灌裝材料儲(chǔ)存簡單，但充填系統(tǒng)布置太長，攪拌灌裝管理復(fù)雜。

當(dāng)充填系統(tǒng)建在井底時(shí)，充填系統(tǒng)較短，施工容易，填料儲(chǔ)運(yùn)方便。根據(jù)高含水材料用于水中的特點(diǎn)，可以從底層取水貯存。但是，井下運(yùn)輸重型車、礦車車次較多，設(shè)備布局受空間限制，不利于物料的倉儲(chǔ)處理。

在礦區(qū)運(yùn)輸巷道內(nèi)設(shè)置充填系統(tǒng)時(shí)，充填系統(tǒng)路短，周轉(zhuǎn)快，易于管理。可以利用加油站上層站排出的污水，及時(shí)加注填料，用于灌漿制漿的水可以通過水供應(yīng)。但是配水系統(tǒng)復(fù)雜且受采礦作業(yè)的影響，會(huì)受到井下空間的限制。

當(dāng)充裝系統(tǒng)建立在石口的運(yùn)輸中，不受采礦影響，占地面積大、充填系統(tǒng)短，問題是配水系統(tǒng)復(fù)雜。因此可以看出，充填站的布置有其自身的特點(diǎn)，應(yīng)從多方面考慮。加油站的最終設(shè)立，應(yīng)根據(jù)礦山的實(shí)際情況確定。根據(jù)目前高含水填料的應(yīng)用情況，在石口巷道的運(yùn)輸中更容易建立填充系統(tǒng)[5-6]。

3 充填能力

制漿系統(tǒng)的容量對(duì)應(yīng)充填系統(tǒng)的能力。充填系統(tǒng)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(shù)千立方米。

現(xiàn)以年產(chǎn)100萬t煤炭為例，對(duì)采空區(qū)填方量進(jìn)行粗略分析。每天首次試驗(yàn)推廣最高6 m，平均一個(gè)礦井巷道充填量為600 m3。根據(jù)“三八”工作制度，每天安排三個(gè)充填班，每個(gè)充填班至少需要完成200 m3灌漿輸送任務(wù)，如果不包括清潔煤、維護(hù)等非工作時(shí)間，分別按每班4 h填充時(shí)間計(jì)算，充填系統(tǒng)每小時(shí)制漿的產(chǎn)能不應(yīng)低于50 m3，對(duì)于具體的充填系統(tǒng)能力要求要根據(jù)具體生產(chǎn)條件來確定。

4 結(jié)語

目前，需要手動(dòng)將原車道的填充材料運(yùn)輸?shù)焦ぷ髅娓浇缓筮M(jìn)行嵌入和填充，機(jī)械化程度低，人工勞動(dòng)強(qiáng)度大、環(huán)境差，嚴(yán)重影響了高產(chǎn)高效的工作。因此，在完成充填系統(tǒng)設(shè)計(jì)和原車道充填煤新技術(shù)機(jī)械化創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，分析充填站的選型和選址，使巷道充填技術(shù)更加科學(xué)、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(xué)技術(shù)，2010（11）：85-89.

[2]謝廣祥，楊科.采場(chǎng)圍巖宏觀應(yīng)力殼演化特征[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2010（S1）：2676-2680.

[3]楊澤，侯克鵬，喬登攀.我國充填技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].礦業(yè)快報(bào)，2008（4）：1-5.

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

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

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