綜合機械化固體充填采煤方法與技術應用

劉冬強 高偉明 陳旭

摘 要：中國經濟的高速發展離不開資源能源的支持，煤炭作為一種重要的能源，對國民經濟的發展起著非常重要的作用。我國的煤炭資源比較豐富，原煤產量也一直高居世界第一，但是原煤的消耗量也非常大。因此就需要不斷提高采煤工藝，提高采煤技術和開采效率。

關鍵詞：綜合機械化；固體充填；采煤方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.095

0 引言

我國社會經濟在高速發展的同時，對于采煤技術也提出了更高的要求。為了適應當前社會對煤炭資源的需求，就必須對傳統的采煤方式進行優化，進一步改善采煤技術，提高煤礦企業的經濟效益。

1 充填采煤方法分析

在采煤行業中，運用現代化充填采煤技術，需要具有高效率、高產量、嚴格控制巖層運動與地表沉陷、采用先進的機械化裝備、安全經濟可靠等優點。綜合充填采煤方法的發展歷程，只有采用科學合理的方法，才能不斷提高采煤技術。

充填開采方法在國際上已經經歷了上百年的發展，然而最早有計劃提出的充填開采方法是在1915年。在近幾十年的發展歷程中，充填開采技術大量運用于國內外的貴重金屬物以及非金屬礦山開采，并且取得了較好的成效。充填開采方法也經歷了廢棄物干式充填階段、水砂充填階段、細砂膠結充填階段和膏體等充填階段，不僅獲得了廣泛運用，還取得了高效的經濟效益。

如今我國很多學者將運用比較成熟的膏體充填方法以及其他現代充填方法運用在采煤行業中，并且通過大量的研究實踐，在膠結充填物方法上也獲得了相應的成績。然而在實際應用中，由于其技術水平低下，耗費的成本費用高，在應用程度和范圍上還存在一定的局限性。

在上個世紀，歐洲很多采煤國家就開始利用水砂充填方法進行了采煤實驗。其中波蘭采用密實水砂充填技術成為首個成功開采城市下壓煤的國家。在上個世紀的五六十年代，我國的撫順等采煤地區，也開始利用水砂充填方法進行了采煤實驗。要想控制好地表沉陷，就要合理控制好充填物的密實度。由于這種采煤效率比較低下，耗費的成本費用較高，并且砂石充填材料嚴重缺失，因此這種采煤方法無法在我國廣泛運用。

煤礦矸石充填方法主要分為矸石自溜充填、矸石簡易機械充填、矸石風力充填和人工矸石充填四種類型。目前，我國的淮南、北京等礦山地區曾經使用過這種采煤方法。然而矸石風力充填方法對于充填系統、機械設備以及填充材料的要求較高，因此適用范圍就比較小。曾在上個世紀八十年代，我國就開展過對矸石充填方法的研究，然而卻無法控制好地表沉陷。主要是因為傳統的機械設備比較落后，充填工藝比較落后，理論指導不夠完善，導致生產效率低下，工作強度大，因此無法實現廣泛推廣。

在實際的采煤過程中，在充填原理、方法上存在很多問題，是導致采煤技術一直無法高速發展的直接原因。當礦脈被開采之后，就會留下巨大的礦坑，如果采用傳統的充填方法，在巖體運動的作用下，就會導致礦坑坍塌，難以維護之前的空間和通道。

2 綜合機械化固體充填采煤的原理以及技術應用

（1）綜合機械化固體充填采煤的原理。綜合機械化固體充填采煤方法，就是借助綜合機械化采煤操作設施，同時可以實現固體充填操作。在綜合機械化固體充填采煤技術應用中，最為關鍵的部分就是需合理解決充填空間、充填通道以及充填動力三大問題。

水砂充填方式主要是由水作為主要充填動力，將砂采用管道運輸方式來運輸采空區域內。風力充填方法就是將矸石打磨碎化之后，借助風的充填動力，將粉碎的矸石采用管道的方式來吹入采空區域內。膏體充填方法主要是將細小的固體顆粒物質加入相應材料之后，然后制作成膏體。在采用管道運輸方式，借助高壓泵作為充填動力，將其擠入采空區域內。這幾種采煤方法都由于材料較少，成本費用較高，因此在實際采煤中很難實現。因此為了提高產量，獲取高效益，就需要借助綜合機械化采煤技術。

（2）綜合機械化固體充填采煤的技術。在綜合機械化固體充填采煤技術運用中，具有三大技術難點。首先表現為需要拆除傳統的綜合采煤機械設備液壓支架的掩護斜梁，用水平短梁替代，然后將固體采用直接填充的方法，充填到水平短梁掩護下的空間內，而不是直接充填到采空區域。其次表現為需要采用帶式輸送機將充填固體運送至水平短梁的掩護下，然后采用刮板式充填機械設備，為固體充填物建立一個持續輸送的通道。最后表現為當充填固體從刮板式充填機械設備的開口處落入水平短梁的掩護空間內時，還需要借助壓實機不斷增加運輸動力，才能將采空區域內的充填物完全壓實，進而實現密封充填。

3 應用效果分析

采用綜合機械化固體充填采煤方法，可以有效控制采煤地區的地表沉陷，而且可以提高壓實效果。因此這種采煤方法可以適用于采用傳統采煤方法的同一區域；在采煤過程中雖然會增加相應的成本費用，但是大大提高了采煤效率和質量，縮短了采煤工期，非常經濟、安全、可靠、實用，可以為采煤企業帶來較大的經濟效益和社會效益；此外采用充填方法，可以將矸石、黃土、粉煤灰等物體填充到地下，既實現了廢棄物的循環利用，還能夠保護生態環境，實現資源的優化配置和合理使用。

4 結語

綜上所述，煤炭企業作為國家經濟發展的基礎產業，企業的發展直接影響國家經濟發展以及社會穩定。因此只有不斷優化采煤技術，提高煤礦企業的生產能力，實現企業利潤最大化，才能提高市場競爭實力。

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