綜合機械化固體充填采煤技術研究進展

【摘?要】近些年我國越來越提倡綠色發展，在煤炭資源上也提倡綠色開采，因此綜合機械化固體填充技術由此產生，通過綜合機械化固體填充技術可以提高煤炭資源回收率，同時也對生態建設具有重要貢獻。本文主要對綜合機械化固體填充采煤技術進行探討，從現代填充采煤技術的難點和要求等方面出發，對綜合機械化固體填充采煤技術及填充采煤設備進行深入研究。

【關鍵詞】綜合機械化;固體填充

前言

煤炭能源作為我國經濟發展的重要支撐，有著非常重要的作用，煤炭資源本就稀缺，因此提高煤炭資源利用率是一大關鍵。近年來，隨著我國經濟發展速度的不斷加快，煤炭需求總量也在不斷增長，但是煤炭資源是一種稀缺的資源，呈現出地區分布不均，地質開采的基礎條件存在較大差異等情況，有一部分礦井資源已臨近枯竭。此外，在煤炭開采中排放的煤矸石，不僅會占用較大用地，還會帶來環境的污染問題。基于這種現狀，我國提出了綠色采礦觀念，綜合機械化固體填充采煤技術就是最為重要的一種。

一.傳統填充采煤技術的難點

綜合機械化固體填充技術雖然是一種可行的技術，但是目前在實際的填充采煤作業中，有效進行煤炭的開發與利用還面臨著很多問題。在實際的煤炭采集過程中，有效實現填充采煤面臨著以下三個技術難點，即填充空間、填充物輸送通道和填充體的密實度，只有滿足了以上三個難點，才有可能實現填充采煤。但是傳統煤炭采集技術情況不容樂觀，由于煤炭屬于沉積礦體，因此在實際的采集過程中，大多數都是采用綜合機械化的方式來進行作業的，這種采集方式有一定的弊端。近幾年，隨著我國煤炭資源需求量的不斷增加，煤炭開采力度也不斷加大，這就在一定程度上導致了煤礦采集區上的覆巖層面面臨垮塌的現象，綜合作業面支架后部的采空區也會被巖體塞滿，無法如礦脈開采進行固體填充，也缺乏進去的通道，這無疑成為填充的一大難點。但是綜合機械化固體填充技術的研發可以有效解決這個問題。

二.綜合機械化固體填充技術及其目標和技術要求

2.1綜合機械化固體填充技術介紹

綜合機械化固體填充技術是一個全新的技術，就是借助綜合機械化采煤操作設施，從探尋填充采煤的礦壓的規律入手，研究填充采煤的可行性，針對我國存在的壓煤問題、煤矸石排放問題和土地資源問題而開發出的綠色采煤技術。這種技術將固體廢料，比如煤矸石、粉煤灰和建筑垃圾等將這些廢料按照一定的比例混合后，經大直徑鉆孔，直接投放到礦底，然后再通過皮帶和轉載機送到工作面機尾，依靠刮板式充填輸送機、采煤充填一體液壓裝置等設備使采空區得到充填，并由支架上的搗實機構給予夯搗密實，達到支撐頂板的目的。

2.2綜合機械化固體填充技術的目標和技術要求

隨著經濟的不斷發展，技術也在不斷進步，面臨著填充采煤技術上的難點，綜合機械化固體填充技術隨之產生。這種填充技術的主要目標就是為了解決原先的采煤技術上存在的問題，并且實現在采煤作業中工作的高效性和安全性。不同于以往的填充采煤技術，綜合機械化固體填充技術能夠實現嚴格控制地表移動及巖層控制，解決原先的填充空間小、填充物輸送通道不足等問題，從而實現經濟發展與環境保護相一致。

三.綜合機械化固體填充采煤一體化技術

綜合機械化固體填充采煤一體化系統由兩個重要部分組成，一個是物料投送系統，另一個是充填開采液壓支架，這兩個是解決固體充填開采機械一體化生產的關鍵。

3.1填充物選擇裝置

通常情況下，填充物質是由固體廢棄物、煤矸石、粉煤灰等組成的固體廢料。在煤矸的篩選過程中，常用的分選技術有重介質選煤、跳汰選煤、干法選煤等，最常用的是動篩跳汰技術，這種技術的原理是將物料放在跳汰機上，然后跳汰機會將物料根據密度的不同進行分層處理，從而做到煤炭和矸石的分離。隨后將固體廢棄物、煤矸石、粉煤灰進行混合，為下一步投送做準備。

3.2物料投送系統

礦底的填充需要填充物，因此填充物在這一系統中占有很重要的作用，直接影響到是否能夠完成填充。在完成填充物的選擇之后，如何將這些固體廢料投送到井下是關鍵。大部分煤井由于采煤作業區埋深較大，因此采用垂直投料輸送系統，整套系統包括物料篩分破碎設備、地面運輸設備（如皮帶）、緩沖裝置、井下儲料倉（含報警傳感器、清倉裝置、控制裝置）、井下輸送系統。其具體工作流程為，地面的物料篩分破碎設備將煤矸石、建筑固體廢棄物等進行篩分并破碎，并將這些廢料進行充分混合，然后經由地面輸送設備將物料運輸至投料井位置，并直接投放物料，井內布置有緩沖裝置，能夠消減井口投下物料的沖擊力，并使物料進入儲料倉，完成物料的投送。

3.3液壓支架

液壓支架是綜采固體充填采煤一體化工藝中最為核心的一個部分。為什么說液壓支架重要呢？要想在同一個工作面中完成填充和采煤兩項工作，就要利用好液壓支架。液壓支架的主要作用就是為采煤和填充提供充足的作業空間，當物料投送系統把物料投送到工作面后，液壓裝置可以為填充物壓實提供充足的夯實力，使填充物在填充的同時具有一定的強度，能夠支撐頂板。在整個作業過程中，液壓支架是不能獨立完成作業的，還需要其他裝置的配合，包括開采輸送機、自移式轉載輸送機等。目前所用的液壓支架通常為正四連桿六柱支撐式支架，在具體的工作中，液壓支架前端的采煤設備在完成采煤的同時，后端充填物料輸送機在自移式轉載運輸機的配合下，向支架后端采空區提供填充物料，隨后夯實機對填充的物料進行夯實，保證物料安全高效的填充至采空區內，完成整個填充和采煤的過程。

四.結束語

總而言之，面臨著煤炭資源需求量越來越大的現狀，煤炭的開采不光要注重數量，煤炭企業要想實現更好的發展，更應該注重生產安全和環保意識。綜合機械化固體填充技術的不斷完善和發展，有效解決了"三下"壓煤礦井采出率低的問題，使得煤礦開采作業與采空區填充作業的同時開展成為了可能，在實現綠色安全開采的同時，還提高了采煤的質量，減少了資源浪費，使煤炭資源開采環節更加安全、高效，實現了經濟和社會效益的統一。

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作者簡介：

鄭康健，出生年月：1992年09月16日，性別：男，民族：漢族，學歷（最高學歷）：大專，職稱：助理工程師。

（作者單位：山西鄉寧焦煤集團申南凹焦煤有限公司）