綜合機械化固體充填采煤方法探討

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

關(guān)鍵詞：綜合機械化；固體填充采煤；分析探討

引言

煤炭是我國非常重要的一種能源，在我國能源生產(chǎn)與消費中均占據(jù)了百分之七十以上，可以說是我國無可替代的主要資源與能源。然后，長期以來，因為鐵路下、建筑物下以及水體下等“三下”壓煤問題使得我國在采煤的過程中與西方先進國家相比較而言相差甚遠。此外，我國煤炭開采的規(guī)模比較大，生態(tài)環(huán)境問題也隨之而來，這使得我國礦井的生產(chǎn)與可持續(xù)發(fā)展受到嚴重的制約。因此，在采煤過程中引進科學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)的目標與要求

1.1現(xiàn)代化充填技術(shù)開發(fā)的難點

從屬性上來說，煤層是層積礦體?，F(xiàn)階段，大多數(shù)現(xiàn)代化礦區(qū)使用的都是綜合機械化長壁開采的方式。當工作面推進到一定程度時，采空區(qū)上的巖層也會隨之而垮。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空間進行固定填充，更不可能進入到通道之中。所以，要實現(xiàn)對采煤的填充，一定要攻克技術(shù)上的三大難點[1]。首先是對空間進行填充，其次是要對通道進行充填物輸送，最后要注意充填體的密實度。

1.2現(xiàn)代化充填采煤技術(shù)開發(fā)的目標與要求

在安全、高效地進行采煤的時候，達到安全、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。將這一目標作為基礎(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，要對地表和巖層之間的移動進行適當?shù)目刂?，使得被保護對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、經(jīng)濟與環(huán)境效益[2]。

1.3綜合機械化采煤和充填一體化技術(shù)

為了對現(xiàn)代化充填采煤技術(shù)的發(fā)展要求與目標予以充分的滿足，可以運用綜合機械化固體充填與采煤一體化技術(shù)。從某種程度上來說，綜合機械化采煤技術(shù)是現(xiàn)階段一致公認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的空間里進行作業(yè)，那么在有支架掩護的空間里進行充填作業(yè)也不是不可能的。通過這一技術(shù)，就可以對輸送通道、空間充填以及充填密實的充填采煤的技術(shù)三大難點進行克服，使得采煤方法變得更為經(jīng)濟簡便與環(huán)保。

2.密實填充采煤的移動控制理論

不難發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)地下采煤活動之后，人們已經(jīng)開始研究采出煤炭后的地表沉陷與巖層運動的規(guī)律。當前，各種地表沉陷預計理論與非填充開采的巖層運動控制理論已經(jīng)基本成型。然而，一定要有能與地表沉陷規(guī)律及理想的巖層運動運動規(guī)律相適應(yīng)的研究。當巖層絕對不運動時，地表不發(fā)生沉陷變形量，運用現(xiàn)有的人工辦法是沒有辦法做到的。但是，進行充填開采工業(yè)性實驗時大多是在“三下”壓煤情況下進行的，對巖層的運動規(guī)律進行研究時完全依賴實測的方式來進行時不實際的[3]。所以，將能夠計算固體充填采煤的等價采高方法進行運用是完全有必要的。

3.綜合機械化固體充填采煤一體化方法

3.1系統(tǒng)設(shè)置

綜合機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系統(tǒng)進行輸送，或者直接對投放系統(tǒng)進行采用，將其輸送到井下，然后再通過帶式輸送機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等設(shè)備達到采空區(qū)充填與壓實的目的，從而對輸送通道、填充空間以及密實充值等采煤填充的三大技術(shù)難點進行解決。

3.2綜合機械化固體充填開采一體化液壓支架

運用綜合機械化固體充填采煤一體化方法，可以在同一工作面實現(xiàn)充填與采煤兩項作業(yè)并行。從而，有利于將能夠?qū)腆w廢棄物密實充填與綜合機械化采煤兩項作業(yè)并行設(shè)計出來，即運用充填采煤一體化液壓支架，可以對煤炭開采的安全高效性以及密實充填采空區(qū)的各項工藝實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，且前頂梁的支護能力要比后頂梁的支護能力更小。前頂梁主要是對采煤作業(yè)進行掩護，而后頂梁主要是對充填作業(yè)進行掩護。后頂梁下面設(shè)置的兩根立柱可以對支架后部的支撐能力進行顯著的提升，并在后頂梁的掩護空間里直接將固體物填充進來。

4.結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)階段，綜合機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)計工作以及完成。從技術(shù)上來看，綜合機械化固體充填采煤方法已經(jīng)得到了進一步的發(fā)展與完善。就實際使用效果而言，這一方法具有適應(yīng)性強、獲得顯著的經(jīng)濟與社會效益，且在環(huán)保方面可以進行循環(huán)利用，有利于對礦區(qū)的土地與環(huán)境進行保護。因此，對綜合機械化固體充填采煤方法進行研究與探討具有非常重大的意義。

參考文獻：

[1]何榮軍，張麗，吳自立.邢臺煤礦粉煤灰膏體充填材料的試驗研究[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)評價及對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穩(wěn)定性及頂板移動變形的數(shù)值模擬與分析[J].煤礦開采，2012，03（04）：109-110.

作者簡介：李海偉（1975-），男，采礦工程師、注冊安全工程師?，F(xiàn)從事礦井設(shè)計和生產(chǎn)技術(shù)管理工作。