綜合機械化固體充填采煤方法與技術(shù)應(yīng)用

劉冬強 高偉明 陳旭

摘 要：中國經(jīng)濟的高速發(fā)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(jīng)濟的發(fā)展起著非常重要的作用。我國的煤炭資源比較豐富，原煤產(chǎn)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(shù)和開采效率。

關(guān)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(jīng)濟在高速發(fā)展的同時，對于采煤技術(shù)也提出了更高的要求。為了適應(yīng)當(dāng)前社會對煤炭資源的需求，就必須對傳統(tǒng)的采煤方式進行優(yōu)化，進一步改善采煤技術(shù)，提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益。

1 充填采煤方法分析

在采煤行業(yè)中，運用現(xiàn)代化充填采煤技術(shù)，需要具有高效率、高產(chǎn)量、嚴(yán)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(jīng)濟可靠等優(yōu)點。綜合充填采煤方法的發(fā)展歷程，只有采用科學(xué)合理的方法，才能不斷提高采煤技術(shù)。

充填開采方法在國際上已經(jīng)經(jīng)歷了上百年的發(fā)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(fā)展歷程中，充填開采技術(shù)大量運用于國內(nèi)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(jīng)歷了廢棄物干式充填階段、水砂充填階段、細(xì)砂膠結(jié)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(jīng)濟效益。

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

在上個世紀(jì)，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(shù)成為首個成功開采城市下壓煤的國家。在上個世紀(jì)的五六十年代，我國的撫順等采煤地區(qū)，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(yán)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(fēng)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(qū)曾經(jīng)使用過這種采煤方法。然而矸石風(fēng)力充填方法對于充填系統(tǒng)、機械設(shè)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(jì)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(tǒng)的機械設(shè)備比較落后，充填工藝比較落后，理論指導(dǎo)不夠完善，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下，工作強度大，因此無法實現(xiàn)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(dǎo)致采煤技術(shù)一直無法高速發(fā)展的直接原因。當(dāng)?shù)V脈被開采之后，就會留下巨大的礦坑，如果采用傳統(tǒng)的充填方法，在巖體運動的作用下，就會導(dǎo)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(shù)應(yīng)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(shè)施，同時可以實現(xiàn)固體充填操作。在綜合機械化固體充填采煤技術(shù)應(yīng)用中，最為關(guān)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(qū)域內(nèi)。風(fēng)力充填方法就是將矸石打磨碎化之后，借助風(fēng)的充填動力，將粉碎的矸石采用管道的方式來吹入采空區(qū)域內(nèi)。膏體充填方法主要是將細(xì)小的固體顆粒物質(zhì)加入相應(yīng)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(qū)域內(nèi)。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(xiàn)。因此為了提高產(chǎn)量，獲取高效益，就需要借助綜合機械化采煤技術(shù)。

（2）綜合機械化固體充填采煤的技術(shù)。在綜合機械化固體充填采煤技術(shù)運用中，具有三大技術(shù)難點。首先表現(xiàn)為需要拆除傳統(tǒng)的綜合采煤機械設(shè)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(nèi)，而不是直接充填到采空區(qū)域。其次表現(xiàn)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(shè)備，為固體充填物建立一個持續(xù)輸送的通道。最后表現(xiàn)為當(dāng)充填固體從刮板式充填機械設(shè)備的開口處落入水平短梁的掩護空間內(nèi)時，還需要借助壓實機不斷增加運輸動力，才能將采空區(qū)域內(nèi)的充填物完全壓實，進而實現(xiàn)密封充填。

3 應(yīng)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(qū)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(tǒng)采煤方法的同一區(qū)域；在采煤過程中雖然會增加相應(yīng)的成本費用，但是大大提高了采煤效率和質(zhì)量，縮短了采煤工期，非常經(jīng)濟、安全、可靠、實用，可以為采煤企業(yè)帶來較大的經(jīng)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(xiàn)了廢棄物的循環(huán)利用，還能夠保護生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置和合理使用。

4 結(jié)語

綜上所述，煤炭企業(yè)作為國家經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，企業(yè)的發(fā)展直接影響國家經(jīng)濟發(fā)展以及社會穩(wěn)定。因此只有不斷優(yōu)化采煤技術(shù)，提高煤礦企業(yè)的生產(chǎn)能力，實現(xiàn)企業(yè)利潤最大化，才能提高市場競爭實力。

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