综合机械化固体充填采煤方法与技术应用

    刘冬强 高伟明 陈旭

    摘 要：中国经济的高速发展离不开资源能源的支持，煤炭作为一种重要的能源，对国民经济的发展起着非常重要的作用。我国的煤炭资源比较丰富，原煤产量也一直高居世界第一，但是原煤的消耗量也非常大。因此就需要不断提高采煤工艺，提高采煤技术和开采效率。

    关键词：综合机械化；固体充填；采煤方法

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

    0 引言

    我国社会经济在高速发展的同时，对于采煤技术也提出了更高的要求。为了适应当前社会对煤炭资源的需求，就必须对传统的采煤方式进行优化，进一步改善采煤技术，提高煤矿企业的经济效益。

    1 充填采煤方法分析

    在采煤行业中，运用现代化充填采煤技术，需要具有高效率、高产量、严格控制岩层运动与地表沉陷、采用先进的机械化装备、安全经济可靠等优点。综合充填采煤方法的发展历程，只有采用科学合理的方法，才能不断提高采煤技术。

    充填开采方法在国际上已经经历了上百年的发展，然而最早有计划提出的充填开采方法是在1915年。在近几十年的发展历程中，充填开采技术大量运用于国内外的贵重金属物以及非金属矿山开采，并且取得了较好的成效。充填开采方法也经历了废弃物干式充填阶段、水砂充填阶段、细砂胶结充填阶段和膏体等充填阶段，不仅获得了广泛运用，还取得了高效的经济效益。

    如今我国很多学者将运用比较成熟的膏体充填方法以及其他现代充填方法运用在采煤行业中，并且通过大量的研究实践，在胶结充填物方法上也获得了相应的成绩。然而在实际应用中，由于其技术水平低下，耗费的成本费用高，在应用程度和范围上还存在一定的局限性。

    在上个世纪，欧洲很多采煤国家就开始利用水砂充填方法进行了采煤实验。其中波兰采用密实水砂充填技术成为首个成功开采城市下压煤的国家。在上个世纪的五六十年代，我国的抚顺等采煤地区，也开始利用水砂充填方法进行了采煤实验。要想控制好地表沉陷，就要合理控制好充填物的密实度。由于这种采煤效率比较低下，耗费的成本费用较高，并且砂石充填材料严重缺失，因此这种采煤方法无法在我国广泛运用。

    煤矿矸石充填方法主要分为矸石自溜充填、矸石简易机械充填、矸石风力充填和人工矸石充填四种类型。目前，我国的淮南、北京等矿山地区曾经使用过这种采煤方法。然而矸石风力充填方法对于充填系统、机械设备以及填充材料的要求较高，因此适用范围就比较小。曾在上个世纪八十年代，我国就开展过对矸石充填方法的研究，然而却无法控制好地表沉陷。主要是因为传统的机械设备比较落后，充填工艺比较落后，理论指导不够完善，导致生产效率低下，工作强度大，因此无法实现广泛推广。

    在实际的采煤过程中，在充填原理、方法上存在很多问题，是导致采煤技术一直无法高速发展的直接原因。当矿脉被开采之后，就会留下巨大的矿坑，如果采用传统的充填方法，在岩体运动的作用下，就会导致矿坑坍塌，难以维护之前的空间和通道。

    2 综合机械化固体充填采煤的原理以及技术应用

    （1）综合机械化固体充填采煤的原理。综合机械化固体充填采煤方法，就是借助综合机械化采煤操作设施，同时可以实现固体充填操作。在综合机械化固体充填采煤技术应用中，最为关键的部分就是需合理解决充填空间、充填通道以及充填动力三大问题。

    水砂充填方式主要是由水作为主要充填动力，将砂采用管道运输方式来运输采空区域内。风力充填方法就是将矸石打磨碎化之后，借助风的充填动力，将粉碎的矸石采用管道的方式来吹入采空区域内。膏体充填方法主要是将细小的固体颗粒物质加入相应材料之后，然后制作成膏体。在采用管道运输方式，借助高压泵作为充填动力，将其挤入采空区域内。这几种采煤方法都由于材料较少，成本费用较高，因此在实际采煤中很难实现。因此为了提高产量，获取高效益，就需要借助综合机械化采煤技术。

    （2）综合机械化固体充填采煤的技术。在综合机械化固体充填采煤技术运用中，具有三大技术难点。首先表现为需要拆除传统的综合采煤机械设备液压支架的掩护斜梁，用水平短梁替代，然后将固体采用直接填充的方法，充填到水平短梁掩护下的空间内，而不是直接充填到采空区域。其次表现为需要采用带式输送机将充填固体运送至水平短梁的掩护下，然后采用刮板式充填机械设备，为固体充填物建立一个持续输送的通道。最后表现为当充填固体从刮板式充填机械设备的开口处落入水平短梁的掩护空间内时，还需要借助压实机不断增加运输动力，才能将采空区域内的充填物完全压实，进而实现密封充填。

    3 应用效果分析

    采用综合机械化固体充填采煤方法，可以有效控制采煤地区的地表沉陷，而且可以提高压实效果。因此这种采煤方法可以适用于采用传统采煤方法的同一区域；在采煤过程中虽然会增加相应的成本费用，但是大大提高了采煤效率和质量，缩短了采煤工期，非常经济、安全、可靠、实用，可以为采煤企业带来较大的经济效益和社会效益；此外采用充填方法，可以将矸石、黄土、粉煤灰等物体填充到地下，既实现了废弃物的循环利用，还能够保护生态环境，实现资源的优化配置和合理使用。

    4 结语

    综上所述，煤炭企业作为国家经济发展的基础产业，企业的发展直接影响国家经济发展以及社会稳定。因此只有不断优化采煤技术，提高煤矿企业的生产能力，实现企业利润最大化，才能提高市场竞争实力。

    参考文献：

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