综合机械化固体充填采煤方法与技术研究

2022.11.04

杨晨光

摘要：随着科技的进步，人类生产方式和辅助工具得到不断优化，同样生产方式或工具的更新也体现了人类科技的进步。在采煤作业中，机械化固体充填采煤法的应用正是科技进步的体现。本文简单对综合机械化固体充填采煤方法的概念及原理做了介绍，并描述了对应的生产系统和设备。最后对机械化固体填充采煤方法的实际工业应用效果做了分析，认为固体填充采煤法不仅保证了采煤过程中的安全性，也给采煤企业带来了良好的经济效益。

关键词：综合机械化充填；采煤方法；原理；效果分析

引言

煤炭是我国经济发展的重要支柱能源，它不仅关系到各行业的发展，更关系到基本民生问题。近几年，虽然煤炭的开采受到控制，但是总量还是较大，加上以前的大量开采，产生的煤矸石、黄土等固体废物较多，以数亿吨计。另外，我国煤炭资源分布不均，主要产区集中在某几个省，这就造成了煤炭储量少的东部省份煤矿基本开采完毕，煤炭储存量大的省份因开采造成的污染相当严重。例如固体废弃物对环境造成的污染，以及对土地资源的占用等。另外，煤炭开采造成的地面悬空、塌陷问题也广泛存在。对此一些学者提出了绿色采矿理念，其中一点就是将固体废弃物进行回填矿坑。其中的回填技术较多，如巷采矸石或普采矸石充填技术、简易或综合机械化填充技术。本文针对综合机械化固体充填采煤方法和技术进行了相关探究。

1综合机械化固体充填采煤相关概念

充填采矿法：它是一种人工支撑的采矿方式。在矿区，随着采矿区域的推进，逐步向开采空区进行固体材料填充，以此来控制地面压力或位移，并且可以借助填充支撑进行回采。这种开采方法主要是用于地层不稳矿区或地表上有重要设施的矿区，也可以用于较深层的矿体开采。这种充填法具有较强的实用性和安全性，但相对工艺较为繁琐，设备成本较高。

综合机械化固体充填采煤：它是指煤矿区，在借助综合机械化设备进行煤炭开采的同时，借助综合机械化设备进行充填工作，以实现采空区的填充。这种采煤方式需要考虑充填作业时的填充空间、填充动力等技术难点。

2综合机械化固体充填采煤系统与原理

在同一液压支架下，综合机械化固体充填采煤能够实现两种作业任务。为了保证充填工作的高效性和连续性，需要在地面布置一个固体填充物的运输系统，从而将固体填充物运输到预期位置。运输系统中需要设置投料井、多个转载系统，井下面建立运输巷，保证最终的固体填充物进入充填机。此类固体充填采煤技术的关键设备有自压式专用液压支架、投料井、刮板式固体充填输送机、机械系统。

本文所研究技术与传统综采技术在工作面的布置上基本一致。它对整体工作的布置较独特，在采空区进行作业布置，在进风的一面配装一条传送带进行固体物质运输，这样的布置就将采煤与充填工作在一个整体系统中有效结合。而综合机械化固体充填采煤这一整体系统的一项关键技术为采煤液压支架，保证其与传统采煤方式相融合，对传统采煤液压支架尾部用水平梁替代，以便将固体物质充到水平梁的空间里。把充填固体利用输送机运送到充填机，构成固体物的填充通道。后作为充填的固体物依靠自身重力从充填机落到横梁掩护空间里，最终经过压实机的压实工作，完成固体填充物的充填。

3综合机械化固体充填采煤运用效果分析

在此我们对综合机械化固体充填采煤的实际运用效果进行分析，主要是对地表沉陷的控制和矿压进行实测。选择的实验采矿区工作面上有一定建筑物，采矿深度平均400米，实际的采高约2.2米。

经过分析发现，如果不采用固体物质充填，地面建筑物的破坏程度会达到Ⅱ级，建筑物需要进行修补；而采用固体物质充填，地面建筑物的破坏程度较轻为I级，此种程度建筑物符合正常使用标准。另外基于对同类地质的工作面的固体充填方式与无固体充填方式的超前压力曲线对比，固体充填方式的压力值都明显低于无固体充填方式的压力值，前者的曲线峰值只为后者峰值20%左右。再有对固体填充方式与无固体充填方式的巷道进行变形度测量，前者的变形量显著小于后者变形量，固体填充方式下巷道断面的变形量只为无固体充填方式下断面变形量的30%左右。

对综合机械化固体充填采煤的效果进行整体分析，该项技术的主要特点如下：综合机械化固体充填采煤对矿区地质要求与传统采矿技术具有一致性；综合机械化固体充填采煤方法虽然需要进行设备等方面的直接投资，但对矿区的空留巷开采有利，且能够在没有煤柱的情况下开采，提高了整体的煤炭采出率，进而可以获得更多的效益；综合机械化固体充填采煤将采矿产生的固体废弃物进行了处理，如矸石、黄砂等，有效缓解了环境污染和土地占用问题，同时一定程度上有助于矿区安全，以及减轻了采矿对地表建筑物的危害。

4结语

当前，综合机械化固体充填采煤应用较为广泛，发展也较为迅速，其中充填与采煤液压支架、以及连续投料系统的研发创新工作不断。随着科学技术的进步，此种充填与采煤技术会得到进一步的发展。在实际运用中，综合机械化固体充填采煤技术的优点较为突出，不仅带来企业效益，还能合理处理矿区的固体废弃物，保护环境，实现绿色采矿的理念。