综合机械化固体充填采煤方法.pdf

当代化工研究 Modern Chemical Research86 技术应用与研究 2020 17 综合机械化固体充填采煤方法 *闫慧斌 西山煤电东曲煤矿 山西030200 摘耍本文主要分析了综合机械化固体充填采煤的原理和方法，结合现行的生产设备，提出了其应用餉特点与优势.综合机械化采煤， 要实现绿色开采，就必须结合我国煤炭资源实际及煤矿开采条件要求，运用釆矿新理论，研究综合机械化固体充填采煤新方法，进一步优 化综采技术，全面实现釆矿高产高效工作目标.固体充填采煤不仅保障了生产的安全性，还有效提升了经济效益与社会效益，有利于企业 的可持续健康发展.这是我国当下煤炭分布、采煤技术的现状决定的，需要进一步加强绿色采矿建设，全面提升采煤工作. 关键词综合机械化充填；釆煤方法；效果分析 中阖分类号TD823 文献标识码A Comprehensive Mechanized Solid Filling Coal Mining Ya n Huibin Xish a n Co a l a n d El ec tr ic ity Do n gq u Co a l Min e, Sh a n xi, 030200 Abstracts This paper mainly analyzes the principle and of comprehensive mechanized solid filling coal mining, and puts forward its application characteristics and advantages combined with the current production equipment. To realize green mining in comprehensive mechanized coal mining, we must combine the reality of coal resources in China and the requirements of coal mining conditions, apply new mining theories, study new s of comprehensive mechanized solid filling coal mining, further optimize fiilly mechanized mining technology, and fiilly realize the goal of high-yield and high-efficiency mining. Solidfilling coal mining not only ensures the safety of production, but also effectively improves the economic and social benefits, which is conducive to the sustainable and healthy development of enterprises. It is determined by the current situation of coal distribution and coal mining technology in China, and it is necessary to farther strengthen the construction of green mining and comprehensively improve the coal mining work. Key wordsz comprehensive mechanizedfillings coal mining effect analysis 煤炭是我国重要的支柱能源，关乎各行各业的建设与 发展，又是一项重要的民生问题。提高采煤的质量，提高采 煤作业的安全性和可持续性，有助于解决能源短缺、能源分 配不合理的突出问题。绿色采矿理念，即固体废弃物回填矿 坑已十分普遍，且卓有成效，将有效解决当下煤矿开采的许 多问题。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。 1.综合机械化固体充填采煤相关概念 ⑴充填采煤方法分析 现代化充填采煤技术、先进的机械化装备在采煤行业 中的应用，大大提高了采煤的效率和质量，并且在控制岩层 运动和应对地表沉陷问题中发挥重要作用。其中，充填开采 的作业方式已经在国际通用了一百余年，在近几十年又得到 进一步的发展和优化，尤其是大量应用于贵重金属和非金属 矿物的开采。充填开采方式的发展大致经过了废弃物干式充 填、水砂充填、细沙胶结充填、膏体充填几个阶段，当下常 用的，且比较成熟的方式是膏体充填及其衍生充填，实际 上，在工程实际中有着明显的成本耗费高的缺陷，并且应用 范围还存在一定局限性。 其中水砂充填技术源于上世纪的欧洲国家，应用密实 水砂充填技术，出现了首个成功开采城市下压煤的城市。可 以通过控制充填物的密实度，实现控制地表沉陷，并提高采 煤效率，但是受到砂石原材料的缺失，以及成本耗费高的影 响，在实际应用中还存在技术问题。 煤矿肝石充填方法主要应用砰石的自溜充填、简易机械 充填、风力充填、人工充填，相比上述几种方法，煤矿砰石 充填对机械设备和充填材料的要求更高，在控制地表沉陷时 起不到应有的效果，表现在人工劳动强度大、生产效率低， 充填的工艺得不到更新，理论指导跟不上发展，因此处于无 法推广的状态。 ⑵综合机械化固体充填采煤 充填采矿是一种使用了人工支撑的采矿方法，随着采矿 区域的不断推进，向采矿空区及时充填固体材料，用来控制 地面压力和位移。在地层不稳，或因要保护地表重要的设备 必须实施深层开采时，尤其是在深层的矿体开采过程中，能 有效保障安全性。综合机械化固体充填采煤可以同时进行两 种作业任务，在地面设置固体充填物的运输系统，使得充填 材料可以运输到指定位置，结合投料井、转载中心等，构成 固体充填采煤技术的关键机械系统。 相比传统综采技术对工作面的设置，机械化固体充填采 煤基本类似，主要是在对采空区进行作业布置时，将采煤和 充填工作紧密联合。采煤液压支架作为综合机械化固体充填 采煤的核心技术，替代了传统采煤液压支架尾部的水平梁， 形成了固体物的充填通道，固体充填物能在运输机和充填机 之间顺利通过，并到达预定位置，有利于水平梁的充填。后 续过程中，充填固体物依靠自身重力从充填机落下，再经过 压实机的压实处理，能有效实现固体充填物的充填。 ⑶综合机械化固体充填釆煤技术的相关耍求 为实现综合机械化固体充填采煤技术，需要解决突出的 当代化工研究 o7 Modem Chemical Research /2020 17 技术应用与研究 技术难点，如在进行沉积矿体的开采时，工作面的逐渐推进 会导致采空区的垮塌，这会导致由于地表沉陷的作用，破碎 的岩层将塌陷的部分填满，极大的影响了工程进度，也为安 全生产造成了极大的隐患。因此需要解决充填空间的固定问 题，且为保证充填的顺利进行，需要保证充填物运输通道的 畅通。在此基础上，还可以通过增加充填固体物的密实度， 提高充填的质量和应用效果。 在现代化和机械化日益突出的背景下，现代化充填釆煤 技术越来越注重开采作业的安全性和高效性，要求操作科学 合理，在顺利完成开采任务的同时，还要维持矿区的可持续 开采。这需要借助先进的综合化采煤设备，进一步应用采煤 填充一体化技术，在保证采矿区安全、安全生产的前提下， 同时完成采煤和充填任务。除了保证煤炭资源高质量、采煤 高效率，还需要额外注意，为进一步提高采煤工作的效率和 质量，推动煤炭经济和环境效益的发展，需要严格控制岩层 塌陷，保证安全生产。 图1所示为充填作业面与同类型地质条件下非充填 2.综合机械化固体充填采煤系统装备工艺与原理 ⑴综合机械化固体充填采煤的原理 综合机械化固体充填釆煤及技术，主要是依赖于机械化 采煤设备，同时实现采煤和充填。其中以充填空间的合理分 配、充填通道和设计、充填动力的提供三大问题为核心。水 砂充填主要是将水作为充填的主要动力，或采用风力充填作 为动力来源，将粉碎的肝石吹入采空区实现充填。而膏体充 填需要制作膏体，在固体颗粒物中掺入相应的材料，混合成 膏体。再采用高压泵作充填动力，将膏体压入釆空区。综合 来看，这几种方法的材料耗费小，但是机械设备等的成本费 用高，相比之下，综合机械化采煤技术具有更高的经济效益 和采煤效率。 2固体充填采煤井运输系统 随着科技化水平的日益提升，高科技手段在采煤中是 否得到高度推广和应用，决定了煤矿企业能否在市场竞争中 处于优势地位。顺应我国煤矿开采部门的新要求，需要加强 现代科技手段在采煤工程中的应用，加强机械化和一体化程 度。充分发挥采煤一体化系统在运送固体充填物中的优势， 由此产生了两种常用的系统。采矿单位需要结合实际情况， 包括地质状况、使用寿命、作业条件等，选择合适的输送系 统，将充填物顺利送达预定位置，从而促进采矿作业的顺利 进行。 系统一，双井筒、托盘式的固体物料输送系统，能均 匀、连续输送并投放固体物料，且有旋转托盘，主要流程是 由储料仓经过胶带传送机送到托盘上，再通过投料孔到达井 下胶带输送机，再送到工作面充填输送机上，进行下一步的 充填作业。 系统二，单井筒、直接式的固体物料输送系统，具有锥 型缓冲器，在投放过程中还有避免防堵仓排压的方法。与系 统一有所不同，由于使用了锥型缓冲器，因此在到达井下胶 带运输机之前，充填固体储存在井下储料仓中。 ⑶充填采煤面的装备要求 防护支架是充填采煤面的核心设备之一，关系到生产的 安全性和效率，综合机械固体充填采煤一体化技术尤其注重 安全防护。因此，配套地使用一体化液压支架，能有效保证 支护安全后顶梁的支护能力大于前顶梁，后顶梁主要是与 两根立柱相结合，在夯实环节可以达到单位面积承受2MPa的 压力，以保证充填作业的安全性，整体提高支护水平。并且 在现有的支架的基础性能之上，支架后部与夯实机构连为一 体，有利于根据岩层来实现移动控制，最大程度提高充填率 和密实度。 3. 应用效果分析 综合机械化固体充填采煤方法可以有效解决采煤地区 的地表沉陷问题，同时提高了压实的质量，这种结合了自动 化、机械化的采煤方法相比传统的采煤方法具有更大的适用 范围。可以降低成本费用，通过提高采煤的效率和质量提升 了采煤效益。在安全生产方面起到了重要的保障，表现在不 使用固体物质充填的地面建筑物的破坏程度会达到2级，而 使用了固体物质充填的建筑物破坏程度为1级，破坏程度达 到2级的建筑物就需要进行修复。且使用了固体充填的工作 面的压力曲线与未使用固体充填的工作面相比，前者的峰值 仅为后者的五分之一；对形变量进行分析，得出前者形变量 不足后者的三分之一，由此可见其非凡的应用效果。 4. 小结 本文为了让读者对于综合机械化固体充填采煤技术有 更加深切的认识，采取分层分析的方法，争取达到巩固机械 化固体填充技术的目标。综合机械化固体充填采煤技术发展 迅速，应用广泛，随着科技的不断进步，还将达到更高的水 平。因其绿色环保、高效益、高安全的特点，将在实际应用 中发挥更大的实用价值。虽然还存在增加固体充填成本和其 他需改进的问题，但仍有广阔的应用前景和进步空间。综合 机械化固体填充采煤矿压控制技术可以实现低成本，高效的 回收压煤和煤柱资源，可以有效提高煤炭资源的回收率，循 环利煤区固体废弃物，保护矿区土地，保证当地的环境等优 点。 【参考文献】 [1] 高永峰.综合机械化固体充填釆煤技术分析[J].区域治 理，2018, 19 177. 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