综合机械化固体充填采煤方法(1).pdf

当代化工研究 7 Modern Chemical Research U /2020 16 技术应用与研究 综合机械化固体充填采煤方法 *徐鹏飞 大同煤矿集团公司山西037000 摘耍在能源领域，煤炭是我国经济发展的重要支柱，不仅关系到各行各业的发展，也关系到基本的民生问题.近几年来，煤炭开采虽 然得到了控制，但总量仍然很大，再加上以前的大量矿井，造成血水、黄土等周边更多的废弃物以亿吨计.此外，我国煤炭资源分布不 均，主产区集中在少数几个省份，这导致东部釆煤州时煤炭储量较低，而这些州时开采工作已基本完成. 关键词煤炭资源；固体填充；煤炭储存量 中图分类号TD823 文献标识码A Comprehensive Mechanized Solid Filling Coal Mining Xu P en gfei Da to n g Co a l Min e Gr o up, Sh a n xi, 037000 Abstracts In the field of energy, coal is an important pillar of the economic development in China. It is not only related to the development of all walks of life, but also related to the basic livelihood issues. In recent years, although coal mining has been controlled, the total amount is still very large. In addition, a large number ofmines in the past have resulted in hundreds ofmillions of tons ofwaste around such as blood and loess. In addition, the coal resources in China are unevenly distributed and the main production areas are concentrated in a few provinces, which has resulted in lower coal reserves in the eastern coal mining states, where the mining work has been basically completed. Key words coal resources； ； solidfillings coal storage 前言 合实际情况对充填固体运输系统给予科学、合理的布置，将 在煤炭储量大的省份，采矿造成的污染相当严重。例 固体从地面运输到矿井。将充填物输送到所需位置。输送系 如，固体废弃物造成的环境污染和占用土地资源的问题。此 外，由于采煤造成的土地悬空和土地沉降问题也很普遍。对 此，有学者提出了绿色矿山的概念，其中一点就是用固体废 弃物填充矿井。充填技术较多，像巷道开采或肝石开采充填 技术、简易或综合机械化充填技术等。本文分析了综合机械 化固体充填采煤过程中所采用的技术和方法。 1.综合机械化固体充填采煤概述 充填式开采是一种人工支撑的开采方法。在矿区，随 着采区的推进，用固体材料逐步充填开口，控制地面的压力 或位移。也可以借助充填支架进行开釆。这种开采方法主要 用于不稳定的矿井或有重要地表结构的矿井，但也可用于较 深的矿体。这种充填法实用、安全，但相对枯燥，设备成本 较高。 综合机械化固体采煤充填指在采煤区，借助综合机械 化采煤设备的同时，借助综合机械化设备执行充填工作，实 现采区的充填。在这种采煤方式中，要考虑充填作业中的充 填空间和充填动力等技术难题，其具体情况入表1所示。 表1综合机械化固体填充的分类 综合机械 化固体 填充 分类简述 填充式开采 可以对充填支架应用，将开采工作 开展，具有较高的设备成本。 综合机械化固体采煤 填充 对综合机械化设备应用，将填充 工作开展。 2.综合机械化固体充填采煤系统与原理 充填采煤的机械化固体一体化能够在同一液压支架上完 成两项任务。为了确保充填采煤过程的顺利进行，则需要结 统需要设置进料井、多套输送系统以及井下的输送巷道，以 保证最终的固体充填物进入厂区。填料这种煤矿固体充填技 术的关键设备是专用自压液压支架、进料井、刮板式固体充 填输送机这些机械系统。 本文所研究的技术，在工作面的布置上与传统综釆机基 本相同。它在整个工作面的布置上有其独特之处，它布置在 采空区，并在上风侧配备传送带，进行固采。这种布置方式 可以将采煤和充填有效地整合为一个整体系统。固体充填一 体化机械化采煤系统的关键技术是采煤液压支架，它保证了 与传统液压支架相同的效率。一体化采煤法用水平梁代替传 统液压采煤支架的尾部，并在水平梁中填充固体物，装载的 固体由输送机输送到充填机。装载的固体由输送机输送到充 填机上。然后填充的固体在重力的作用下从填充机落入横梁 空间，最后经过压实机的压实工作，完成固体灌装机的灌装 工作。 3.综合机械化固体充填采煤应用效果 ⑴胶结充填釆煤法 如今，在充填采煤过程中，胶结充填采煤法得到了比 较广泛的应用，其常用的是膏体填充，主要原理是将填充的 物料借助胶结剂进行胶结，从而使填充物在短时间内迅速凝 结，进而达到填充的目的。在具体操作过程中，胶结填充法 操作比较简单，而且投入成本比较低。在胶结充填采煤法应 用过程中，工作人员需要确保胶结物质可以承受来自于地面 的压力强度，同时还需要尽可能采购成本比较低的胶结剂， 如果条件允许的情况下也可以选择废弃物进行填充。 ⑵煤砰石充填釆煤法 目前，在充填采煤阶段，煤肝石充填采煤法是一种性 价比相对比较高的充填釆煤法，在煤炭生产过程中，煤肝石 当代化工研究 Modern Chemical Research68 技术应用与研究 2020 ・ 16 属于常见的固体废弃物，而且在煤炭生产总量中，煤肝石产 量所占比例在15-25之间,其给煤矿生产企业带来了比较 大的困扰。此时如果在采空的煤矿区中填充煤肝石，既可以 实现对煤肝石废弃物的有效处理，而且还可以降低了填充成 本。在进行煤肝石填充工作中，除了可以选择煤肝石作为填 充物料，而且还可以选择碎石、沙子等作为补充，在进行填 充采煤阶段，最好把煤肝石与石沙按照一定的比例混合在一 起，这样既能够降低填充的缝隙，而且还可以提高填充物对 地表的支撑力，进而提高填充采煤效率。 ⑶高压注浆充填釆煤法 对于煤矿企业而言，高压注浆充填采煤法属于一种比较 稳定的填充方法，其一般是将水泥浆借助高压注浆泵注入到 物料的岩层缝隙中，待水泥浆固态化后就可以使填充物料凝 结在一起，进而实现填充的效果。高压注浆充填采煤法可以 有效提高凝固填充物质的性能，以确保对地表的支撑性和填 充层的坚固性。实际上，与胶结充填采煤法进行对比可以发 现，高压注浆充填采煤法在含水量较高、土层比较湿润的空 煤层中应用效果比较理想。 ⑷高压注浆填充釆煤法 在注浆充填法和胶结充填法应用过程中，水泥浆与胶结 剂都可以发挥凝固充填物料的作用，该过程并未对物料本身 提出比较高的要求，只需要具备一定的固体物质即可。在高 压注浆填充采煤阶段，需要在确保一定量石块的基础上，来 选择煤灰粉进行充填。大量的调查与统计发现，每年我国热 电厂都会产生超过1亿吨的煤灰粉，此时如果未按照要求对 其进行及时、有效的处理，将会诱发严重的大气污染，并且 在呼吸时被人们吸入体内诱发肺部疾病。此时，如果将煤灰 粉通过高压注浆的方式填充到地下空煤层，既可以降低对周 围环境的污染，而且还可以达到节约物料成本的目的。在充 填过程中，如果选择大量的水泥充当物料，虽然也可以确保 地表的稳固，但是会影响后期地下植物的生长，一旦水泥凝 固，将会具备比较强的稳定性，同时也会诱发严重的植物根 部腐蚀，在水泥中不利于植物的生长。此时如果选择煤灰粉 来取代部分水泥，既可以确保地下煤层的稳固性，而且更利 于植物的生长。 表2综合机械化固体充填采煤应用效果 综合碱化固体 充填采煤 技术详情 胶结充填采煤法 这种方法比较常见，一般 使用膏体填充或类似膏体 填充. 煤秆石充填采煤法 这些种方法最为经济实用， 将填充成本降低. 高压注浆充填采煤法 这种方法是新兴的一种方 法，并且比较稳固。 高压注浆填充采煤法 对于物料本身的要求不高， 只要是固体物质就可以. 金乡县矿区，矿井位于人口密集的地下建筑中，给采煤工作 带来了很多困难。作为采煤人员需要在确保建筑物不被破坏 的同时，尽可能在地下进行采煤。采煤机采用机械化固体综 合充填的方式进行采煤，可以填充固体材料以达到支撑地面 建筑物的目的，不仅可以控制煤矿企业的经济损失，而且使 煤炭开采对居民环境的损害降到最低。 此外，因采煤方法不当造成煤矿环境和地表严重破坏的 例子也不少。例如陕西省神木县，依靠煤炭资源迅速发展， 但是在发展阶段也诱发了比较严重的环境污染。由于当地选 择了传统的采煤技术，加之大多数都是小规模煤矿开采，缺 乏完整的体系，结果导致很多地方的地表塌陷。因此，很多 局部地区地表塌陷，各种煤层开始塌陷，进而诱发严重的资 源浪费。为了使上述问题得到有效改善，当地政府部门开始 整顿釆煤业，并采用了综合机械化采煤技术，大大提高了当 地的经济效益。比如将塌陷区进行固体充填处理，将水泥灌 浆等物质注入塌陷区，使塌陷区的地方得到修复。底层变得 比表层更坚固，支撑力更强，当地政府及时对土体裂缝进行 加固处理。当地政府还针对当地空气污染的问题，采用一体 机固体充填法，将对大气造成污染的肝石、煤灰粉尘等物质 借助相关技术手段充填到空煤层中，不仅可以达到净化空气 的目的，而且还可以提高煤矿企业的经济效益。实际上，综 合机械化固井充填采煤并未在我国煤炭行业得到普及，仍然 存在或多或少的问题，如选择肝石进行充填采煤时，虽然具 备环保价值和经济价值，但肝石本身具有黏度低的特点，使 得空煤层充血不稳定，进而诱发一系列的问题，影响充填采 煤工作的开展。 5结语 综上所述，一体化机械化综合固体充填采煤得到了广泛 的应用，发展比较迅速，其中充填采煤的充填和液压支架， 以及连续给煤系统的研发都在不断创新。随着科学技术的进 步，综合机械化固体充填采煤在实际运用阶段，优势更加明 显。不仅给企业带来了效益，而且可以合理管理矿井固体废 弃物，保护环境，实现了绿色矿山的理念。 【参考文献】 [1] 杨晨光.综合机械化固体充填采煤方法与技术研究[J].科 技经济市场,2016, 5 18-1 [2] 任文杰.综合机械化固体充填采煤方法与技术[J].能源与 节能, 2017, 10 137-138, 182. [3] 郭国平.综合机械化固体充填采煤方法与技术研究[J].能 源与节能, 2018, 7 59-60. 【作者简介】 徐鹏飞1987-，男，汉，辽宁抚顺人，本科，助理工程 师，大同煤矿集团公司；研究方向煤矿开采. 4.综合机械化固体充填采煤技术的实际运用 如今，综合机械化固体充填釆煤在我国一部分地区已经 开始得到广泛应用，不管是在密集的建筑区还是在郊区进行 采煤，该技术都可以发挥比较理想的效果。例如，在山东省