综合机械化固体充填采煤技术研究进展

综合机械化固体充填采煤技术研究进展
本文主要对综合机械化固体充填采煤技术的研究情况进行系统探讨，从现代充填采煤技术的难点、要求等方面出发，对综合机械化固体充填采煤技术及填充采煤设备进行深入研究。

标签：综合机械化；充填采煤；研究
0 引言
煤炭能源是我国经济建设和发展中一个最为重要的战略性资源。

近年来，因我国煤炭总产量增长迅速，同时又因为煤炭资源在分布上存在不合理，地质开采的基础条件存在较大差异等情况，有一部分矿井资源临近枯竭，已成为压煤。

此外，煤炭开采中的煤矸石占用较大用地，还会带来环境的污染问题。

基于此现状，我国研究人员提出绿色采矿理念，综合机械化固体充填采煤技术就是最为主要的一种。

1 现代充填采煤技术概述
现代充填采煤技术的发展和实践应用须达成这个要求：一是高采出率、优质高效的采出煤炭资源；二是具备先进机械化设备及安全措施；三是岩层运动及地表沉陷得到严格控制。

但是，由于煤炭资源层属于沉积性矿体，当前大多数矿区是使用综合型机械长臂进行开采的，伴随作业面的深入，采空区上层岩石层会随之垮落，综合作业面支架后部的采空区也会被垮落岩体塞满，无法如矿脉开采进行固体充填，也缺乏进入通道，所以要达成充填采煤要解决好充填空间、充填物运输通道及充填体密实度等三个难点[1]。

近年来，我国已设计并研发出了综合机械化固体充填采煤技术，不仅满足了上述要求，也妥善解决了技术上的难题。

2 综合机械化固体充填采煤技术分析
2.1 生产系统布置
综合机械化固体充填采煤技术（图1），是将粉煤灰、煤矸石、建筑垃圾等固体废弃物作为充填物料，经固体物料的持续输入系统或直接使用投放设备送至矿进底下，再通过带式输送设备送至充填采煤作业面，依靠刮板式充填输送机、采煤充填一体液压装置等设备使采空区得到充填及充实，进而解决充填采煤中的技术难点。

另外，综合机械化固体充满采煤的作业布置形式（图2）和传统的综合采煤作业面是基本一致的，采煤作业面处于后部，也就是在采空区一边开设充填操作面，然后再于操作面上布置一条固体充填物料运输带，把固体充填物输送到刮板充填运输机上。

此种作业面布置，能够有效达成充填和采煤在相同作业系统中同时进行[2]。

其中，1为送料带式运输机；2为充填物料转运机；3是运煤刮板输送机；4是充填刮板输送机；5为卸料孔；6为带式输送机；7为移动式变电站。

3 综合机械化固体充填采煤设备分析
3.1 支架结构
依照已知矿压的显现规律可知，综合开采液压支架的主要功能是确保安全作业的空间。

而把直接顶转变为最基本的支架结构，如此可有效减少部分开采带来的压力。

在充填开采过程中，尽量减轻直接顶带来的破坏，它的整体性和开采前无显著变化[3]。

从开采控制目标层面看，固体充填可满足覆岩层垮落的开采环境需要，使开采点能够在相对稳固支架开采下，根据周期生产特性运作。

3.2 填充工艺
应用一体填充液压支架虽说可实现填充采煤设备达成同步采煤和充填，但此种自行研制出来的矿料输送机难以满足运输量要求，与此同时，此种大深埋、大孔径的固体物料填充煤炭开采系统还会较大的影响到正常采空区的作业进度。

因此，采用先进固体物料填充工艺，把矸石输送到采空区，在支架结构推压下，把矸石送至支架后方，不但方便填充操作的有序进行，还有效提升了充填开采煤炭资源技术的效率及质量。

3.3 填充效果
为了有效保障充填采煤技术对矿井有较为理想的充填效果，开采企业还应通过有关专业计量设备对充填采煤设备固体物料进量和出煤情况开展严密监控。

从开采的巷道起，上、下部液压支架结构岩层位移可否满足装配压力、作业面可否根据周期性覆岩层位移特性对顶板运动进行有效控制等方面的问题均可检验固体充填采煤技术应用效果。

伴随作业面的深入，整体充填采煤设备对矿山结构的开采环境能够逐步适应，根据中部填充情况，开采人员应根据充填采煤作业面的实际状况制定出科学、合理的计划[4]。

4 结语
综合机械化固体充填采煤技术，是基于岩层控制理论进行研究得到的一项创新方法，近年来，在我国煤炭开采中得到推广和广泛应用，取得了良好的经济效益、社会效益及环境效益。

该项技术的研发是一个系统性、发展性工程，在理论上、机械设备上仍需要进一步研究。

参考文献：
[1]缪协兴，张吉雄，郭广礼.综合机械化固体充填采煤方法与技术研究[J].煤炭学报，2010，23（06）：144-146.
[2]刘建功.综合机械化固体充填采煤技术研究[J].煤炭与化工，2014，11（07）：201-202.
[3]徐俊明，张吉雄，周楠等.综合机械化固体充填采煤等价采高影响因素研究[J].中国煤炭，2011，25（11）：169-171.
[4]缪协兴，巨峰，黄艳利等.充填采煤理论与技术的新进展及展望[J]，中国矿业大学学报，2010，12（05）：141-142.。