綜合機(jī)械化固體充填采煤技術(shù)研究進(jìn)展

【摘?要】近些年我國(guó)越來(lái)越提倡綠色發(fā)展，在煤炭資源上也提倡綠色開(kāi)采，因此綜合機(jī)械化固體填充技術(shù)由此產(chǎn)生，通過(guò)綜合機(jī)械化固體填充技術(shù)可以提高煤炭資源回收率，同時(shí)也對(duì)生態(tài)建設(shè)具有重要貢獻(xiàn)。本文主要對(duì)綜合機(jī)械化固體填充采煤技術(shù)進(jìn)行探討，從現(xiàn)代填充采煤技術(shù)的難點(diǎn)和要求等方面出發(fā)，對(duì)綜合機(jī)械化固體填充采煤技術(shù)及填充采煤設(shè)備進(jìn)行深入研究。

【關(guān)鍵詞】綜合機(jī)械化;固體填充

前言

煤炭能源作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支撐，有著非常重要的作用，煤炭資源本就稀缺，因此提高煤炭資源利用率是一大關(guān)鍵。近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷加快，煤炭需求總量也在不斷增長(zhǎng)，但是煤炭資源是一種稀缺的資源，呈現(xiàn)出地區(qū)分布不均，地質(zhì)開(kāi)采的基礎(chǔ)條件存在較大差異等情況，有一部分礦井資源已臨近枯竭。此外，在煤炭開(kāi)采中排放的煤矸石，不僅會(huì)占用較大用地，還會(huì)帶來(lái)環(huán)境的污染問(wèn)題?；谶@種現(xiàn)狀，我國(guó)提出了綠色采礦觀念，綜合機(jī)械化固體填充采煤技術(shù)就是最為重要的一種。

一.傳統(tǒng)填充采煤技術(shù)的難點(diǎn)

綜合機(jī)械化固體填充技術(shù)雖然是一種可行的技術(shù)，但是目前在實(shí)際的填充采煤作業(yè)中，有效進(jìn)行煤炭的開(kāi)發(fā)與利用還面臨著很多問(wèn)題。在實(shí)際的煤炭采集過(guò)程中，有效實(shí)現(xiàn)填充采煤面臨著以下三個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，即填充空間、填充物輸送通道和填充體的密實(shí)度，只有滿足了以上三個(gè)難點(diǎn)，才有可能實(shí)現(xiàn)填充采煤。但是傳統(tǒng)煤炭采集技術(shù)情況不容樂(lè)觀，由于煤炭屬于沉積礦體，因此在實(shí)際的采集過(guò)程中，大多數(shù)都是采用綜合機(jī)械化的方式來(lái)進(jìn)行作業(yè)的，這種采集方式有一定的弊端。近幾年，隨著我國(guó)煤炭資源需求量的不斷增加，煤炭開(kāi)采力度也不斷加大，這就在一定程度上導(dǎo)致了煤礦采集區(qū)上的覆巖層面面臨垮塌的現(xiàn)象，綜合作業(yè)面支架后部的采空區(qū)也會(huì)被巖體塞滿，無(wú)法如礦脈開(kāi)采進(jìn)行固體填充，也缺乏進(jìn)去的通道，這無(wú)疑成為填充的一大難點(diǎn)。但是綜合機(jī)械化固體填充技術(shù)的研發(fā)可以有效解決這個(gè)問(wèn)題。

二.綜合機(jī)械化固體填充技術(shù)及其目標(biāo)和技術(shù)要求

2.1綜合機(jī)械化固體填充技術(shù)介紹

綜合機(jī)械化固體填充技術(shù)是一個(gè)全新的技術(shù)，就是借助綜合機(jī)械化采煤操作設(shè)施，從探尋填充采煤的礦壓的規(guī)律入手，研究填充采煤的可行性，針對(duì)我國(guó)存在的壓煤?jiǎn)栴}、煤矸石排放問(wèn)題和土地資源問(wèn)題而開(kāi)發(fā)出的綠色采煤技術(shù)。這種技術(shù)將固體廢料，比如煤矸石、粉煤灰和建筑垃圾等將這些廢料按照一定的比例混合后，經(jīng)大直徑鉆孔，直接投放到礦底，然后再通過(guò)皮帶和轉(zhuǎn)載機(jī)送到工作面機(jī)尾，依靠刮板式充填輸送機(jī)、采煤充填一體液壓裝置等設(shè)備使采空區(qū)得到充填，并由支架上的搗實(shí)機(jī)構(gòu)給予夯搗密實(shí)，達(dá)到支撐頂板的目的。

2.2綜合機(jī)械化固體填充技術(shù)的目標(biāo)和技術(shù)要求

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，技術(shù)也在不斷進(jìn)步，面臨著填充采煤技術(shù)上的難點(diǎn)，綜合機(jī)械化固體填充技術(shù)隨之產(chǎn)生。這種填充技術(shù)的主要目標(biāo)就是為了解決原先的采煤技術(shù)上存在的問(wèn)題，并且實(shí)現(xiàn)在采煤作業(yè)中工作的高效性和安全性。不同于以往的填充采煤技術(shù)，綜合機(jī)械化固體填充技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)嚴(yán)格控制地表移動(dòng)及巖層控制，解決原先的填充空間小、填充物輸送通道不足等問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)相一致。

三.綜合機(jī)械化固體填充采煤一體化技術(shù)

綜合機(jī)械化固體填充采煤一體化系統(tǒng)由兩個(gè)重要部分組成，一個(gè)是物料投送系統(tǒng)，另一個(gè)是充填開(kāi)采液壓支架，這兩個(gè)是解決固體充填開(kāi)采機(jī)械一體化生產(chǎn)的關(guān)鍵。

3.1填充物選擇裝置

通常情況下，填充物質(zhì)是由固體廢棄物、煤矸石、粉煤灰等組成的固體廢料。在煤矸的篩選過(guò)程中，常用的分選技術(shù)有重介質(zhì)選煤、跳汰選煤、干法選煤等，最常用的是動(dòng)篩跳汰技術(shù)，這種技術(shù)的原理是將物料放在跳汰機(jī)上，然后跳汰機(jī)會(huì)將物料根據(jù)密度的不同進(jìn)行分層處理，從而做到煤炭和矸石的分離。隨后將固體廢棄物、煤矸石、粉煤灰進(jìn)行混合，為下一步投送做準(zhǔn)備。

3.2物料投送系統(tǒng)

礦底的填充需要填充物，因此填充物在這一系統(tǒng)中占有很重要的作用，直接影響到是否能夠完成填充。在完成填充物的選擇之后，如何將這些固體廢料投送到井下是關(guān)鍵。大部分煤井由于采煤作業(yè)區(qū)埋深較大，因此采用垂直投料輸送系統(tǒng)，整套系統(tǒng)包括物料篩分破碎設(shè)備、地面運(yùn)輸設(shè)備（如皮帶）、緩沖裝置、井下儲(chǔ)料倉(cāng)（含報(bào)警傳感器、清倉(cāng)裝置、控制裝置）、井下輸送系統(tǒng)。其具體工作流程為，地面的物料篩分破碎設(shè)備將煤矸石、建筑固體廢棄物等進(jìn)行篩分并破碎，并將這些廢料進(jìn)行充分混合，然后經(jīng)由地面輸送設(shè)備將物料運(yùn)輸至投料井位置，并直接投放物料，井內(nèi)布置有緩沖裝置，能夠消減井口投下物料的沖擊力，并使物料進(jìn)入儲(chǔ)料倉(cāng)，完成物料的投送。

3.3液壓支架

液壓支架是綜采固體充填采煤一體化工藝中最為核心的一個(gè)部分。為什么說(shuō)液壓支架重要呢？要想在同一個(gè)工作面中完成填充和采煤兩項(xiàng)工作，就要利用好液壓支架。液壓支架的主要作用就是為采煤和填充提供充足的作業(yè)空間，當(dāng)物料投送系統(tǒng)把物料投送到工作面后，液壓裝置可以為填充物壓實(shí)提供充足的夯實(shí)力，使填充物在填充的同時(shí)具有一定的強(qiáng)度，能夠支撐頂板。在整個(gè)作業(yè)過(guò)程中，液壓支架是不能獨(dú)立完成作業(yè)的，還需要其他裝置的配合，包括開(kāi)采輸送機(jī)、自移式轉(zhuǎn)載輸送機(jī)等。目前所用的液壓支架通常為正四連桿六柱支撐式支架，在具體的工作中，液壓支架前端的采煤設(shè)備在完成采煤的同時(shí)，后端充填物料輸送機(jī)在自移式轉(zhuǎn)載運(yùn)輸機(jī)的配合下，向支架后端采空區(qū)提供填充物料，隨后夯實(shí)機(jī)對(duì)填充的物料進(jìn)行夯實(shí)，保證物料安全高效的填充至采空區(qū)內(nèi)，完成整個(gè)填充和采煤的過(guò)程。

四.結(jié)束語(yǔ)

總而言之，面臨著煤炭資源需求量越來(lái)越大的現(xiàn)狀，煤炭的開(kāi)采不光要注重?cái)?shù)量，煤炭企業(yè)要想實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)展，更應(yīng)該注重生產(chǎn)安全和環(huán)保意識(shí)。綜合機(jī)械化固體填充技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，有效解決了"三下"壓煤礦井采出率低的問(wèn)題，使得煤礦開(kāi)采作業(yè)與采空區(qū)填充作業(yè)的同時(shí)開(kāi)展成為了可能，在實(shí)現(xiàn)綠色安全開(kāi)采的同時(shí)，還提高了采煤的質(zhì)量，減少了資源浪費(fèi)，使煤炭資源開(kāi)采環(huán)節(jié)更加安全、高效，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的統(tǒng)一。

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作者簡(jiǎn)介：

鄭康健，出生年月：1992年09月16日，性別：男，民族：漢族，學(xué)歷（最高學(xué)歷）：大專，職稱：助理工程師。

（作者單位：山西鄉(xiāng)寧焦煤集團(tuán)申南凹焦煤有限公司）