综合机械化固体充填采煤技术研究进展

近些年我国越来越提倡绿色发展，在煤炭资源上也提倡绿色开采，因此综合机械化固体填充技术由此产生，通过综合机械化固体填充技术可以提高煤炭资源回收率，同时也对生态建设具有重要贡献。本文主要对综合机械化固体填充采煤技术进行探讨，从现代填充采煤技术的难点和要求等方面出发，对综合机械化固体填充采煤技术及填充采煤设备进行深入研究。

【关键词】综合机械化;固体填充

前言

煤炭能源作为我国经济发展的重要支撑，有着非常重要的作用，煤炭资源本就稀缺，因此提高煤炭资源利用率是一大关键。近年来，随着我国经济发展速度的不断加快，煤炭需求总量也在不断增长，但是煤炭资源是一种稀缺的资源，呈现出地区分布不均，地质开采的基础条件存在较大差异等情况，有一部分矿井资源已临近枯竭。此外，在煤炭开采中排放的煤矸石，不仅会占用较大用地，还会带来环境的污染问题。基于这种现状，我国提出了绿色采矿观念，综合机械化固体填充采煤技术就是最为重要的一种。

一.传统填充采煤技术的难点

综合机械化固体填充技术虽然是一种可行的技术，但是目前在实际的填充采煤作业中，有效进行煤炭的开发与利用还面临着很多问题。在實际的煤炭采集过程中，有效实现填充采煤面临着以下三个技术难点，即填充空间、填充物输送通道和填充体的密实度，只有满足了以上三个难点，才有可能实现填充采煤。但是传统煤炭采集技术情况不容乐观，由于煤炭属于沉积矿体，因此在实际的采集过程中，大多数都是采用综合机械化的方式来进行作业的，这种采集方式有一定的弊端。近几年，随着我国煤炭资源需求量的不断增加，煤炭开采力度也不断加大，这就在一定程度上导致了煤矿采集区上的覆岩层面面临垮塌的现象，综合作业面支架后部的采空区也会被岩体塞满，无法如矿脉开采进行固体填充，也缺乏进去的通道，这无疑成为填充的一大难点。但是综合机械化固体填充技术的研发可以有效解决这个问题。

二.综合机械化固体填充技术及其目标和技术要求

2.1综合机械化固体填充技术介绍

综合机械化固体填充技术是一个全新的技术，就是借助综合机械化采煤操作设施，从探寻填充采煤的矿压的规律入手，研究填充采煤的可行性，针对我国存在的压煤问题、煤矸石排放问题和土地资源问题而开发出的绿色采煤技术。这种技术将固体废料，比如煤矸石、粉煤灰和建筑垃圾等将这些废料按照一定的比例混合后，经大直径钻孔，直接投放到矿底，然后再通过皮带和转载机送到工作面机尾，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，并由支架上的捣实机构给予夯捣密实，达到支撑顶板的目的。

2.2综合机械化固体填充技术的目标和技术要求

随着经济的不断发展，技术也在不断进步，面临着填充采煤技术上的难点，综合机械化固体填充技术随之产生。这种填充技术的主要目标就是为了解决原先的采煤技术上存在的问题，并且实现在采煤作业中工作的高效性和安全性。不同于以往的填充采煤技术，综合机械化固体填充技术能够实现严格控制地表移动及岩层控制，解决原先的填充空间小、填充物输送通道不足等问题，从而实现经济发展与环境保护相一致。

三.综合机械化固体填充采煤一体化技术

综合机械化固体填充采煤一体化系统由两个重要部分组成，一个是物料投送系统，另一个是充填开采液压支架，这两个是解决固体充填开采机械一体化生产的关键。

3.1填充物选择装置

通常情况下，填充物质是由固体废弃物、煤矸石、粉煤灰等组成的固体废料。在煤矸的筛选过程中，常用的分选技术有重介质选煤、跳汰选煤、干法选煤等，最常用的是动筛跳汰技术，这种技术的原理是将物料放在跳汰机上，然后跳汰机会将物料根据密度的不同进行分层处理，从而做到煤炭和矸石的分离。随后将固体废弃物、煤矸石、粉煤灰进行混合，为下一步投送做准备。

3.2物料投送系统

矿底的填充需要填充物，因此填充物在这一系统中占有很重要的作用，直接影响到是否能够完成填充。在完成填充物的选择之后，如何将这些固体废料投送到井下是关键。大部分煤井由于采煤作业区埋深较大，因此采用垂直投料输送系统，整套系统包括物料筛分破碎设备、地面运输设备（如皮带）、缓冲装置、井下储料仓（含报警传感器、清仓装置、控制装置）、井下输送系统。其具体工作流程为，地面的物料筛分破碎设备将煤矸石、建筑固体废弃物等进行筛分并破碎，并将这些废料进行充分混合，然后经由地面输送设备将物料运输至投料井位置，并直接投放物料，井内布置有缓冲装置，能够消减井口投下物料的冲击力，并使物料进入储料仓，完成物料的投送。

3.3液压支架

液压支架是综采固体充填采煤一体化工艺中最为核心的一个部分。为什么说液压支架重要呢？要想在同一个工作面中完成填充和采煤两项工作，就要利用好液压支架。液压支架的主要作用就是为采煤和填充提供充足的作业空间，当物料投送系统把物料投送到工作面后，液压装置可以为填充物压实提供充足的夯实力，使填充物在填充的同时具有一定的强度，能够支撑顶板。在整个作业过程中，液压支架是不能独立完成作业的，还需要其他装置的配合，包括开采输送机、自移式转载输送机等。目前所用的液压支架通常为正四连杆六柱支撑式支架，在具体的工作中，液压支架前端的采煤设备在完成采煤的同时，后端充填物料输送机在自移式转载运输机的配合下，向支架后端采空区提供填充物料，随后夯实机对填充的物料进行夯实，保证物料安全高效的填充至采空区内，完成整个填充和采煤的过程。

四.结束语

总而言之，面临着煤炭资源需求量越来越大的现状，煤炭的开采不光要注重数量，煤炭企业要想实现更好的发展，更应该注重生产安全和环保意识。综合机械化固体填充技术的不断完善和发展，有效解决了"三下"压煤矿井采出率低的问题，使得煤矿开采作业与采空区填充作业的同时开展成为了可能，在实现绿色安全开采的同时，还提高了采煤的质量，减少了资源浪费，使煤炭资源开采环节更加安全、高效，实现了经济和社会效益的统一。

参考文献：

[1]缪协兴，张吉雄，郭广礼.综合机械化固体填充采煤方法与技术研究[J].煤炭学报，2010，35（1）：1-6.

[2]刘建功，赵庆彪.综合机械化充填采煤[J].煤炭学报，2010，35（9）：1413-1418.

[3]张健燕.浅谈综合机械化在煤炭开采上的应用[J].科技创新与应用，2013（05）.

作者简介：

郑康健，出生年月：1992年09月16日，性别：男，民族：汉族，学历（最高学历）：大专，职称：助理工程师。

（作者单位：山西乡宁焦煤集团申南凹焦煤有限公司）