关于综合机械化固体充填采煤一体化技术的探讨

摘 要：在对综合机械化固体充填采煤一体化技术进行介绍的基础上，本文从作业物资输送系统布置、充填与采煤并举两方面对技术的应用要点展开了分析，并对技术的未来发展进行了探究。

关键词：综合机械化采煤；充填采煤技术；一体化技术

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.100

0 引言

作为煤炭消费大国，我国拥有丰富的煤炭资源。但是与发达国家相比，我国在煤炭开采方面的技术较为落后，无法满足煤炭开采的效率要求，同时煤炭开采也给环境带来了严重污染，不利于促进矿井的长久发展。而提出综合机械化固体充填采煤一体化技术，有助于解决煤矿开采问题和环境污染问题，因此还应对该技术展开进一步的研究和应用。

1 综合机械化固体充填采煤一体化技术

在煤矿开采的过程中，采矿区上的覆岩层将会随着开采工作的推进而逐渐垮落，所以会给煤矿开采人员带来安全威胁。为解决这一问题，充填采煤技术得到了应用，即通过对采空区进行膏体、高水材料等不同材料的充填，形成稳定的采矿区，继而为煤矿开采提供保证。伴随着机械化技术水平的提升，同时伴随着人们环保意识的增强，综合机械化固体充填采煤一体化技术得到了研发。采用该技术，就是利用机械将煤矿开采形成的矸石、粉煤灰等固体废弃物充填至采矿区，以达到控制岩层移动的目的。在整个过程中，由于联合采用了综合機械化采煤技术和固体充填采煤技术，因此推动了采煤技术的一体化发展。采用该技术，首先能够保证采矿区的顶板不垮落，为煤矿开采提供安全保障。其次，采用该技术实现了对煤矿开采过程中产生的固体废弃物的利用和处理，所以能够为采煤作业带来一定的环保效益。最后，通过综合机械化采煤，可以使煤矿开采保持较高的效率，因此能够满足企业生产需求。

2 综合机械化固体充填采煤一体化技术的应用要点

2.1 作业物资输送系统布置

在应用综合机械化固体充填采煤一体化技术进行开采作业时，首先还要解决充填固体材料和煤炭的运输问题。在技术应用的过程中，主要需要以地面上建筑垃圾、矸石、粉煤灰等固体废弃物为充填材料，需要从井上将材料输送至井下的采煤工作面。而与此同时，采煤工作也正在进行，所以需要将井下的煤炭输送至井上[1]。因此在技术应用的过程中，不仅需要解决物质的连续输送问题，还要完成物资输送系统的科学布置，以确保煤矿开采和固体充填不会发生相互干扰。为达成这一目标，实现综合机械化，需要完成物资输送系统的布置。该系统由井上固体充填物料输送系统、物料垂直连续输送系统、井下煤炭输送系统构成。针对固体废弃物，可以直接理应投放系统将其输送至井下，然后利用带式输送机运输至采矿区，利用刮板式充填机等设备进行充填。而井下煤炭输送有其专用通道和系统，与固体充填料的运输保持平行，同样能够利用投放系统输送至地面。在采煤工作面后，需要完成充填作业面的布置。在该工作面上，需进行一条固体充填料输送带的设置，用于将物料输送至充填设备。

2.2 充填与采煤并举的实现

在技术应用的过程中，还要同时进行煤矿开采。为保证采煤作业安全，还要利用一体化液压支架支撑顶板。该支架的设置，是结合多年研究结果得到的结论。通过对固体充填开采煤矿的压显现规律进行系统分析的基础上，可以完成采场矿压力学模型的构建，对充填采煤支架的主动受压机理展开分析。不同于传统支架被动进行顶板支撑，该种液压支架能够主动承受顶板压力，为开采作业的安全进行提供保障。从结构上来看，支架由前顶梁和后顶梁构成，后者的支护力较强，能够为充填作业提供顶板支撑力。而前者能够为采煤作业的开展提供顶板支撑力，保证采煤与充填作业同时进行。在支架后顶梁下，存在两根立柱，能够提供较大的支撑力。该位置同时连接有充填和夯实设备，能够在充填固体物料后，对其进行高效密实。从效果上来看，经过夯实的的充填物强度能够达到2MPa。

3 综合机械化固体充填采煤一体化技术的发展

现阶段，采用一体化技术进行煤矿开采和采空区充填，同时开展充填作业将在一定程度上对采煤作业效率产生影响。因为在充填的过程中，需要一定的时间对固体充填物进行夯实。采用机械自动化控制技术，可以实现充填和夯实作业的自动化控制，则能使充填和夯实效率得到提升，所以能够更好的满足一体化作业提出的效率要求。而在固体充填方面，使用废石、建筑垃圾等材料，还应对材料的长期稳定性和物理学性质展开进一步分析[2]。结合分析结果，对固体充填材料的来源进行拓宽，则能使用城市生活垃圾、风积砂等各种材料作为煤矿固体充填材料，继而更好的解决垃圾处理问题和充填物来源问题。此外，目前一体化技术的使用范围依然受限，其适应的煤层高度在2.0-4.0m之间。想要在大采高和薄煤层开采中进行技术的应用，还要对采煤液压支架、固体充填物夯实设备等技术的适应性问题展开研究。伴随着浅部煤炭资源的逐步减少，深井开采必然成为煤炭资源的主要开采方式。因此，还要加强对综合机械化固体充填采煤一体化技术的适应性研究，才能更好的进行技术的应用。

4 结论

通过研究可以发现，在煤矿开采的绿色化发展过程中，综合机械化固体充填采煤一体化技术的研发，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，不仅能够有效提升煤矿开采效率，也能加强对固体废弃物的回收利用，从而在为煤矿企业带来更多经济效益的同时，创造一定的社会效益。因此，还应加强对该技术的研究，以便结合未来煤矿开采需求更好的进行技术的推广应用。

参考文献：

[1]黄曾华，南柄飞，张科学等.基于Ethernet/IP综采机器人一体化智能控制平台设计[J].煤炭科学技术，2017，45（05）：9-15.

[2]杨所武.煤矿井下采选充采一体化工艺与技术研究[J].山东煤炭科技，2016（02）：21-22+24.

作者简介：牛辰（1988-），男，山西大同人，本科，助理工程师，研究方向：煤矿机电。