冀中能源股份有限公司邢台矿 河北省邢台市 054000
摘要：随着社会的进步，经济的发展，我国机械化采煤技术也得到了相应的提高。本文针对综合机械化固体充填采煤技术，从开发现代化充填采煤技术的目标及要求，综合机械化固体充填采煤系统装备与工艺，这两大方面进行了具体的分析与研究，希望能够对综合机械化固体采煤技术的发展有所帮助，以供相关人员参考。
关键词：综合机械化；充填采煤；研究
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。
一、现代充填采煤技术概述
随着煤矿资源需求量的不断增加，对现代充填采煤技术的发展和应用有了新的要求：一是有着较高的采出率，使采煤资源优质化；二是具有先进的机械化设备；三是采煤作业中的安全措施一定要到位。但是，由于煤矿开采作业的所处地质环境等的影响，大部分的煤矿企业仍然使用综合型机械长臂进行开采。在实际的开采过程中，伴随着作业面的深入，采空区上层的岩石可能出现垮落的现象，综合作业面支架后部的采空区也会被垮落岩体塞满，进而导致开采困难，安全隐患增加。所以，现阶段的采煤技术中需要将充填空间、充填物运输通道及充填体密实度等三个难点进行攻克，在此背景下，综合机械化固体充填采煤技术应运而生，有效的提高了采煤的效率和质量，保证了采煤作业的安全性。
二、综合机械化固体充填采煤系统与原理
2.1在同一液压支架下，综合机械化固体充填采煤能够实现两种作业任务。为了保证充填工作的高效性和连续性，需要在地面布置一个固体填充物的运输系统，从而将固体填充物运输到预期位置。运输系统中需要设置投料井、多个转载系统，井下面建立运输巷，保证最终的固体填充物进入充填机。此类固体充填采煤技术的关键设备有自压式专用液压支架、投料井、刮板式固体充填输送机、机械系统。
2.2本文所研究技术与传统综采技术在工作面的布置上基本一致。它对整体工作的布置较独特，在采空区进行作业布置，在进风的一面配装一条传送带进行固体物质运输，这样的布置就将采煤与充填工作在一个整体系统中有效结合。而综合机械化固体充填采煤这一整体系统的一项关键技术为采煤液压支架，保证其与传统采煤方式相融合，对传统采煤液压支架尾部用水平梁替代，以便将固体物质充到水平梁的空间里。把充填固体利用输送机运送到充填机，构成固体物的填充通道。后作为充填的固体物依靠自身重力从充填机落到横梁掩护空间里，最终经过压实机的压实工作，完成固体填充物的充填。
三、现代化充填采煤技术开发的目标与要求
3.1现代化充填技术开发的难点
从属性上来说，煤层是层积矿体。现阶段，大多数现代化矿区使用的都是综合机械化长壁开采的方式。当工作面推进到一定程度时，采空区上的岩层也会随之而垮。综采工作面支架后面的采空区已经被塞满了破碎的岩体，已经不能像矿脉开采那般对空间进行固定填充，更不可能进入到通道之中。所以，要实现对采煤的填充，一定要攻克技术上的三大难点。首先是对空间进行填充，其次是要对通道进行充填物输送，最后要注意充填体的密实度。
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3.2现代化充填采煤技术开发的目标与要求
在安全、高效地进行采煤的时候，达到安全、高效的快速充填效果是现代化矿区采煤技术开发的目标。将这一目标作为基础与前提，那么现代化充填采煤技术开发一定要满足三大条件。首先，采出来的煤炭资源要具有一定的安全性与高效性；其次，要对地表和岩层之间的移动进行适当的控制，使得被保护对象的要求能够得到充分的满足；最后，要能够获得丰厚的社会、经济与环境效益。
3.3综合机械化采煤和充填一体化技术
为了对现代化充填采煤技术的发展要求与目标予以充分的满足，可以运用综合机械化固体充填与采煤一体化技术。从某种程度上来说，综合机械化采煤技术是现阶段一致公认的安全高效的采煤技术，那么一定要有能够与之相适应的充填技术与其一起使用。我们已经能够在综采液压支架掩护的空间里进行作业，那么在有支架掩护的空间里进行充填作业也不是不可能的。通过这一技术，就可以对输送通道、空间充填以及充填密实的充填采煤的技术三大难点进行克服，使得采煤方法变得更为经济简便与环保。
四、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。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。
五、综合机械化固体充填采煤设备分析
5.1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。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。
5.2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。
5.3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。
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：
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[2]张吉雄，周跃进，黄艳利.综合机械化固体充填采煤一体化技术[J].煤炭科学技术，2017（11）.
[3]黄艳利，张吉雄，张强，等.充填体压实率对综合机械化固体充填采煤岩层移动控制作用分析[J].采矿与安全工程学报，2014
论文作者:张勇
论文发表刊物:《防护工程》2019年第2期
论文发表时间:2019/5/10
标签：固体论文; 作业论文; 技术论文; 支架论文; 采空区论文; 岩层论文; 液压论文; 《防护工程》2019年第2期论文;